CGM第595期：甘蔗复杂多倍体的基因组学解析与探索
甘蔗的混合倍性和复杂染色体组成使常规遗传分析面临困难。本报告介绍多尺度泛基因组与剂量分析框架，讨论如何从复杂遗传背景中识别性状位点及育种靶标。
黄育敏
福建农林大学海峡联合研究院 · 教授
福建省高层次引进人才。2016年于北京林业大学获理学学士学位，2022年于中国农业大学获农学博士学位，同年就职福建农林大学，历任讲师、教授（破格）。主要从事甘蔗复杂多倍体的基因组学与遗传学研究，主持并参与国家自然科学基金、国家重点研发计划等国家级课题多项。以第一作者或通讯作者（含并列）身份在Science、Nature Genetics、Nature Communications、Genome Biology、Molecular Plant等期刊发表研究论文7篇，部分研究入选ESI高被引论文，并得到Science等期刊及中外院士专家的高度评述。
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甘蔗可能是基因组结构最为复杂的作物。现代栽培甘蔗源于高糖的热带种与高抗逆的割手密在百余年前的种间杂交回交，表现出复杂且多变的倍体特性（>10×）、染色体数目（100-130条）以及不均匀的遗传背景（同源与异源多倍体并存），染色体断裂融合和非整倍性现象普遍。这些特征导致传统研究手段接近失效，长期以来缺乏高质量的底盘基因组和相匹配的遗传分析框架，严重制约了遗传研究及育种效率。针对该瓶颈，研究者从单基因组到多基因组（泛基因组）层面，单倍型水平到剂量水平，对甘蔗遗传解析中的关键技术框架进行革新，解决了高倍性及混合倍性下的精准比较与分析问题。
该框架的建立不仅揭示了甘蔗种质演化、性状形成的遗传规律，更识别了具有育种应用潜力的靶点，为复杂多倍体物种的遗传解析与优异资源挖掘提供了理论依据和通用范式。
参考文献
- Yumin Huang, Yixing Zhang, Qing Zhang, Gui Zhuang, Chunjia Li, Baiyu Wang, Ruiting Gao, Yi Xu, Yiying Qi, Xiuting Hua, Huihong Shi, Qiutao Xu, Wei Yao, Xinlong Liu, Yongwen Qi, Baoshan Chen, Muqing Zhang, Ray Ming, Haibao Tang, Jisen Zhang. Multiscale pangenome graphs empower the genomic dissection of mixed-ploidy sugarcane species. Science. 2026;391(6785):eadx1616. DOI: 10.1126/science.adx1616
- Yixing Zhang, Yuheng Wang, Tingting Wu, Yan Lin, Yue Tan, Yiying Qi, Yuhao Wang, Baiyu Wang, Zhengguang Wang, Qing Zhang, Jisen Zhang, Yumin Huang, Haibao Tang. NodeGWAS: Leveraging graph pangenomes for sensitive and accurate association analyses across diverse diploid and polyploid species. Plant Communications. 2026;7(7):101835. DOI: 10.1016/j.xplc.2026.101835
- Jisen Zhang, Yiying Qi, Xiuting Hua, Yongjun Wang, Baiyu Wang, Yongwen Qi, Yumin Huang, Zehuai Yu, Ruiting Gao, Yixing Zhang, Tianyou Wang, Yuhao Wang, Jing Mei, Qing Zhang, Gang Wang, Haoran Pan, Zhen Li, Shuangyu Li, Jia Liu, Nameng Qi, Xiaoxi Feng, Mingxing Wu, Shuqi Chen, Cuicui Du, Yihan Li, Yi Xu, Yaxue Fang, Panpan Ma, Qingyun Li, Yuanchang Sun, Xiaomin Feng, Wei Yao, Muqing Zhang, Baoshan Chen, Xinlong Liu, Ray Ming, Jianping Wang, Zuhu Deng, Haibao Tang. The highly allo-autopolyploid modern sugarcane genome and very recent allopolyploidization in Saccharum. Nature Genetics. 2025;57(1):242–253. DOI: 10.1038/s41588-024-02033-w
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