中国科学家成功“拼”出小麦完整基因组“拼图”

新华社北京4月13日电(记者魏梦佳)现代普通小麦是由三个祖先物种杂交形成的六倍体作物。作为古老的粮食作物和人类“粮仓支柱”，小麦这种作物的产量和质量的提升一直是科学家关注的焦点。

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近日在国际学术期刊《自然·遗传学》上发表一项重要成果，即在国际上首次成功绘制六倍体小麦的端粒到端粒(T2T)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“拼图”。

专家认为，该成果是中国在农业基因组学研究领域取得的新突破，意味着小麦基因组研究迈入新阶段，为小麦高产和粮食安全提供了重要科技支撑。

2025年4月13日，北京大学现代农业研究院院长、首席科学家邓兴旺(中)与团队成员在北京大学现代农业研究院的植物生长室观察小麦。新华社发

小麦基因组堪称“植物界的珠穆朗玛峰”，不仅个头庞大，遗传密码总长是水稻的近40倍、人类的近5倍，且基因组中超八成是重复序列——这如同把一段长文复印成千上万次后再拼贴起来，让人无法窥其全貌，阻碍了小麦研究和育种应用深入。

北京大学现代农业研究院研究员何航说，通过高精度测序等前沿技术并结合多种算法，团队成功构建了拥有约145亿个碱基的六倍体小麦T2T基因组。“端粒是存在于真核生物染色体末端的重复DNA序列，我们首次实现了21对小麦染色体从端粒到端粒的无缺口拼接。”

“基因组就像是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，我们是国际上第一次把这整条长线完整连起来，把其从‘头’到‘尾’没有一点缺口地拼装起来，形成完整的小麦基因组图谱。”北京大学现代农业研究院院长、首席科学家邓兴旺说，“这为未来的分子设计育种奠定了基石。”

研究团队拍摄的小麦染色体显微成像(资料照片)。新华社发

拥有完整的小麦基因组图谱，就像拥有了一张详细地图，可以清楚解析基因组里的一些复杂区域。“这就像找到了小麦基因组里一个个房间的小钥匙，为研究这些复杂区域的进化过程提供了新线索。”何航说。

利用这张高质量基因组图谱，研究团队还注释了14万多个高置信度蛋白编码基因，其中包括许多新发现的抗病基因，这为小麦抗病育种提供了新方向。

邓兴旺说，这一完整的小麦基因组图谱在完整性、连续性和准确性上具有显著优势，不仅深化了人们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。依托此图谱，未来科学家将能更精准挖掘与产量、品质、抗病性相关的关键基因，为小麦品种改良带来突破。