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全球頭條：重大突破！進化透鏡讓雜交馬鈴薯育種走上快車道

2023-05-05 17:55:01來源： 工人日報客戶端

(資料圖片僅供參考)

中國農(nóng)科院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所黃三文團隊聯(lián)合國內(nèi)外優(yōu)秀單位，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，繪制了首個馬鈴薯有害突變二維圖譜，使馬鈴薯產(chǎn)量預測達到前所未有的準確度，加速了雜交馬鈴薯育種進程，標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。

北京時間5月4日，國際權(quán)威期刊《細胞（Cell）》在線發(fā)表了這一最新研究成果。

馬鈴薯是最重要的塊莖類糧食作物，也是我國第四大主糧作物。然而，由于傳統(tǒng)栽培馬鈴薯是同源四倍體，基因組復雜，導致育種進程十分緩慢。

為解決上述難題，黃三文團隊聯(lián)合國內(nèi)外優(yōu)勢單位進行研究，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、用基因組學和合成生物學指導馬鈴薯育種，徹底變革馬鈴薯的育種繁殖方式。

黃三文團隊先后解析了馬鈴薯單倍體、二倍體及四倍體基因組和泛基因組，打破了自交不親和，初步解析了自交衰退的遺傳基礎(chǔ)，通過清除大效應有害突變，培育出第一代自交系材料及雜交種。

為此，研究人員收集大量茄科物種資源，完成了38份茄科基因組組裝，獲得95份茄科材料、5份旋花科材料（共92個物種，100份材料）基因組信息，完成了茄科基因組組裝和組學進化分析。這些材料最長進化時間為8000萬年，累計十二億年的進化時間。研究人員通過追蹤這段進化歷史的突變積累及選擇結(jié)果，開發(fā)進化透鏡，從全基因組層面鑒定進化約束位點及其進化保守值，并將突變位點的進化保守值作為有害程度值，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，為鑒定馬鈴薯功能位點及剔除有害突變提供了新依據(jù)。

研究人員還發(fā)現(xiàn)有害突變總值與產(chǎn)量、株高、薯塊等性狀顯著相關(guān)，首次將有害突變信息整合到全基因組預測新模型來預測馬鈴薯產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀。相比缺少有害突變信息模型，預測準確度提高了45%，相比隨機有害突變信息模型預測準確度提高了25%，在馬鈴薯中達到了前所未有的準確度。該模型能夠根據(jù)基因型及有害突變信息準確估計育種值，更好地幫助育種家制定早期育種決策，進一步降低育種成本、縮短馬鈴薯育種周期、快速培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)馬鈴薯品種。?

中國科學院院士李家洋表示，這一研究成果不僅對馬鈴薯，還將會對糧、油、果、蔬、茶等都有重要的指導作用。

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