12月16日,，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院公布了《2022中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)重大進(jìn)展》,，遴選了10項(xiàng)能夠充分代表當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)科技前沿研究水平、取得重大突破性進(jìn)展的基礎(chǔ)科學(xué)研究成果,。

其中基因組所黃三文團(tuán)隊(duì)的“實(shí)現(xiàn)雜交馬鈴薯基因組設(shè)計(jì)育種”,、阮玨團(tuán)隊(duì)的“揭示脊椎動(dòng)物水生到陸生的演化遺傳機(jī)制”2項(xiàng)研究成果入選。

實(shí)現(xiàn)雜交馬鈴薯基因組設(shè)計(jì)育種

導(dǎo)讀：

該研究利用基因組大數(shù)據(jù)進(jìn)行育種決策,，建立雜交馬鈴薯基因組設(shè)計(jì)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(hào)”；證明了馬鈴薯雜交種子種植的可行性,，推動(dòng)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(lèi)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(dǎo)致馬鈴薯產(chǎn)業(yè)面臨育種周期長(zhǎng)和薯塊繁殖成本高兩大結(jié)構(gòu)性障礙,。開(kāi)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(xiàng)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(zhǎng)期無(wú)性繁殖導(dǎo)致馬鈴薯基因組積累了大量有害突變。黃三文團(tuán)隊(duì)利用基因組大數(shù)據(jù)進(jìn)行育種決策,，建立了雜交馬鈴薯基因組設(shè)計(jì)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(bǔ)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(shì)顯著的雜交品系“優(yōu)薯1號(hào)”,。小區(qū)試驗(yàn)顯示“優(yōu)薯1號(hào)”的產(chǎn)量接近3噸/畝,，且具有高干物質(zhì)含量和高類(lèi)胡蘿卜素含量的特點(diǎn)，蒸煮品質(zhì)佳,。該成果在理論和實(shí)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(dòng)馬鈴薯育種和繁殖方式的變革,。

揭示脊椎動(dòng)物水生到陸生的演化遺傳機(jī)制

導(dǎo)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(dòng)物——40Gb肺魚(yú)的高質(zhì)量基因組組裝，揭示了脊椎動(dòng)物從水生到陸生的進(jìn)化歷程呈現(xiàn)三步式演化特征,，為理解脊椎動(dòng)物水生到陸生的演化提供了關(guān)鍵認(rèn)知,。

介紹：

脊椎動(dòng)物從水生到陸生的轉(zhuǎn)變是脊椎動(dòng)物演化史上的一次飛躍，對(duì)“活化石”肺魚(yú)基因組的破譯是解析脊椎動(dòng)物從水生到陸生各種進(jìn)化改變的遺傳創(chuàng)新基礎(chǔ)這一重大問(wèn)題的關(guān)鍵,。肺魚(yú)擁有已知脊椎動(dòng)物中最為龐大的基因組（40 Gb）,，是人類(lèi)基因組大小（3 Gb）的10多倍,。在中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所,、西北工業(yè)大學(xué)等合作方大力支持下，基因組所阮玨團(tuán)隊(duì)在原開(kāi)發(fā)組裝方法wtdbg-1.2.8的基礎(chǔ)上,，一方面大幅擴(kuò)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(dá)1000 Gb，滿(mǎn)足所有已知生物的基因組組裝需求,；另一方面進(jìn)一步提高了算法的組裝速度，由此開(kāi)發(fā)出組裝算法新版本wtdbg2在僅3天時(shí)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(biāo)N50為1.59 Mb，基于脊椎動(dòng)物核心基因的BUSCO評(píng)估顯示其完整度高達(dá)95%,。對(duì)比國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)者采用MARVEL組裝的澳洲肺魚(yú)基因組序列（36.5 Gb）,，該版本非洲肺魚(yú)基因組不論在組裝指標(biāo)還是計(jì)算資源消耗方面，均展現(xiàn)了巨大優(yōu)勢(shì),。

基于此高質(zhì)量的肺魚(yú)基因組,，研究者們揭示了脊椎動(dòng)物從水生到陸生的進(jìn)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(dòng)物基因組,，這一成果標(biāo)志著我國(guó)在超大基因組解析方面已經(jīng)達(dá)到國(guó)際頂尖水平,。這項(xiàng)由基因組所、中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所,、西北工業(yè)大學(xué)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(xì)胞（CELL）》上,。