“中国春”开启粮食安全新纪元 ——全球首次成功绘制六倍体小麦完整基因组图谱

2025年4月，国际顶级期刊《自然·遗传学》以封面论文形式发表了中国科学家针对小麦品种“中国春”完成的六倍体小麦端粒到端粒（T2T）完整基因组图谱，实现了小麦基因组从“头”到“尾”无缺口的精确组装。这一成果标志着小麦基因组研究迈入新纪元，让人类在粮食安全这场“无声的战争”中第一次拥有了精确的基因工具。

该论文的共同通讯作者、北京大学现代农业研究院院长、首席科学家邓兴旺院士介绍，这项由潍坊现代农业山东省实验室暨北京大学现代农业研究院、北京大学现代农学院等单位共同研究的成果，第一次将小麦145亿碱基的遗传密码，从那种像“碎片化章节”一样的形式，整合成为了没有任何缺口的“完整天书”，为未来的分子设计育种奠定了基石。

论文的第一作者刘守成助理研究员介绍：小麦作为全球35%人口的主粮，其基因组规模，是人类的5倍、水稻的40倍，而且85%为重复序列——就好像把《齐民要术》复印10万次之后，再随机撕碎并重新组合，让人无法窥其全貌，阻碍了小麦研究和育种应用的深入。

研究过程中，研究员们还发现：小麦“中国春”染色体上，竟同时存在植物型和脊椎动物型端粒序列，这种“跨界混搭”，在自然界尚属首例。

论文的共同第一作者李奎副研究员告诉我们：2018年，由来自20个国家的科研工作者组成的国际小麦基因组测序联盟历时13年（研究）曾发布过“中国春”参考基因组，但是仍有15%的缺失之处，关键区域像是着丝粒、端粒等依然像“黑洞”一样深不可测。

项目的突破源于技术路线的颠覆性创新——双引擎测序。PacBioHiFi技术，实现99.9%的单碱基精度，ONT以其超长读长，能够捕获20万碱基片段，而且两者相结合，高效攻克了重复序列的难题。经过2年多的时间，成功绘制出六倍体小麦完整基因组图谱，其精度比以往提高了47%。

参与此项研究的鹿东东形象地比喻了团队的分工与协作。团队研发的新型纠错算法WheatHapMap小麦单倍型图谱，将145亿碱基的组装错误率降至10^{-9}，相当于在100个标准足球场上找出1粒沙的偏差。

北京大学现代农业研究院院长邓兴旺院士介绍，山东省专项投入的“黄河”超算集群，运算速度达到每秒150万亿次，科研团队借助这样的运算速度，快速完成了基因组三维建模。

这张高质量基因组图谱注释了14万多个高置信度蛋白编码基因，其中包括许多新发现的抗病基因，这为小麦抗病育种提供了新的方向，也为应对由气候变化引发的粮食危机，提供了关键的科技支持。随着完整图谱上传国家基因库，中国科学家们将能更精准挖掘与产量、品质、抗病性相关的关键基因，为小麦品种改良带来突破。

全球首次成功绘制的六倍体小麦完整基因组图谱，使中国立于农业基因组学研究的高位点，正从分子育种产业化的“跟跑者”一步一步成为全球农业科技规则制定的领头人。