北京大學現代農業研究院、濰坊現代農業山東省實驗室、小麥育種全國重點實驗室取得突破性成果——全球首次成功繪制六倍體小麥的端粒到端粒完整基因組圖譜，實現了小麥基因組從“頭”到“尾”無缺口的精確組裝。這一成果標志著小麥基因組研究邁入新階段，為我國主糧作物高水平科技自立自強、牢牢把握糧食安全主動權提供了重要支撐。相關研究成果日前發表於國際學術期刊《自然·遺傳學》。

作為糧倉支柱，小麥產量與質量的提升一直是科學家關注的焦點。然而，小麥基因組龐大、結構復雜且富含高度重復序列，長期以來阻礙了小麥研究與育種應用的深入。

通過高精度測序等前沿技術並結合多種算法，研究團隊成功構建了六倍體小麥基因組，該基因組總長度達14.51Gb（約145億個鹼基）。“基因組就像一條擁有多條染色體的長線。過去，小麥基因組這條長線上有很多缺失的部分，我們在國際上第一次把這整條長線完整連起來，從頭到尾沒有一點缺口地拼裝起來，形成了完整的小麥基因組圖譜。相比以往，這一圖譜在完整性、連續性和准確性上實現了質的飛躍，為功能基因組學研究奠定了堅實基礎。”北京大學現代農業研究院院長、首席科學家鄧興旺說。

團隊成員、北京大學現代農業研究院研究員何航說，現代普通小麥是由三個祖先物種雜交形成的六倍體作物。研究團隊利用小麥基因組完整圖譜，揭示了小麥從四倍體演化為六倍體過程中發生的23處主要染色體片段重排。“這些重排在現代小麥中全部保留，且斷點處富含特殊短重復序列，我們推測對染色體折斷和重新連接發揮了作用，有助於基因組穩定性。”

“擁有完整的小麥基因組圖譜，猶如手握一份詳細的零件清單。基因組裡的復雜區域，就像精密儀器中那些構造繁雜、功能特殊的零部件。以前，面對這些零部件，我們不知道它們的規格和裝配方式，只能盲目猜測。現在，借助這份圖譜，我們能精准識別每個零部件的詳細信息，知曉它們之間的關聯，為探究這些復雜區域的演變歷程點亮了一盞燈。”何航說。

“高質量基因組圖譜為基因注釋提供了前所未有的精度。”何航介紹，研究團隊還注釋了14萬多個高置信度蛋白編碼基因，其中包括許多抗病基因，為抗病育種提供了新靶點。“為確保注釋准確性，我們通過蛋白質組學手段驗証了基因結構，進一步提高了注釋可靠性。這份經過嚴格校准的基因目錄，將成為功能基因組學研究的寶貴資源。”

“這一成果不僅深化了對小麥基因組結構和進化機制的理解，還為解析其他復雜多倍體作物基因組提供了范例。”鄧興旺表示，未來，依托這一成果，科學家可以更精准地挖掘與產量、品質、抗病性相關的關鍵基因，為小麥品種改良帶來重要突破。（記者晉浩天）

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