近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院公布了2023年度重大科技產(chǎn)出的10項重大科學(xué)發(fā)現(xiàn),，其中基因組所（省實驗室深圳分中心）黃三文院士團隊的“利用進化基因組學(xué)鑒定有害突變、加速雜交馬鈴薯育種（Phylogenomic discovery of deleterious mutations facilitates hybrid potato breeding）”研究成果入選中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院2023年度重大科學(xué)發(fā)現(xiàn),。

利用進化基因組學(xué)鑒定有害突變、加速雜交馬鈴薯育種

導(dǎo)讀：

該團隊利用進化基因組學(xué)鑒定有害突變,，進而指導(dǎo)雜交馬鈴薯育種,，繪制了首個馬鈴薯有害突變二維圖譜，提出了反直覺的自交系培育方法,，并開發(fā)出全基因組預(yù)測新模型,，使馬鈴薯產(chǎn)量預(yù)測達到了較高的準確度,，加速了雜交馬鈴薯育種進程,。該研究成果標志著我國在馬鈴薯育種基礎(chǔ)理論和技術(shù)上取得重大突破。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際權(quán)威期刊《細胞（Cell）》上,。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.04.008

介紹：

馬鈴薯是最重要的塊莖類糧食作物,，具有產(chǎn)量高、用水少,、可種植地域廣等優(yōu)點,。然而，傳統(tǒng)栽培馬鈴薯育種困難,，進程緩慢,，面臨繁殖系數(shù)低、儲運成本高,、易攜帶病蟲害等問題,。為了解決上述問題，黃三文院士團隊聯(lián)合國內(nèi)外優(yōu)勢單位發(fā)起了“優(yōu)薯計劃”,，旨在用二倍體馬鈴薯替代四倍體,、用種子繁殖替代薯塊繁殖,、用基因組學(xué)和合成生物學(xué)指導(dǎo)馬鈴薯育種，徹底變革馬鈴薯的育種繁殖方式,。

優(yōu)薯計劃最關(guān)鍵的步驟是構(gòu)建馬鈴薯高度純合的自交系,。此前，黃三文院士團隊初步解析了自交衰退的遺傳基礎(chǔ),，通過清除大效應(yīng)有害突變,，培育出第一代自交系材料及雜交種，然而已培育的自交系仍有大量微效,、中效有害突變,，需要進一步剔除。為實現(xiàn)品種快速改良必須高效剔除有害突變,，因此亟需一種準確鑒定并定量全基因組的有害突變的新技術(shù),。

黃三文院士團隊聯(lián)合國內(nèi)外優(yōu)秀單位，收集大量茄科物種資源,，通過對100個茄科基因組的比較分析來追蹤最長8千萬年,、累計十二億年的進化痕跡，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出“進化透鏡”來發(fā)現(xiàn)馬鈴薯進化約束及有害突變,，結(jié)合馬鈴薯群體的信息,，繪制了首個包含基因型維度及有害程度維度的馬鈴薯有害突變二維圖譜。利用二維圖譜,，研究人員提出反直覺的自交系培育方法,，與傳統(tǒng)育種基于表型選擇的方法不同，研究人員發(fā)現(xiàn),，長勢好的材料中往往具有更高有害突變遺傳總值,，選其作為起始材料會增加高度純合自交系構(gòu)建難度。該反直覺選擇可以有效選取自交系的起始材料,，大幅提高自交系構(gòu)建成功率,，在更短時間內(nèi)培育更多自交系及雜交品種。

此外,，研究人員首次將有害突變信息整合到全基因組預(yù)測新模型來預(yù)測馬鈴薯產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀,，開發(fā)全基因組預(yù)測新模型，在馬鈴薯中達到了前所未有的準確度,。

往期報道：“優(yōu)薯計劃”迎來新利器,！基因組所黃三文院士團隊開發(fā)進化透鏡加速雜交馬鈴薯育種