2019-05-16 10:25:54
近日，由中國(guó)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(lái)，全世界科學(xué)家在馬鈴薯“種子化”進(jìn)程上全力“賽跑”，中國(guó)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(wèn)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(lái)的馬鈴薯更大更壯。
一場(chǎng)關(guān)于馬鈴薯顛覆性“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(shuō)，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(chóng)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(guó)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(guó)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(guò)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(guó)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(guò)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(shuō)，這就給科研團(tuán)隊(duì)提出了第二個(gè)問(wèn)題，如何解決“自交衰退”問(wèn)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(kāi)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(guò)遺傳重組將它們有效清除。
云師大馬鈴薯科學(xué)研究院副院長(zhǎng)李燦輝表示，云南的氣候環(huán)境與馬鈴薯原產(chǎn)地南美洲安第斯山脈非常相似，而且一年四季可種植馬鈴薯，因此預(yù)計(jì)首批馬鈴薯種子的示范推廣地區(qū)也將在云南省選擇。（據(jù)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》）
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