甘薯作为数百万人的重要粮食作物，在历经数十年的未解之谜后，其遗传密码终于被完整破译。科学家们破解了这种作物由六套染色体构成的极度复杂基因组，揭示了其由多个野生祖先杂交融合而成的起源。这一成果不仅阐明了甘薯卓越的适应性和抗逆性机制，更为育种专家培育更高产、更营养且耐气候变化的品种提供了强大工具。
甘薯DNA具有惊人的复杂性。人类拥有两套染色体（分别来自父母双方），而甘薯则拥有六套染色体。这种被称为六倍体的特性，使得破译其遗传密码就像试图重建六套不同却又相似的、被混洗在一起的百科全书。
据《自然·植物》报道，由博伊斯·汤普森研究所的张俊飞教授带领的团队取得了重大突破。他们采用最先进的DNA测序技术及其他先进手段，首次完整解析了非洲主栽品种"坦桑尼亚"的基因组——该品种因其抗病性和高干物质含量在非洲备受推崇。
研究面临的核心挑战是要理清这种植物的90条染色体，并将其归类到原始的六套单倍型中。该团队成功实现了这个复杂遗传拼图的完全分离（即"定相"），这是前所未有的成就。
"获得这份完整且定相的基因组让我们获得了前所未有的清晰度，"张教授解释道，"它使我们能够以惊人的细节读取甘薯的遗传故事。"
研究揭示了令人惊讶的复杂性。甘薯基因组是由多个野生祖先拼凑而成的马赛克，其中一些祖先尚未被确认。约三分之一的基因组来自厄瓜多尔发现的野生种Ipomoea aequatoriensis，该物种似乎是甘薯祖先的直接后裔。另有相当部分基因组与中美洲野生种Ipomoea batatas 4x相似，但实际的供体可能仍未被发现。
"与小麦中祖先贡献分布在基因组不同区域的情况不同，"第一作者吴山表示，"在甘薯中，祖先序列在同一染色体上相互交织，形成了独特的基因组结构。"
这种交织的遗传背景意味着甘薯可暂被归类为"节段异源多倍体"——本质上是由不同物种杂交形成，但在遗传表现上却如同来自单一物种。这种基因组的融合与重组赋予了甘薯卓越的适应性和抗病性，这些特性对全球自给农户至关重要。
"甘薯的六套染色体也增强了其环境适应能力，"张教授补充道，"通过保留重要基因的多个版本，植株可以维持备份拷贝来抵御干旱、抵抗害虫并适应不同环境——这种特性被称为多倍体缓冲效应。"
但要全面理解甘薯的遗传潜力，还需要解码来自不同地区的多个品种，因为每个品种都可能携带其他品种已丢失的独特遗传特征。
张教授团队的研究不仅具有学术里程碑意义。在更清晰理解甘薯复杂遗传机制的基础上，育种专家现在能更高效地识别控制产量、营养成分及抗旱抗病等关键性状的基因。这种精确性将加速改良品种的培育进程。
除甘薯外，这项研究展示了现代基因组工具如何帮助解码其他复杂基因组。包括小麦、棉花和香蕉在内的许多重要作物都具有多套染色体。
随着气候变化及病虫害压力加剧，破解这些遗传谜题对于培育抗逆作物和应对粮食安全挑战至关重要。