北京時(shí)間6月24日，《細(xì)胞（Cell）》在線發(fā)表了中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心）黃三文團(tuán)隊(duì)題為“Genome design of hybrid potato（雜交馬鈴薯的基因組設(shè)計(jì)）”的研究成果。該研究是“優(yōu)薯計(jì)劃”實(shí)施以來取得的里程碑式突破。

 

　　為了解決馬鈴薯產(chǎn)業(yè)面臨的育種周期長(zhǎng)和薯塊繁殖成本高的問題，黃三文研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合云南師范大學(xué)等國(guó)內(nèi)外優(yōu)勢(shì)單位發(fā)起了“優(yōu)薯計(jì)劃”，運(yùn)用“基因組設(shè)計(jì)”的理論和方法體系培育雜交馬鈴薯，用二倍體育種替代四倍體育種，并用雜交種子繁殖替代薯塊繁殖。

 

　　在前期克服了自交不親和和解析自交衰退的遺傳機(jī)制的基礎(chǔ)上，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)育種流程，包括四個(gè)環(huán)節(jié)：（1）用于培育自交系的起始材料的選擇，選擇的標(biāo)準(zhǔn)是起始材料的基因組雜合度較低和有害突變數(shù)目較少；（2）起始材料自交群體的遺傳解析，主要是根據(jù)全基因組偏分離分析和表型評(píng)價(jià)，確定大效應(yīng)有害等位基因和優(yōu)良等位基因在基因組中的分布；（3）自交系的選育，根據(jù)前景和背景選擇淘汰大效應(yīng)有害突變、聚合優(yōu)良等位基因，尤其是要打破大效應(yīng)有害突變和優(yōu)良等位基因之間的連鎖；（4）雜交種的選育，根據(jù)基因組測(cè)序的結(jié)果，選擇基因組互補(bǔ)性較高的自交系進(jìn)行雜交，獲得雜種優(yōu)勢(shì)顯著的雜交種。

 

　　利用該策略，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)培育出第一代高純合度（>99%）自交系和雜交品系“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，具有顯著的產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具有高干物質(zhì)含量和高類蘿卜素含量的特點(diǎn)，蒸煮品質(zhì)佳。

 

　　“優(yōu)薯1號(hào)”的成功選育證明了雜交馬鈴薯育種的可行性，使馬鈴薯遺傳改良進(jìn)入了快速迭代的軌道。

 

　　黃三文為該論文的通訊作者，張春芝為第一作者，此外中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心）和云南師范大學(xué)多位科研人員也為該研究做出了重要貢獻(xiàn)。該研究得到了農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、深圳市、中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程的資助。

 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.06.006