马铃薯杂交种子，近了

来源：小柯生命

作者：李晨

和水稻、小麦、玉米不同，作为营养全面的世界第三大主粮作物，百余年来马铃薯并不是靠种子种植的，而是依靠地下的块茎，即种薯进行无性繁殖。

“马铃薯普通栽培种是同源四倍体，这使得马铃薯的遗传育种十分困难，品种改良周期漫长。”中国农科院深圳农业基因组研究所（以下简称基因组所）所长黄三文告诉《中国科学报》。

9月28日，《自然—遗传》在线发表了黄三文团队首次测序完成的杂合二倍体马铃薯基因组。

该研究成果不仅提供了迄今最完整的杂合马铃薯基因组、最全面的马铃薯单体型比较分析，而且为解决马铃薯自交衰退问题、设计马铃薯二倍体杂交种子奠定了基础。 

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杂合马铃薯 RH   中国农科院供图

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9年破解90%

目前，优质马铃薯新品种并不多，市场上售卖的马铃薯和几十年前人们吃的是同样的品种。一些上百年历史的马铃薯品种仍然在广泛种植。黄三文说，马铃薯普通栽培种杂交后代性状分离严重，导致其育种研究困难。解决方法就是用杂交种子代替种薯。

“要实现用杂交种子种植马铃薯，就必须破解马铃薯单倍体、二倍体和四倍体基因组。”黄三文说，目前单倍体和二倍体基因组都已经绘制完成。

基因组所研究员张春芝告诉《中国科学报》，近年来，国外多家科研机构和育种公司已经开展了二倍体马铃薯杂交育种计划。

“但是，他们都遇到一个问题：培育的自交系纯度不高，导致杂交种出现性状分离，影响了商品性。这说明通过传统育种方式很难培育高纯合度的自交系，因此需要加强对马铃薯基因组的理解，开展马铃薯基因组设计育种。”张春芝说。

对马铃薯基因组的研究始于2005年。

由14个国家29个单位的97名研究人员组成的国际马铃薯基因组测序联盟（以下简称测序联盟）对一种优良的马铃薯育种材料二倍体RH的基因组图谱发起了科研攻关。

然而，由于二倍体马铃薯基因组存在高度杂合、物理图谱质量不高、测序成本高等难以克服的困难，项目举步维艰，测序联盟濒临解散。  

这时，黄三文带领的中方团队另辟蹊径，提出了一套新的策略：以单倍体马铃薯DM为材料来降低基因组分析的复杂度，并采用快捷的全基因组鸟枪法策略和低成本的新一代DNA测序技术，大大加快了整个项目的进程，于2009年完成了单倍体马铃薯基因组的测序、拼接和注释工作。

2011年，《自然》以封面文章的形式发布了第一个单倍体马铃薯DM的参考基因组。

在那篇文章中，测序联盟也分析了仅组装10%的二倍体马铃薯RH基因组序列。

近10年过去，黄三文团队使用同一个马铃薯材料RH，完成了当年测序联盟没有完成的工作。

“这对2011年那篇文章算是一个圆满回应。”论文第一作者、基因组所的周倩告诉《中国科学报》。

1+1远大于2

马铃薯是高度杂合的作物，二倍体马铃薯杂合度高达2%，两套染色体之间存在大量差异。

“二倍体基因组的工作量比单倍体多了不止两倍，因为不仅是多了一套完整且不同的基因组，而且两套基因组之间会互相干扰，影响测序结果的准确性。”

中国农业大学教授赖锦盛接受《中国科学报》采访时说，马铃薯二倍体基因组测序成功，将为破解马铃薯四倍体基因组、加速马铃薯育种奠定基础。

“科学家组装基因组的过程，类似拼图。”

周倩说，利用常规测序方法，一个基因组可能被打碎成数百万、数千万的碎片，而组装算法就是要找到碎片与碎片之间的连接点，从而将碎片拼接成完整的基因组序列。

文章来源：《种子科技》 网址: http://www.zzkjzz.cn/zonghexinwen/2020/1007/657.html