中国热科院开发“进化透镜”技术 加快杂交马铃薯育种

新海南客户端、南海网、南国都市报5月11日消息（记者 易帆）中国农科院深圳农业基因组研究所黄三文团队联合国内外优秀单位，开发出进化透镜，发现马铃薯进化约束及有害突变，绘制了首个马铃薯有害突变二维图谱，使马铃薯产量预测达到前所未有的准确度，加速了杂交马铃薯育种进程，标志着我国在马铃薯育种理论和技术上站在了世界领先地位。

马铃薯是最重要的块茎类粮食作物，也是我国第四大主粮作物。然而，由于传统栽培马铃薯是同源四倍体，基因组复杂，导致育种进程十分缓慢。

为解决上述难题，黄三文团队联合国内外优势单位进行研究，旨在用二倍体马铃薯替代四倍体、用种子繁殖替代薯块繁殖、用基因组学和合成生物学指导马铃薯育种，彻底变革马铃薯的育种繁殖方式。

黄三文团队先后解析了马铃薯单倍体、二倍体及四倍体基因组和泛基因组，打破了自交不亲和，初步解析了自交衰退的遗传基础，通过清除大效应有害突变，培育出第一代自交系材料及杂交种。

为此，研究人员收集大量茄科物种资源，完成了38份茄科基因组组装，获得95份茄科材料、5份旋花科材料（共92个物种，100份材料）基因组信息，完成了茄科基因组组装和组学进化分析。这些材料最长进化时间为8000万年，累计十二亿年的进化时间。研究人员通过追踪这段进化历史的突变积累及选择结果，开发进化透镜，从全基因组层面鉴定进化约束位点及其进化保守值，并将突变位点的进化保守值作为有害程度值，绘制了首个包含基因型维度及有害程度维度的马铃薯有害突变二维图谱，为鉴定马铃薯功能位点及剔除有害突变提供了新依据。

研究人员还发现有害突变总值与产量、株高、薯块等性状显著相关，首次将有害突变信息整合到全基因组预测新模型来预测马铃薯产量等农艺性状。相比缺少有害突变信息模型，预测准确度提高了45%，相比随机有害突变信息模型预测准确度提高了25%，在马铃薯中达到了前所未有的准确度。该模型能够根据基因型及有害突变信息准确估计育种值，更好地帮助育种家制定早期育种决策，进一步降低育种成本、缩短马铃薯育种周期、快速培育高产优质马铃薯品种。

中国科学院院士李家洋表示，这一研究成果不仅对马铃薯，还将会对粮、油、果、蔬、茶等都有重要的指导作用。

（南海网）