里程碑式成果：我国杂交马铃薯育种效率将提升50%以上

很多人不知道，在肯德基和麦当劳吃的薯条都来自120年前育成的马铃薯品种。作为全球13亿人口主粮，马铃薯育种进程缓慢，亟需新的育种方法对马铃薯育种进行变革。为此，中国农科院的科学家们提出了“优薯计划”，目的就是为了让中国乃至全世界的人吃上更高产、更优质的马铃薯。

北京时间2023年5月4日23时，国际权威期刊《细胞（Cell）》在线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：“Phylogenomic discovery of deleterious mutations facilitates hybrid potato breeding（利用进化基因组学鉴定有害突变进而指导杂交马铃薯育种）”。

该研究发明了一种新的“进化透镜”技术，给育种家一双“火眼金睛”，能够及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”，让大家能够更快吃上更优质的高产土豆。

“我们绘制了首个马铃薯全基因组有害突变的二维图谱，利用图谱信息，开发全基因组预测新模型，在幼苗期就可以预测产量，准确度比以前提高了25%-45%。这样就可以在早期淘汰产量低的材料，从而快速培育出高产品种，杂交马铃薯的育种效率将提升50%以上。”黄三文在接受澎湃新闻（www.thepaper.cn）采访时表示。

“优薯计划”

马铃薯是最重要的块茎类粮食作物，是13亿人口的主要粮食来源，也是我国第四大主粮作物。马铃薯具有产量高、用水少、可种植地域广等优点。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。此外，薯块无性繁殖还面临着繁殖系数低、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变革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“皇冠上的明珠”。

为解决上述难题，黄三文团队联合国内外优势单位发起了“优薯计划”，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。

中国农业科学院党组书记杨振海介绍，近年来，“优薯计划”团队相继破解了马铃薯基因组解析、自交不亲和、自交衰退等重大难题，培育出第一代自交系材料及杂交种，相关成果均已在国际顶尖学术期刊发表，如今又在《细胞》杂志发表了“利用进化基因组学鉴定有害突变”的最新成果，可以为马铃薯育种亲本选择及品种改良提供新的科学依据。这些原创性基础性科研成果既得到了国内外同行的高度认可，也为加快实现二倍体杂交马铃薯育种奠定了坚实基础。

马铃薯育种驶入快车道

此次研究中，黄三文团队联合国内外优秀单位，收集大量茄科物种资源，通过对100个茄科基因组的比较分析来追踪最长8千万年、累计12亿年的进化痕迹，在此基础上开发出“进化透镜”来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。

研究人员利用图谱信息，提出反直觉的自交系培育方法，开发全基因组预测新模型，使马铃薯产量预测达到了前所未有的准确度。此外，该模型能够根据基因型及有害突变信息准确估计育种值，更好地帮助育种专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。

该研究使得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，并得到了科技部、国家自然科学基金委员会、中国农业科学院等资助。

那么，此次研究成果对其它作物育种有什么启示？对此，中国科学院院士李家洋（崖州湾实验室主任、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员）表示，“黄三文团队这一研究成果不仅对马铃薯，还将会对粮、油、果、蔬、茶都有重要的指导作用。”

中国科学院院士种康（中科院植物所研究员）评价道：“黄三文团队的这项研究是马铃薯育种的里程碑式成果，预示着作物育种进入一个新的时代，即育种家们不能仅仅关注自己的‘一亩三分地’，更需要从一个更大的进化维度思考育种的新策略。”

“研究终于找到了反直觉筛选的遗传学基础，开发了全基因组预测新模型将其应用到杂交马铃薯育种的早期决策，标志着我国马铃薯育种绝对达到国际前沿。”中国农业大学教授赖锦盛（国家玉米改良中心主任）谈道。