北京时间2026年5月27日，国际顶级学术期刊《自然》（Nature）在线发表了一项题为“Genetic architecture of sugarcane traits in a polyploid genomics framework”的重磅研究成果。该研究由中国热带农业科学院、中国农业科学院深圳农业基因组研究所牵头，联合云南省农业科学院甘蔗研究所、福建农林大学、广西大学等国内外10余家单位共同完成。云南省农业科学院甘蔗研究所作为论文共同第一作者单位，深度参与了这项具有国际影响力的研究工作，为我国甘蔗基础研究和分子育种作出了重要贡献。

攻克多倍体基因组“珠穆朗玛峰”

现代栽培甘蔗是植物界基因组最复杂的作物之一，被称为作物基因组的“珠穆朗玛峰”。它含有10至12套染色体、超过100亿个碱基对，不同来源的染色体之间高度相似，长期以来面临“基因组解析难、优异基因定位难、育种靶点明确难”三大瓶颈。

在此次研究中，科研团队成功破解了栽培甘蔗奠基品种“蔗王”（POJ2878）的全染色体完整基因组，并自主开发了C-Phasing、KMERIA、Allele-Express三项全新算法，分别解决了多倍体单倍型分型组装、多倍体GWAS关联分析、等位基因表达定量等核心技术难题，为小麦、棉花、马铃薯等多倍体作物的基因组学研究和分子育种提供了可复用的技术范式。

云南团队贡献核心种质资源与群体遗传数据

云南省农业科学院甘蔗研究所刘洪博副研究员为论文共同第一作者。云南团队依托多年来收集保存的丰富甘蔗种质资源，参与了全球规模最大的甘蔗群体遗传研究——对来自全球19个主要产区的981份甘蔗材料进行系统重测序，其中包含了大量云南特色的甘蔗种质资源。

研究发现，超过95%的现代甘蔗品种与“蔗王”POJ2878共享大规模基因组片段，从群体尺度上量化了POJ2878对现代甘蔗育种的深远遗传影响。研究还揭示了多倍体作物的性状优化更依赖于基因剂量的精细平衡，而非优异基因的简单叠加——这一发现颠覆了传统认知，为多倍体作物分子设计育种提供了全新思路。

系统解析甘蔗演化“三部曲”

研究团队将甘蔗的形成过程拆解为三个关键阶段：野生种割手密的自然选择、热带种的早期驯化，以及后来的栽培种高贵化育种。通过系统分析，团队勾勒出一条清晰的甘蔗演化路径——从野生种的抗逆优势，到驯化阶段的糖分积累，再到现代育种中的结构优化与精细调控。

在这一过程中，云南团队贡献了对国内甘蔗种质资源的深入表型数据和遗传分析，助力揭示了抗逆性、糖代谢与植物结构性状在不同演化阶段被分层塑造的遗传基础。

锁定高糖关键基因，服务育种实践

研究团队聚焦甘蔗茎秆中负责储存糖分的薄壁细胞，利用自主研发的KMERIA算法，成功定位到调控薄壁细胞发育的关键基因，首次在分子层面证实“糖分运输效率越高、储糖细胞越大、甘蔗越甜”。这一发现为培育未来“超级高糖”甘蔗品种提供了明确的分子靶点。

云南省农业科学院甘蔗研究所长期承担国家甘蔗种质资源圃的建设与运行任务，保存了国内外数千份甘蔗种质资源。 此次研究成果将直接服务于云南及全国甘蔗育种家的分子标记辅助选择和基因编辑育种实践，加速选育高糖、高产、抗逆的甘蔗新品种，对提升我国甘蔗产业国际竞争力、保障国家食糖安全具有重要意义。

多方协作，共推甘蔗科技发展

该研究得到国家自然科学基金、热带作物生物育种全国重点实验室创新团队项目、中国农业科学院科技创新工程、海南省重点研发项目等支持。云南省农业科学院甘蔗研究所将继续发挥在甘蔗种质资源和常规育种方面的传统优势，加强与国内外顶尖科研团队的合作，推动甘蔗基础研究成果向育种应用转化，为我国食糖产业高质量发展提供科技支撑。

论文链接： https://www.nature.com/articles/s41586-026-10576-7