超级泛基因组：解锁植物基因的“超级密码”

超级泛基因组：解锁植物基因的“超级密码”

2024年12月，中国农业科学院深圳农业基因组研究所钱前/商连光团队在国际知名期刊《Plant Communications》发表综述文章，系统总结了植物超级泛基因组的研究进展和发展前景。这一前沿技术正在为农作物改良和生态保护开辟新路径。

泛基因组是指一个物种中所有个体基因组信息的总和，而超级泛基因组则进一步扩展了这一概念，它整合了属水平、多个物种的全部基因组信息。这种“超级”整合能够提供更全面的遗传多样性数据，为植物研究和育种提供前所未有的资源。

超级泛基因组技术的核心优势在于其能够突破单一参考基因组的局限，整合更多栽培和野生物种的遗传信息。通过高精度的基因组测序和组装技术，研究人员能够构建包含转座子变异、倒位变异等复杂区域的完整基因组图谱。

这种技术突破带来了显著优势：

• 扩大了可利用的基因池
• 提升了对稀有优异等位基因的挖掘能力
• 为解析复杂性状的遗传基础提供了新工具

在水稻研究中，超级泛基因组技术已经展现出巨大潜力。钱前/商连光团队基于图形超级泛基因组，构建了高精度的水稻串联重复（TR）变异数据集。研究发现，这些TR变异能够独立影响基因表达和农艺性状，为水稻育种提供了新的遗传资源。

在西瓜研究中，超级泛基因组技术同样带来了突破性进展。北京大学现代农业研究院团队构建了首个西瓜属级T2T（端粒到端粒）超级泛基因组，整合了7个种的28份代表性材料的基因组信息。这一成果不仅揭示了西瓜属的基因组演化历史，还为育种提供了丰富的遗传资源。

研究发现，栽培西瓜在驯化过程中丢失了大量抗病基因，而这些基因在野生西瓜中仍然存在。通过超级泛基因组，研究人员成功将这些抗病基因重新导入栽培种，培育出抗多种病害的自交系“PKR6”。

超级泛基因组技术的出现，为农作物改良和生态保护开辟了新途径。它不仅能够帮助育种家更精准地改良作物性状，还能促进野生种质资源的保护和利用。随着技术的不断发展和完善，这一前沿工具将在保障粮食安全、推动农业可持续发展方面发挥越来越重要的作用。