5月4日，國際權(quán)威期刊《細(xì)胞（Cell）》在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所黃三文團(tuán)隊(duì)的最新研究成果,，該研究發(fā)明了一種新的“進(jìn)化透鏡”技術(shù),，能夠幫助育種家及早發(fā)現(xiàn)阻礙馬鈴薯育種的基因組“暗礁”（即 “有害突變”），避免育種“走錯(cuò)路”,，快速培育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)馬鈴薯品種,。該成果是“優(yōu)薯計(jì)劃”的又一重大突破，標(biāo)志著我國在馬鈴薯育種理論和技術(shù)上站在了世界領(lǐng)先地位,。

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(diǎn),。然而，傳統(tǒng)栽培馬鈴薯育種困難,，進(jìn)程緩慢,，面臨繁殖系數(shù)低、儲(chǔ)運(yùn)成本高,、易攜帶病蟲害等問題,。為了解決上述問題，黃三文團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)外優(yōu)勢單位發(fā)起了“優(yōu)薯計(jì)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(jì)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,，黃三文團(tuán)隊(duì)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(jìn)一步剔除。為實(shí)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(zhǔn)確鑒定并定量全基因組的有害突變的新技術(shù),。

黃三文團(tuán)隊(duì)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(gè)茄科基因組的比較分析來追蹤最長8千萬年,、累計(jì)十二億年的進(jìn)化痕跡，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出“進(jìn)化透鏡”來發(fā)現(xiàn)馬鈴薯進(jìn)化約束及有害突變,，結(jié)合馬鈴薯群體的信息,，繪制了首個(gè)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(huì)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(shí)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(dá)到了前所未有的準(zhǔn)確度,。

該研究得到了科技部,、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院,、廣東省,、深圳市及大鵬新區(qū)的支持,。

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

來源：“優(yōu)薯計(jì)劃”迎來新利器,！進(jìn)化透鏡加速雜交馬鈴薯育種 (caas.cn)