里程碑式成果：我国杂交马铃薯育种效率将提升50%以上_绿政公署
很多人不知道，肯德基、麦当劳里吃的薯条都是来自120年前培育的土豆品种。作为世界13亿人口的主食，马铃薯育种进程缓慢，迫切需要新的育种方法来改革马铃薯育种。因此，中国农科院的科学家们提出了“优薯计划”，目的是让中国乃至全世界的人们都能吃到产量更高、品质更好的土豆。
北京时间2023年5月4日23: 00，国际权威期刊《细胞》发表了中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队的最新研究成果:《有害突变的系统发育发现设施杂交马铃薯育种》。
这项研究发明了一种新的“进化透镜”技术，赋予育种者一双“金眼睛”，可以尽早发现阻碍马铃薯育种的基因组“暗礁”(科学家称之为“有害突变”)，避免育种“走错路”，让大家更快吃到更优质高产的马铃薯。
“我们绘制了首个马铃薯基因组有害突变二维图谱，利用图谱信息开发了全基因组预测新模型，可以预测苗期产量，准确率比以前提高了25%-45%。这样可以在早期淘汰产量低的材料，从而快速培育高产品种，杂交马铃薯的育种效率将提高50%以上。”黄三文在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)采访时表示。
“优土豆计划”
马铃薯是最重要的块茎类粮食作物，是13亿人口的主要食物来源，也是我国第四大主粮作物。马铃薯具有产量高、耗水量少、种植面积广的优点。但由于传统栽培的马铃薯是同源四倍体，基因组复杂，育种进程非常缓慢。此外，薯片的无性繁殖也面临着繁殖系数低、储运成本高、易携带病虫害等问题。
如何将块茎繁殖的四倍体马铃薯转化为种子繁殖的二倍体杂交马铃薯，是马铃薯产业的世界性难题，也是种业创新的“皇冠上的明珠”。
为了解决上述问题，黄三文团队联合国内外优势单位启动了“优薯计划”，旨在以二倍体马铃薯替代四倍体，以种子繁殖替代薯块，以基因组学和合成生物学指导马铃薯育种，彻底改变马铃薯的育种和繁殖方式。
中国农业科学院党组书记杨真海介绍说，近年来，“优薯计划”团队先后解决了马铃薯基因组分析、自交不亲和、自交衰退等重大难题，培育出第一代自交系和杂交种。相关成果已发表在国际顶级学术期刊上，现最新成果《进化基因组学鉴定有害突变》发表在《细胞》杂志上，可为马铃薯育种亲本选择和品种改良提供新的科学依据。这些原创性的基础科研成果得到了国内外同行的高度认可，为加快二倍体杂交马铃薯育种奠定了坚实的基础。
马铃薯育种进入快车道
在这项研究中，黄三文团队联合国内外优秀单位收集了大量茄科物种资源，通过对100个茄科基因组的对比分析，追溯了最长8000万年、累计12亿年的进化痕迹。在此基础上开发了“进化透镜”，发现了马铃薯的进化约束和有害突变，绘制了第一张马铃薯有害突变二维图谱。
利用该图谱信息，研究人员提出了一种反直觉的近交系培育方法，并开发了全基因组预测的新模型，使马铃薯产量预测达到了前所未有的精度。此外，该模型可以根据基因型和有害突变信息准确估计育种值，更好地帮助育种专家进行早期育种决策，进一步降低育种成本，缩短马铃薯育种周期，快速培育高产优质的马铃薯品种。
这项研究使我国在马铃薯育种基础理论和技术上站在了世界领先地位，得到了科技部、国家自然科学基金和中国农业科学院的资助。
那么，这项研究对其他作物育种有什么启示呢？对此，中国科学院院士(中国科学院崖州湾实验室主任、遗传与发育生物学研究所研究员)李家洋表示，“黄三文团队的研究成果将不仅针对土豆，还将针对粮油、水果、蔬菜、茶叶。”
中国科学院院士(中科院植物所研究员)钟康评价说:“黄三文团队的这项研究是马铃薯育种的里程碑式成果，标志着作物育种进入了一个新时代，即育种者不仅要关注自身的‘一亩三分地’，更要从更大的进化维度思考新的育种策略。”
“该研究最终找到了反直觉筛选的遗传基础，开发了新的全基因组预测模型，并将其应用于杂交马铃薯育种的早期决策，标志着中国的马铃薯育种肯定达到了国际前沿。”中国农业大学教授赖金生(国家玉米改良中心主任)说。
责任编辑：蒋晨锐图片编辑：陈飞燕