广西大学在甘蔗生物育种AI大模型取得重大进展

中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 周仕敏）2月6日，广西大学召开成果发布会，介绍广西大学农学院、广西甘蔗生物育种实验室、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室甘蔗生物育种团队在甘蔗基础研究领域、新品种选育及甘蔗生物育种AI大模型等方面取得的重大进展。该成果的重要部分《多尺度泛基因组图谱赋能混合倍性甘蔗物种的基因组解析》（Multiscale pangenome graphs empower the genomic dissection of mixed-ploidy sugarcane species）已于当日在国际顶级学术期刊《科学》（Science）杂志发表。

据介绍，广西大学农学院、广西甘蔗生物育种实验室、亚热带国重室为论文的第一通讯单位和共同第一作者单位，福建农林大学为共同第一作者单位和共同通讯单位，广西大学张积森教授是第一通讯作者，福建农林大学唐海宝教授为共同通讯作者，福建农林大学黄育敏博士、广西大学研究助理张以星以及广西大学张清教授为共同第一作者，实现了以广西本地单位为第一通讯单位兼共同第一作者单位在《科学》发文的重大突破。 

亚热带国重室主任、广西甘蔗生物育种实验室主任、农学院院长张积森教授介绍了甘蔗科研成果概况。张积森介绍，甘蔗作为全球重要的经济作物之一，广泛应用于糖、酒精和生物能源的生产，具有重要的农业经济价值。现代栽培甘蔗源于高糖的热带种甘蔗与高抗逆的野生甘蔗在百余年前的杂交回交，其基因组呈现倍性高、染色体数量多、结构变异频繁和重复序列高度富集等极端复杂特征。这使得传统单一线性参考基因组难以准确解析甘蔗的遗传结构和等位剂量信息，测序数据在分析过程中普遍存在比对困难和信息丢失。研究表明，传统“单一线性基因组”范式已难以满足甘蔗等复杂多倍体作物的研究需求，亟需建立新的基因组参考和分析体系。

为了应对这一挑战，研究团队在前期成功构建现代栽培甘蔗超复杂基因组以及甘蔗近缘种高质量基因组的基础上，突破传统单一参考基因组分析范式，创新建立了多倍体感知的图泛基因组分析体系，整合了4个甘蔗种的9套基因组，捕获约82%的遗传多样性，显著高于单一参考基因组约34%的覆盖水平。这一策略带来的改变，并不仅限于数据覆盖率的提升，更为跨种群、跨倍性的基因组学解析建立了统一而无偏的分析框架。

研究团队进一步提出DosageGWAS方法，作为解析多倍体中剂量效应的新策略，与传统线性方法相比，在遗传力估计与性状位点检出能力等方面均表现出明显优势，成功定位多个与糖分、叶夹角性状密切相关的候选基因，系统解析了糖分代谢等重要农艺性状的遗传基础。高粱族跨物种比较揭示了甘蔗与高粱在碳水化合物代谢与激素响应通路上的趋同选择现象。通过CRISPR功能验证，明确TB1为甘蔗分蘖的关键功能基因，高效敲除系表现出显著更多分蘖、提前分蘖启动并伴随产量提升。清晰展示了从“图谱发现”到“功能验证”再到“育种靶点明确”的完整闭环。

发布会上，研究团队发布了广西大学甘蔗智能育种大模型“西智蔗”（GXU-SmartCane）。该人工智能模型以育种决策与田间管理协同为主线，构建了贯通“推荐—监测—诊断—作业—评估”的一体化智能流程，支持智能问答、田间管理决策和精准植保等多种应用场景，为甘蔗产业数字化、智能化升级提供了重要技术支撑。