12月16日，中國農(nóng)業(yè)科學院公布了《2022中國農(nóng)業(yè)科學重大進展》，遴選了10項能夠充分代表當前我國農(nóng)業(yè)科技前沿研究水平,、取得重大突破性進展的基礎(chǔ)科學研究成果,。

其中基因組所黃三文團隊的“實現(xiàn)雜交馬鈴薯基因組設(shè)計育種”、阮玨團隊的“揭示脊椎動物水生到陸生的演化遺傳機制”2項研究成果入選,。

實現(xiàn)雜交馬鈴薯基因組設(shè)計育種

導讀：

該研究利用基因組大數(shù)據(jù)進行育種決策，建立雜交馬鈴薯基因組設(shè)計育種體系，培育了第一代高純合度自交系和概念性雜交種“優(yōu)薯1號”,；證明了馬鈴薯雜交種子種植的可行性，推動了馬鈴薯育種和繁殖方式變革,。

介紹：

馬鈴薯是最重要的塊莖類糧食作物,，全球約13億人以馬鈴薯為主食。普通栽培馬鈴薯是同源四倍體,，基因組高度雜合,，遺傳分析困難，導致馬鈴薯產(chǎn)業(yè)面臨育種周期長和薯塊繁殖成本高兩大結(jié)構(gòu)性障礙,。開展雜交馬鈴薯育種,，即用二倍體育種替代四倍體育種,，并用雜交種子繁殖（2克/畝）替代薯塊繁殖（200公斤/畝），是生物育種領(lǐng)域的一項重要原始創(chuàng)新,。培育高純合度自交系是雜交馬鈴薯育種的前提條件,，但一直面臨諸多挑戰(zhàn)，主要是由于長期無性繁殖導致馬鈴薯基因組積累了大量有害突變,。黃三文團隊利用基因組大數(shù)據(jù)進行育種決策,，建立了雜交馬鈴薯基因組設(shè)計育種體系，包括起始材料的基因組分析,、自交群體的遺傳解析,、自交系的選育、根據(jù)基因組互補性選擇雜交親本等環(huán)節(jié),。利用該體系培育了第一代高純合度（>99%）自交系以及雜種優(yōu)勢顯著的雜交品系“優(yōu)薯1號”,。小區(qū)試驗顯示“優(yōu)薯1號”的產(chǎn)量接近3噸/畝，且具有高干物質(zhì)含量和高類胡蘿卜素含量的特點,，蒸煮品質(zhì)佳,。該成果在理論和實踐上證明了馬鈴薯雜交種子種植的可行性，把馬鈴薯育種從緩慢的,、非累積的模式（10-12年）轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖倏傻Ｊ剑?-5年）,，將推動馬鈴薯育種和繁殖方式的變革。

揭示脊椎動物水生到陸生的演化遺傳機制

導讀：

該研究基于自主研發(fā)的快速高效組裝算法wtdbg2,，突破性完成迄今最大的脊椎動物——40Gb肺魚的高質(zhì)量基因組組裝,，揭示了脊椎動物從水生到陸生的進化歷程呈現(xiàn)三步式演化特征，為理解脊椎動物水生到陸生的演化提供了關(guān)鍵認知,。

介紹：

脊椎動物從水生到陸生的轉(zhuǎn)變是脊椎動物演化史上的一次飛躍,，對“活化石”肺魚基因組的破譯是解析脊椎動物從水生到陸生各種進化改變的遺傳創(chuàng)新基礎(chǔ)這一重大問題的關(guān)鍵。肺魚擁有已知脊椎動物中最為龐大的基因組（40 Gb）,，是人類基因組大?。? Gb）的10多倍。在中國科學院昆明動物研究所,、西北工業(yè)大學等合作方大力支持下,，基因組所阮玨團隊在原開發(fā)組裝方法wtdbg-1.2.8的基礎(chǔ)上，一方面大幅擴展了算法支持的數(shù)據(jù)容量,，使其理論組裝最大基因組高達1000 Gb,，滿足所有已知生物的基因組組裝需求；另一方面進一步提高了算法的組裝速度,，由此開發(fā)出組裝算法新版本wtdbg2在僅3天時間內(nèi)(192CPU)就完成了1.5 TB的三代校正數(shù)據(jù)的分析,，得到了39.1 Gb的基因組序列（contigs），其連續(xù)性指標N50為1.59 Mb，基于脊椎動物核心基因的BUSCO評估顯示其完整度高達95%,。對比國際競爭者采用MARVEL組裝的澳洲肺魚基因組序列（36.5 Gb）,，該版本非洲肺魚基因組不論在組裝指標還是計算資源消耗方面，均展現(xiàn)了巨大優(yōu)勢,。

基于此高質(zhì)量的肺魚基因組,，研究者們揭示了脊椎動物從水生到陸生的進化歷程呈現(xiàn)三步式演化特征。該基因組是目前已知最大的脊椎動物基因組,，這一成果標志著我國在超大基因組解析方面已經(jīng)達到國際頂尖水平,。這項由基因組所、中國科學院昆明動物研究所,、西北工業(yè)大學等多家單位合作完成的研究成果于2021年以封面文章發(fā)表在《細胞（CELL）》上,。