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微生物与农业系列科普 | 甘蔗现代生物育种赋能优异种质快速创制

  • 2026-10-21 12:22:35
微生物与农业系列科普 | 甘蔗现代生物育种赋能优异种质快速创制
食糖是事关国计民生和国家安全的重要战略物资，是食品、制药、化工等120多个行业门类的基础原料。当前，我国食糖供应自给率对外依存度超过35%，且供需缺口呈扩大趋势，而蔗糖产量占我国食糖总产量的近85%，因此选育推广高产高糖甘蔗品种，是保障国家食糖供应基本自足的国家战略。
我国甘蔗产业面临品种培育水平滞后、优异种质匮乏及种植技术落后等瓶颈，其中甘蔗新品种培育困难是制约甘蔗产业发展的源头问题。现代栽培甘蔗种为异源多倍体，且存在非整倍性现象，基因组复杂。同时，由于甘蔗开花难、杂交不易成功、结实率低，加上甘蔗遗传资源窄、筛选杂交分离群体工作量大且表型观察依赖经验等因素，导致传统育种周期长、效率低。目前，我国甘蔗育种水平仍处于以杂交育种为核心的2.0阶段。
现代生物技术为甘蔗育种带来机遇。首先，甘蔗是无性繁殖作物，其性状和品质通常可以保持亲本一致且遗传稳定性高，可以直接利用组织进行繁殖；其次，作为典型的C4植物，甘蔗光合作用效率高、生物量大。利用自动化智能化设备，可实现对株高、茎粗等表型信息的高通量、自动化采集。
随着高通量测序、大数据、人工智能和基因组编辑等技术在农业育种中的广泛应用，国际种业育种正从传统育种（2.0时代）、分子育种（3.0时代）迈向智能育种的4.0时代，而要实现我国甘蔗育种从2.0到4.0的代际跨越，必须融合多学科技术，包括高质量全基因组和泛基因组图谱解析、全生育期表型智能采集技术、表型组-基因组-环境组核心算法模型、高效精准基因组编辑平台等。中国科学院部署前瞻战略科技先导专项“优质甘蔗新品种培育”（图1），由中国科学院微生物研究所牵头，精心组织院内外研究力量，以培育优异甘蔗种质为核心任务，在复杂作物现代生物育种、基因编辑及自动化智能化技术创新等方面开展科技攻关，旨在提升甘蔗育种水平，实现育种技术跨越，加速创制优质甘蔗新种质。

图1. 甘蔗现代生物育种

李白杨 | 图文
王忠勤 | 排版
张杰 | 审核

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