甘蔗（Sacchrum spp.）是一种适应性好、生物量高、光合作用强、可连续多年宿根种植及富集CO2的低碳作物，以提供世界上80%蔗糖和40%的燃料乙醇而闻名。与其他禾本科作物的遗传学研究相比，甘蔗遗传背景复杂（种间杂交）、倍性高（8倍以上）、非整倍体、开花难、生长周期长，导致甘蔗遗传学研究进展缓慢。综述甘蔗遗传的理论及实践研究进展，将对未来甘蔗遗传学研究提供有益参考。
近日，我中心阙友雄/王恒波团队联合在The Crop Journal发表了题为“Sugarcane genetics: the underlying theory and the practical application”的综述论文，系统总结了甘蔗遗传研究取得的成果和现状，分析其存在的困难，并提出了面临的机遇和挑战，为进一步推进甘蔗遗传研究指明了方向。
1887年前，制糖原料甘蔗都是来自自然界的杂交种（竹蔗）及部分甘蔗原始种，蔗茎产量低、含糖量低、纤维分低。直至1887 年，Soltwe-del F 在爪哇甘蔗试验场(S 10°)、J.B.Harrison 和 J.R.Bovell在西印度巴巴多斯(N 10°)植物园，分别观察到甘蔗散落在地上的种子可以萌发成为幼苗，这一发现开启了甘蔗有性杂交育种的新时代。其后，科学家们实现了甘蔗不同野生种（热带种和割手密种）的种间杂交及回交，继而发展出甘蔗“高贵化”育种方法，极大地提高甘蔗产量、蔗糖分和抗病性等，推动甘蔗遗传育种进入快速发展阶段（图1）。
图1 现代甘蔗栽培品种的有性杂交程序及野生种质的染色体组成
本文全面综述了甘蔗遗传育种，细胞学、基因组测序、分子标记开发、遗传连锁图谱构建、数量性状位点（QTLs）发掘和与性状相关基因鉴定的发展历史及取得的重要结果（图2）。进一步，重点关注甘蔗遗传研究的进展，分析面临的技术困难，提出机遇和挑战。以上为未来甘蔗育种中的遗传学，包括基因组破译、分子标记开发、遗传连锁图谱构建和QTLs鉴定提供了指导和参考，并为甘蔗未来的遗传研究提供了发展方向。
图2多倍体甘蔗栽培品种的遗传基础、分子标记和群体遗传学研究
国家甘蔗工程技术研究中心的王恒波副研究员为该文第一作者，阙友雄研究员为通信作者，美国农业部农业研究服务署（USDA-ARS）潘永保博士也参与了相关工作。以上工作得到国家重点研发计划（2022YFD2301100）、国家自然科学基金（32272156）和福建省自然科学基金（2022J01160）、中国热带农业科学院国家热带农业科学中心科技创新团队（CATASCXTD202402）、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（1630052024003和1630052024020），以及国家糖料产业技术体系（CARS-17）的支持。
原文链接： https://doi.org/10.1016/j.cj.2024.11.005
