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馬鈴薯又叫“土豆”，全球有13億人以馬鈴薯為主食。然而，千百年來，馬鈴薯的生產(chǎn)都靠薯塊無性繁殖，不僅繁殖系數(shù)低，而且儲運(yùn)成本高、易攜帶病蟲害。
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)?wèi)?yīng)用“基因組設(shè)計(jì)”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，取得了顛覆性成果。
北京時間6月24日23時，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞（Cell）》在線發(fā)表了這一研究成果，這是“優(yōu)薯計(jì)劃”實(shí)施以來取得的里程碑式突破。二倍體馬鈴薯自交系果實(shí)論文的通訊作者為基因組所黃三文研究員、第一作者為基因組所張春芝研究員，此外基因組所和云南師范大學(xué)多位科研人員也為該研究做出了重要貢獻(xiàn)。
中國泛用品種為60年前育成馬鈴薯是世界上最重要的塊莖類糧食作物，全球有13億人口以馬鈴薯為主食。栽培馬鈴薯是依靠薯塊進(jìn)行無性繁殖，為同源四倍體物種。它的復(fù)雜性導(dǎo)致了馬鈴薯的遺傳改良進(jìn)程緩慢，一些上百年歷史的馬鈴薯品種仍然在廣泛種植。中國栽培面積最大的品種“克新1號”是1958年育成的，至今已經(jīng)種植了60多年。
為了徹底解決馬鈴薯產(chǎn)業(yè)面臨的問題，在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、中國農(nóng)科院和深圳市政府的支持下，基因組所黃三文研究員聯(lián)合云南師范大學(xué)等國內(nèi)外優(yōu)勢單位發(fā)起了“優(yōu)薯計(jì)劃”，即運(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。這是馬鈴薯育種和繁殖的新底層技術(shù)，是對馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的顛覆性創(chuàng)新。
攻克難關(guān)培育出“優(yōu)薯1號”
實(shí)現(xiàn)二倍體雜交馬鈴薯育種要克服兩個關(guān)鍵障礙：自交不親和與自交衰退。前者指植物自花授粉后不會產(chǎn)生種子的現(xiàn)象，后者指生物在自交之后出現(xiàn)生理機(jī)能的衰退，表現(xiàn)為生活力下降、抗性減弱、產(chǎn)量降低等。在前期研究中，黃三文團(tuán)隊(duì)通過基因組編輯技術(shù)、系統(tǒng)解析、基因大數(shù)據(jù)等科學(xué)手段，解決兩大問題。
“優(yōu)薯1號”馬鈴薯薯塊
黃三文團(tuán)隊(duì)借助在基因組學(xué)研究方面的優(yōu)勢，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。目前該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)培育出了第一代高純合度（>99%）二倍體馬鈴薯自交系和雜交馬鈴薯品系“優(yōu)薯1號”。小區(qū)試驗(yàn)顯示“優(yōu)薯1號”的產(chǎn)量接近3噸/畝，具有顯著的產(chǎn)量雜種優(yōu)勢。同時蒸煮品質(zhì)佳，“優(yōu)薯1號”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)入了快速迭代軌道。
“我國南方有幾億畝冬閑田適宜種植馬鈴薯，在水稻收獲后，其中一部分可以再種植一季雜交馬鈴薯?！秉S三文表示，雜交馬鈴薯的種植除了做口糧或者飼料，也能為糧食安全提供額外保障。
（來源：人民日報(bào)、深圳晚報(bào)、央視新聞）
撰稿人：陳培培 審稿人：賈雙福
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2021年7月16日
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