2019年1月14日，《Nature Genetics（自然·遺傳）》雜志在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院（深圳）農(nóng)業(yè)基因組研究所黃三文團(tuán)隊(duì)在馬鈴薯自交衰退遺傳機(jī)制解析方面的研究成果，這是“優(yōu)薯計(jì)劃”實(shí)施以來(lái)取得的又一重大理論突破。

馬鈴薯主糧化主食化戰(zhàn)略是推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革、保障國(guó)家糧食安全的重要舉措。然而，現(xiàn)有馬鈴薯普通栽培種是同源四倍體，新品種選育周期長(zhǎng)（一般10～15年），并主要通過(guò)薯塊繁殖，繁殖系數(shù)低、用種成本高、易攜帶病蟲(chóng)害。自交不親和與自交衰退是培育二倍體馬鈴薯自交系的兩大障礙，制約了馬鈴薯育種和產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

研究重點(diǎn)解析了馬鈴薯自交衰退的遺傳機(jī)制，通過(guò)對(duì)151份二倍體馬鈴薯進(jìn)行重測(cè)序，鑒定了全基因組范圍內(nèi)共344 831個(gè)有害突變。這些有害突變?cè)诮z粒區(qū)域富集，很難通過(guò)遺傳重組將其全部清除。進(jìn)一步分析表明，任意2份二倍體材料之間相同的有害突變僅為11%，說(shuō)明馬鈴薯中的有害突變具有品系特異性，可以通過(guò)精心設(shè)計(jì)的雜交組合使這些有害突變保持在雜合狀態(tài)，獲得具有雜種優(yōu)勢(shì)的F1雜交種。

為了鑒定這些有害突變的遺傳效應(yīng)，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了3個(gè)自交群體，并開(kāi)發(fā)了1套不依賴(lài)于親本的基因分型方法?；谠摲椒?，在3個(gè)群體中鑒定了15個(gè)極端偏分離的區(qū)域，結(jié)合表型分析，鑒定了5個(gè)純合致死位點(diǎn)以及4個(gè)影響長(zhǎng)勢(shì)的位點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)繼續(xù)對(duì)其中的1個(gè)致死突變ar1進(jìn)行了圖位克隆和功能驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)其具有控制胚發(fā)育的功能。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)有害突變主要位于重組率比較高的區(qū)域，說(shuō)明可以通過(guò)遺傳重組將其有效清除。

研究為二倍體馬鈴薯分子設(shè)計(jì)育種提供了理論基礎(chǔ)，將有望破除馬鈴薯育種的結(jié)構(gòu)性障礙，從根本上推進(jìn)馬鈴薯主糧化進(jìn)程，為保障我國(guó)糧食安全貢獻(xiàn)力量。