红薯DNA解密：解开六倍体的迷宫 - 红薯DNA讲述的“马赛克祖先”

尽管红薯的味道“温和”，但从遗传学角度来看，它却相当复杂。人类是从父母那里各继承一组染色体的二倍体，而红薯则是六倍体。这就相当于将6套相同的书籍从混乱的状态中整理回原来的书架。研究人员在这个**“解开工作（phasing）”**上多年停滞不前。

2025年8月，这一难题终于被解决。BTI的Zhangjun Fei教授团队以非洲流行品种“Tanzania”为材料，完成了染色体水平的“相同体别（phased）基因组”，并在《Nature Plants》上进行了报告。论文和新闻发布不仅描绘了六倍体的全貌，还揭示了进化的历史。NatureBoyce Thompson Institute

解开了什么：马赛克般的祖先形象

最大的收获是，精确展示了红薯拥有将不同野生种的序列混合的“马赛克”般的基因组。作为主要祖先之一，生长在厄瓜多尔沿岸的Ipomoea aequatoriensis贡献很大。同时，分布于中美洲的I. batatas 4x的近缘种，尚未确定的供体的痕迹也被广泛认可。令人惊讶的是，这些并不是作为独立的“亚基因组”清晰分开，而是在同一染色体上错综复杂地存在。研究团队暗示，红薯表现为**“分段异源多倍体”。这意味着，拥有“混合的过去”**，同时表现为“一个整体基因组”的巧妙结构。Nature

这种复杂的结构，加上六倍体所具有的**“备用基因拷贝”**，很可能对抗旱和抗病虫害的适应能力有贡献。可以说，**部件的冗余性（缓冲）**使其在恶劣环境中更容易保持作物的性能。 

技术突破：将90条染色体“分类”为6组

红薯拥有90条染色体（15条×6组）。此次的核心在于，将这90条完全分类（phasing）为原始的6组（单倍型）。通过结合长链读取、Hi-C等最新技术，构建了标准品种“Tanzania”的染色体水平的参考序列。数据已在Sweetpotato Genomics Resource上公开，原始数据也已注册在NCBI的BioProject中。Nature

这一成果也是基于2010年代积累的**二倍体近缘种（I. trifida／I. triloba）**的参考基因组和SweetGAINS项目的预发布数据的飞跃。随着“六倍体本丸”的最终版本的完成，基因组选择、QTL分析、eQTL分析将迅速进入实战水平。Naturesweetpotato.uga.edu

育种现场会发生什么变化？

从想要的性状反推基因座的速度将加快。例如抗旱性、抗病性、淀粉质量、类胡萝卜素含量（维生素A来源）等，在非洲和亚洲是重要的目标。六倍体中“等位基因的拷贝数（等位基因剂量）”已知对性状有影响，可以更容易地预测需要多少拷贝才能最短路径实现目标表型。2024年底的研究也表明，六倍体特有的**“拷贝数调节”**是育种的关键。此次的参考序列将提高这张地图的分辨率。 

另一个不容忽视的是粮食安全。红薯是坚韧、省资源、营养丰富的作物，尤其在撒哈拉以南非洲是重要作物。耐性和产量的平衡如果能从基因组中精确设计，将直接关系到干旱频发地区的产量稳定。Boyce Thompson Institute

作为“自然的转基因生物”的一面

红薯因其基因组中含有来源于Agrobacterium的T-DNA，而被称为**“自然发生基因导入的作物”**。尽管此次成果与此无直接因果关系，但随着基因组全貌的明晰，这种水平传播的历史和性状进化的足迹也将能更精确地解读。PNAS

数据和再现性：成为任何人都能接触的“公共基础设施”

《Nature Plants》的论文页面整理了原始数据（PRJNA1138727）及组装/注释的所在位置，Sweetpotato Genomics Resource提供了浏览器和BLAST功能。预发布的SweetGAINS数据也因此次正式发布而解除“竞争回避”限制，预计将更广泛地使用（详情请参阅各网站的政策）。Naturesweetpotato.uga.edu+1

社交媒体的反应（初步记录）

撰写本文时（日本时间2025年8月9日上午），距公开约1天。一次信息主要通过BTI官方新闻发布、EurekAlert!、Phys.org的编辑文章开始传播。在专业社区中，“完全相同体别参考的完成是期待已久的”“育种的实施将迅速推进”等积极的反馈较为显著。官方渠道的宣传如下。
・BTI的新闻发布（附解说和图片）Boyce Thompson Institute
・EurekAlert!的发布（含DOI和资金信息）EurekAlert!
・Phys.org的解说（附编辑校阅的摘要）Phys.org

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前瞻：未来的研究主题

• 起源分析的精细化：追踪未确定的中美洲来源供体。野外种群和保存系的全面基因组。Nature

• 性状发展的地图制作：蛋白质功能预测、表达（eQTL）与等位基因剂量的整合模型。Phys.org

• 病害抵抗与微生物群：设计对病毒和病原菌压力的多层耐性（利用NLRome和宏基因组资源）。BioRxiv

重要链接（一次信息）

• 论文：Nature Plants “Phased chromosome-level assembly … of hexaploid sweetpotato”（2025年8月8日公开）Nature

• 解说：Phys.org（BTI提供的摘要文章）Phys.org

• 新闻发布：BTI官方新闻（附图片版权等）Boyce Thompson Institute

• 数据：Sweetpotato Genomics Resource（浏览器/BLAST）sweetpotato.uga.edu

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