双倍遗传：我国科学家破解甘蔗“母本恢复”百年育种谜题

IT之家 8 月 8 日消息，据新华社，福建农林大学海峡联合研究院基因组学研究中心、国家甘蔗工程技术研究中心明瑞光教授团队 8 月 5 日在《自然》发表了其最新研究成果。 该研究首次从基因组、染色体与 DNA 分子多维层面，破解了困扰国际甘蔗育种界百余年的“母本恢复”细胞遗传学核心难题。 当前广泛种植的现代甘蔗品种，大多源自高糖、高生物量的热带种甘蔗（母本）与抗逆性强、适应性广的野生割手密（父本）的种间杂交。 这一育种体系成功的关

现代甘蔗的育种史，本质上是一部关于“2:1”的遗传密码史。当前全球广泛种植的甘蔗品种，几乎都源于一个经典杂交组合：以高糖、高产的热带种甘蔗为母本，与抗逆性强的野生割手密为父本进行杂交。这一策略的成功，关键在于一个特殊的遗传现象——“母本恢复”。简单来说，母本产生的生殖细胞并未像正常配子那样将染色体数目减半，而是以加倍的形式传递；父本则正常提供半套染色体。因此，杂交后代的基因组中，母本与父本的贡献比例始终维持在约2:1。这种“母本多给一份”的遗传方式，让后代最大限度地保留了热带种的高糖与高生物量性状，同时整合了野生种的抗逆基因来源：news.sciencenet.cn。然而，这一现象背后的分子机制，在过去一百多年里始终是个谜。

福建农林大学甘蔗母本恢复重大研究成果发布会现场

明瑞光教授团队的研究，为这个百年谜题找到了精确的答案。研究团队对8个杂交组合系统进行分析后发现，问题的关键在于母本形成生殖细胞时，染色体在第二次减数分裂中“住了脚”。这种分裂异常导致染色体并未如期分离，最终使得杂交后代中约62.5%的母本遗传信息得以保留，而非正常的50%。另外12.5%的遗传信息则来自父本，还有12.5%为杂交后新产生的重组信息。正是这多出来的12.5%母本遗传物质，为杂交后代快速恢复母本优良性状奠定了关键的遗传学基础来源：cnr.cn。这一发现，首次从染色体行为层面，清晰地解释了“母本恢复”的细胞学根源。

研究数据示意图

这项成果的价值远不止于解谜本身。甘蔗贡献了全球约90%的食糖，也是重要的生物能源作物。我国作为全球最大的食糖消费国之一，甘蔗产量和品质直接关系到国家食糖安全。破解“母本恢复”机制，意味着育种家们从此告别了依赖经验和运气的“盲选”时代。他们可以依据精准的基因组信息，在育种早期就高效筛选出既能最大化保留母本高糖特性，又能有效整合父本抗病、抗逆性状的优异后代，从而大幅缩短育种周期、提高育种效率来源：tech.sina.cn。这一突破性的理论，也为其他采用类似“2:1”遗传模式的作物（如香蕉、草莓等）的分子育种提供了全新的思路和工具。

明瑞光教授团队在实验室

福建农林大学在甘蔗基因组学领域深耕已久，此次成果是其系列重大突破的延续。早在2018年，该团队就曾在《自然·遗传学》等顶级期刊发表研究，率先破译了同源多倍体甘蔗的复杂基因组。此次从基因组学迈向功能机制的解析，标志着我国在该领域的领先地位进一步巩固，实现了从“看清遗传密码”到“读懂并运用遗传规律”的历史性跨越来源：cnr.cn。这一发现不仅为甘蔗产业装上了“精准导航”，也为保障未来全球食糖安全与生物能源供应提供了坚实的科学支撑。