在保险国度食粮安全和乡村振兴的征途中，小麦动作“粮仓救援”，其产量和质料的提高一直是科学家眷注的焦点。可是，小麦基因组浩瀚、结构复杂且富含高度重迭序列狠狠操，恒久以来拆伙了小麦探究和育种应用的深入。

2025年4月7日，潍坊当代农业山东省本质室/北京大学当代农业探究院和小麦育种世界要点本质室邓兴旺、何航、李博生团队在国外顶尖期刊《当然-遗传学》(Nature Genetics)上发表题为“A telomere-to-telomere genome assembly coupled with multi-omic data provides insights into the evolution of hexaploid bread wheat”的打破性恶果：寰球初度奏效绘图了六倍体小麦的端粒到端粒（T2T）完整基因组图谱，杀青了小麦基因组从“头”到“尾”圆善口的精确拼装。这一在山东完成的恶果，为我国主粮作物高水平科技自立自立、紧紧主持食粮安全主动权提供了紧迫守旧。

多种高精度测序组合策略：搭建小麦完整基因组拼图的基石

探究团队期骗PacBio HiFi高精度测序和ONT超长读长测序等前沿技艺，揣度多种算法，奏效构建了六倍体小麦T2T基因组，定名为“CS-IAAS”版块1.0。该基因组总长度达14.51 Gb（约145亿个碱基），初度杀青了42条小麦染色体从端粒到端粒的圆善口拼接（图1）。比较以往，这一图谱在完整性、一语气性和准确性上杀青了质的飞跃，为功能基因组学探究奠定了坚实基础。这一恶果不仅展示了我国在农业基因组学探究规模的国外最初地位，还为食粮安全政策提供了强有劲的科技守旧。

图1. 六倍体小麦T2T基因组精确完整图，即CS-IAAS版块1.0

揭开染色体复杂区域的隐秘

借助完整基因组图谱，探究团队初度了了判辨了小麦基因组中着丝粒、端粒和核糖体DNA重迭序列（rDNA阵列）等复杂区域。其中，着丝粒长度比较之前报谈增多了47%，这一精确轻狂为小麦着丝粒功能和进化提供了新的视角。探究发现，着丝粒区域主要由多数重迭的转座子序列组成，且A、B、D三个亚基因组的着丝粒孤苦进化，各有不同。并在小麦多倍体酿成中，相对二倍体的着丝粒长度有了大幅增多。此外，D亚基因组中的Retand序列还“浸透”进了A和B亚基因组的着丝粒区域，揭示了亚基因组间的互相影响。

端粒动作染色体的“保护帽”，在小麦中同期存在植物和脊椎动物两种作风的重迭序列，这一表象在植物中极为悲惨。rDNA阵列则被判辨为核糖体RNA的重迭基因簇，其周围主要由转座子序列组成，不同染色体间的这些区域在组成上存在互异。完整测出这些区域后狠狠操，为探究这些复杂区域的进化提供了新陈迹。

四倍体到六倍体：染色体“大变身”

当代等闲小麦是由三个祖宗物种杂交酿成的六倍体作物。探究团队期骗T2T基因组图谱，揭示了小麦从四倍体演化为六倍体经由中发生的23处主要染色体片断倒位，总长度约5.18亿个碱基。这些倒位在当代小麦中所有保留，且断点处富含特殊短重迭序列，臆想对染色体撅断和再行一语气推崇了作用。

图2. 二、四、六倍体小麦染色体重排与断点结构判辨

重迭序列：小麦进化的幕后推手

小麦基因组中多数重迭序列并非“冗余”，而是动手其进化的紧迫力量。探究发现，转座子和片断重迭对小麦基因组演化影响真切。两个近期多数扩增的转座子家眷标明，这些“极度基因”在小麦演化晚近时分倏得活跃。此外，长终局重迭逆转座子（LTR-RT）在小麦进化关键节点出现两次“大爆发”，为基因组结构诊治提供了原材料。

片断重迭则为基因创新提供了“备份”，使小麦在进化中集合了丰富的遗传变异，增强了环境相宜力。这些发现改变了重迭序列是“基因组垃圾”的传统清楚，揭示了其在基因组彭胀、基因复制和万般化中的创造性作用。

基因注释升级：小麦育种的新但愿

高质料基因组图谱为基因注释提供了前所未有的精度。探究团队揣度RNA测序和全长转录本信息，注释了141，035个高置信度卵白编码基因，并轻狂出多数可变剪接阵势。比较以往版块，新增了34，120个高置信度基因，其中包括很多NLR抗病基因，为抗病育种提供了新靶点。为确保注释准确性，探究团队还通过卵白质组学技能考证了基因结构，进一步提高了注释可靠性。这份经过严格校准的基因目次将成为功能基因组学探究的贵重资源。

迈入小麦基因组与精确分子假想育种探究的新纪元

六倍体小麦端粒到端粒完整基因组图谱的发布，符号着小麦基因组探究投入新阶段。这一恶果不仅深化了对小麦基因组结构和进化机制的意会，还为判辨其他复杂多倍体作物基因组提供了范例。异日，依托这一高质料参考基因组，科学家将更精确地挖掘与产量、品性、抗病性关系的关键基因，为小麦品种校正带来改换性打破。

潍坊当代农业山东省本质室/北京大学当代农业探究院和小麦育种世界要点本质室的邓兴旺院士、何航探究员、李博生探究员为该论文的共同通信作家。刘守成助理探究员、李奎副探究员、代修茹助理探究员（现为山东农业大学后生西宾）和秦国臣探究员为该论文的共同第一作家。徐云碧探究员、刘晓芹探究员、陈时盛探究员、李健探究员为本探究提供了紧迫扶持，高照旭、鹿东东、李晓鹏、宋伯龙、卞建新、任妲、刘永琪、陈啸枫、刘卫敏、杨晨等参与了此探究。咱们感谢中国科学院遗传与发育生物学探究所凌宏清诠释提供小麦种子；兰州理工大学生科院刘左军诠释、北京农学院王森，以及中国科学院微生物探究所胡松年诠释提供了贵重宗旨。该探究获得了山东省科技创新发展资金、山东省当然科学基金、北京大学当代农业探究院院长基金、国度级要点东谈主才工程和国度要点研发缠绵等姿色资助。

起头： 北京大学当代农业探究院