"用二倍体替代四倍体、用杂交种子替代薯块栽培、自交纯合度超过 99%…… " 6 月 24 日 ， 《细胞（Cell）》杂志在线发表了题为"杂交马铃薯的基因组设计"的论文 ， 报道了中国农业科学院深圳农业基因组研究所（以下称"基因组所"）黄三文团队在杂交马铃薯育种领域的多项研究成果 ， 这也标志着"优薯计划"实施以来取得的里程碑式突破 。
论文的通讯作者为基因组所黄三文研究员、第一作者为基因组所张春芝研究员 ， 此外基因组所和云南师范大学多位科研人员也为该研究做出了重要贡献 。
中国泛用品种为 60 年前育成
马铃薯是世界上最重要的块茎类粮食作物 ， 全球有 13 亿人口以马铃薯为主食 。 栽培马铃薯是依靠薯块进行无性繁殖 ， 为同源四倍体物种 。 它的复杂性导致了马铃薯的遗传改良进程缓慢 ， 一些上百年历史的马铃薯品种仍然在广泛种植 。 中国栽培面积最大的品种"克新 1 号"是 1958 年育成的 ， 至今已经种植了 60 多年 。
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▲二倍体马铃薯自交系果实 。
为了彻底解决马铃薯产业面临的问题 ， 在农业农村部、中国农科院和深圳市政府的支持下 ， 基因组所黄三文研究员联合云南师范大学等国内外优势单位发起了"优薯计划" ， 即运用"基因组设计"的理论和方法体系培育杂交马铃薯 ， 用二倍体育种替代四倍体育种 ， 并用杂交种子繁殖替代薯块繁殖 。 这是马铃薯育种和繁殖的新底层技术 ， 是对马铃薯产业的颠覆性创新 。
攻克难关培育出"优薯 1 号"
实现二倍体杂交马铃薯育种要克服两个关键障碍：自交不亲和与自交衰退 。 前者指植物自花授粉后不会产生种子的现象 ， 后者指生物在自交之后出现生理机能的衰退 ， 表现为生活力下降、抗性减弱、产量降低等 。 在前期研究中 ， 黄三文团队通过基因组编辑技术、系统解析、基因大数据等科学手段 ， 解决两大问题 。
黄三文团队借助在基因组学研究方面的优势 ， 利用基因组大数据进行育种决策 ， 建立了杂交马铃薯基因组设计育种流程 。 目前该团队已经培育出了第一代高纯合度（>99%）二倍体马铃薯自交系和杂交马铃薯品系"优薯 1 号" 。 小区试验显示"优薯 1 号"的产量接近 3 吨 / 亩 ， 具有显著的产量杂种优势 。 同时蒸煮品质佳 ， "优薯 1 号"的成功选育证明了杂交马铃薯育种的可行性 ， 使马铃薯遗传改良进入了快速迭代轨道 。
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【基因组|深晚荐读｜杂交马铃薯深圳“诞生”】
▲"优薯 1 号"马铃薯薯块 。
适宜南方几亿亩冬闲田种植
2020 年 11 月 ， 黄三文团队带着第一代基因组设计育种获得二倍体马铃薯杂交种子 ， 专程拜访了著名农学家、"杂交水稻之父"袁隆平院士 ， 向他详细介绍了"优薯计划"研究取得的突破性进展 。 袁隆平认为 ， 用杂交种子替代薯块繁殖 ， 可有效解决马铃薯重大产业难题 。
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▲马铃薯种子 。
"我国南方有几亿亩冬闲田适宜种植马铃薯 ， 在水稻收获后 ， 其中一部分可以再种植一季杂交马铃薯 。 "黄三文表示 ， 杂交马铃薯的种植除了做口粮或者饲料 ， 也能为粮食安全提供额外保障 。
袁隆平听取汇报后十分开心 ， 表示马铃薯用种子繁殖不仅可以解决生产中病毒病危害的问题 ， 还能解决种薯储运的难题 。
深圳晚报采访人员 朱冀
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