2019-08-19 10:14:00
近日，由中國農(nóng)科院深圳農(nóng)業(yè)基因組所 （下稱 “基因組所”）與云南師范大學(xué)（下稱“云師大”）馬鈴薯科學(xué)研究院共同完成的 “馬鈴薯自交衰退的遺傳基礎(chǔ)”在《自然·遺傳》雜志在線發(fā)表。
馬鈴薯既是蔬菜也是排在水稻與小麥之后的世界第三大糧食作物，地位“超然”。但馬鈴薯種植一直存在瓶頸，主要依靠薯塊，不易運(yùn)輸保存、易染病，種植成本高。近年來，全世界科學(xué)家在馬鈴薯“種子化”進(jìn)程上全力“賽跑”，中國科學(xué)家相繼解決了馬鈴薯自交不親和與自交衰退兩大關(guān)鍵問題，也就是如何培育出馬鈴薯的種子和如何保證用種子種出來的馬鈴薯更大更壯。
一場(chǎng)關(guān)于馬鈴薯顛覆性的“綠色革命”
科學(xué)家在談到馬鈴薯時(shí)都提到“四倍體”，簡(jiǎn)單地說，體細(xì)胞中含有4個(gè)染色體組的生物個(gè)體就是“四倍體”。由于四倍體基因高度雜合，使得優(yōu)良基因很難聚合在一起，所以育種周期長(zhǎng)。另外，薯塊繁殖成本高，1公斤薯塊只能收獲10公斤的馬鈴薯，且易感染病蟲害。
為了破解這些難題，在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、深圳市和云南省的支持下，基因組所聯(lián)合云師大等國內(nèi)外優(yōu)勢(shì)單位發(fā)起了 “優(yōu)薯計(jì)劃”，以基因組學(xué)和合成生物學(xué)為指導(dǎo)，用二倍體替代同源四倍體，并用種子替代薯塊繁殖。該項(xiàng)目被中國農(nóng)科院列為“重大產(chǎn)出科研選題”之一。
“優(yōu)薯計(jì)劃“牽頭人、基因組所所長(zhǎng)黃三文表示，這是一場(chǎng)顛覆馬鈴薯育種和繁殖方式的“綠色革命”。他指出，過去種植一畝馬鈴薯需要200公斤薯塊，現(xiàn)在只需2克種子，生產(chǎn)成本大大降低。而我國馬鈴薯種植面積近億畝，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值可想而知。
通過遺傳重組清除有害突變
馬鈴薯種子是從果實(shí)里得出的，收集起一碟放在桌上，有點(diǎn)像一盤孜然。“現(xiàn)在二倍體馬鈴薯的種子非常小，相當(dāng)于芝麻的十分之一，而且自交后表現(xiàn)出非常嚴(yán)重的自交衰退。”黃三文說，這就給科研團(tuán)隊(duì)提出了第二個(gè)問題，如何解決“自交衰退”問題。
“為進(jìn)一步鑒定這些有害突變的遺傳效應(yīng)，我們構(gòu)建了3個(gè)二倍體馬鈴薯自交分離群體，并開發(fā)了一套不依賴于親本的基因分型方法。”基因組所張春芝博士表示，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了馬鈴薯群體中的一個(gè)稀有突變。研究最終發(fā)現(xiàn)，這些大效應(yīng)的有害突變主要位于重組率較高的區(qū)域，可以通過遺傳重組將它們有效清除。
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