“优薯计划”获重大突破!马铃薯薯块繁殖成历史
来源： 深圳新闻网 2021-06-25 11:18:02
发布会现场展示的马铃薯样品
读特客户端·深圳新闻网6月25日讯（记者 周维朕 通讯员 ）6月24日，《细胞（Cell）》杂志在线发表了题为“Genome design of hybrid potato（杂交马铃薯的基因组设计）”的论文，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（以下称“基因组所”）黄三文团队在杂交马铃薯育种领域取得重要成果，马铃薯自此从“薯块繁殖”升级为“种子繁殖。
据介绍，利用基因技术，该团队已经培育出了第一代高纯合度（＞99％）二倍体马铃薯自交系和杂交马铃薯品系“优薯1号”。小区试验显示“优薯1号”的产量接近3吨／亩，具有显著的产量杂种优势。同时，“优薯1号”具有高干物质含量和高类胡萝卜素含量的特点，蒸煮品质佳。
马铃薯是世界上最重要的块茎类粮食作物，全球有13亿人口以马铃薯为主食。与谷物类粮食作物不同，栽培马铃薯是依靠薯块进行无性繁殖的同源四倍体物种。由于四倍体遗传的复杂性，马铃薯产业面临遗传改良进程缓慢和薯块的繁殖系数低、储运成本高、易携带病虫害等问题。
为了彻底解决马铃薯产业面临的问题，在农业农村部、中国农科院和深圳市的支持下，基因组所黄三文研究员联合云南师范大学等国内外优势单位发起了“优薯计划”，即运用“基因组设计”的理论和方法体系培育杂交马铃薯，用二倍体育种替代四倍体育种，并用杂交种子繁殖替代薯块繁殖。这是马铃薯育种和繁殖的新底层技术，是对马铃薯产业的颠覆性创新。而要实现二倍体杂交马铃薯育种，需克服两个关键障碍：自交不亲和与自交衰退。
第一代二倍体马铃薯杂交种具有显著的杂种优势
黄三文团队借助在基因组学研究方面的优势，利用基因组大数据进行育种决策，建立了杂交马铃薯基因组设计育种流程，主要包括四个环节：第一步是用于培育自交系的起始材料的选择，选择的标准是起始材料的基因组杂合度较低和有害突变数目较少；第二步是起始材料自交群体的遗传解析，主要是根据全基因组偏分离分析和表型评价，确定大效应有害等位基因和优良等位基因在基因组中的分布；第三步是自交系的选育，根据前景和背景选择淘汰大效应的有害突变，并聚合优良等位基因，尤其是要打破大效应有害突变和优良等位基因之间的连锁；最后一步是杂交种的选育，根据基因组测序的结果，选择基因组互补性比较高的自交系进行杂交，获得杂种优势显著的杂交种。
“优薯1号”的成功选育证明了杂交马铃薯育种的可行性，使马铃薯遗传改良进入了快速迭代的轨道。黄三文为该论文的通讯作者，张春芝为第一作者，此外基因组所和云南师范大学多位科研人员也为该研究做出了重要贡献。感谢农业农村部、深圳市、中国农科院科技创新工程对本研究的资助。
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