小麦基因组完整图谱绘制成功为牢牢把握粮食安全主动权提供重要支撑

北京大学现代农业研究院、潍坊现代农业山东省实验室、小麦育种全国重点实验室取得突破性成果——全球首次成功绘制六倍体小麦的端粒到端粒完整基因组图谱，实现了小麦基因组从“头”到“尾”无缺口的精确组装。这一成果标志着小麦基因组研究迈入新阶段，为我国主粮作物高水平科技自立自强、牢牢把握粮食安全主动权提供了重要支撑。相关研究成果日前发表于国际学术期刊《自然·遗传学》。

作为粮仓支柱，小麦产量与质量的提升一直是科学家关注的焦点。然而，小麦基因组庞大、结构复杂且富含高度重复序列，长期以来阻碍了小麦研究与育种应用的深入。

通过高精度测序等前沿技术并结合多种算法，研究团队成功构建了六倍体小麦基因组，该基因组总长度达14.51Gb。“基因组就像一条拥有多条染色体的长线。过去，小麦基因组这条长线上有很多缺失的部分，我们在国际上第一次把这整条长线完整连起来，从头到尾没有一点缺口地拼装起来，形成了完整的小麦基因组图谱。相比以往，这一图谱在完整性、连续性和准确性上实现了质的飞跃，为功能基因组学研究奠定了坚实基础。”北京大学现代农业研究院院长、首席科学家邓兴旺说。

团队成员、北京大学现代农业研究院研究员何航说，现代普通小麦是由三个祖先物种杂交形成的六倍体作物。研究团队利用小麦基因组完整图谱，揭示了小麦从四倍体演化为六倍体过程中发生的23处主要染色体片段重排。“这些重排在现代小麦中全部保留，且断点处富含特殊短重复序列，我们推测对染色体折断和重新连接发挥了作用，有助于基因组稳定性。”

“拥有完整的小麦基因组图谱，犹如手握一份详细的零件清单。基因组里的复杂区域，就像精密仪器中那些构造繁杂、功能特殊的零部件。以前，面对这些零部件，我们不知道它们的规格和装配方式，只能盲目猜测。现在，借助这份图谱，我们能精准识别每个零部件的详细信息，知晓它们之间的关联，为探究这些复杂区域的演变历程点亮了一盏灯。”何航说。

“高质量基因组图谱为基因注释提供了前所未有的精度。”何航介绍，研究团队还注释了14万多个高置信度蛋白编码基因，其中包括许多抗病基因，为抗病育种提供了新靶点。“为确保注释准确性，我们通过蛋白质组学手段验证了基因结构，进一步提高了注释可靠性。这份经过严格校准的基因目录，将成为功能基因组学研究的宝贵资源。”

“这一成果不仅深化了对小麦基因组结构和进化机制的理解，还为解析其他复杂多倍体作物基因组提供了范例。”邓兴旺表示，未来，依托这一成果，科学家可以更精准地挖掘与产量、品质、抗病性相关的关键基因，为小麦品种改良带来重要突破。

《光明日报》