土豆种 土豆能用种子种 马铃薯“种子化”有了新进展

2021年6月24日23时，国际知名学术期刊《细胞》在线发表了题为《杂交马铃薯基因组设计》的论文，报道了中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队在杂交马铃薯育种领域的研究成果，这是“优薯计划”实施以来的里程碑式突破。

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为什么要研究杂交土豆

“优薯1号”薯块

马铃薯是世界上最重要的块茎粮食作物，有13亿人以马铃薯为主食。与其他作物不同，马铃薯是无性繁殖而非种子繁殖，导致繁殖系数低、种植成本高、易发生病虫害等问题。此外，由于马铃薯基因组的复杂性，育种过程缓慢，世界各地仍在大面积种植数百年的老品种。

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什么是“优秀马铃薯项目”

在农业农村部、中国农业科学院、深圳市的支持下，基因组研究所、云南师范大学等国内外优势单位的黄三文研究员启动了“优薯工程”，即利用“基因组设计”的理论和方法体系培育杂交马铃薯，用二倍体育种代替四倍体运动种，用杂交种子繁殖代替马铃薯分块繁殖。这是马铃薯育种繁殖的一项新底层技术，是马铃薯产业的颠覆性创新。

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中国科学家突破了哪些难题

黄三文说，要实现二倍体杂交马铃薯育种，要克服两个关键障碍:自交不亲和和自交衰退。

自交不亲和是指植物自花授粉后不产生种子的现象。培育自交系，必须解决自交不亲和问题。在之前的研究中，黄三文团队利用基因组编辑技术敲除了控制马铃薯自交不亲和的S-RNase基因，筛选出S-RNase的天然突变体，并从野生种中克隆出自交亲和基因，彻底解决了自交不亲和问题。

自交衰退是指生物自育后生理功能的衰退，表现为活力、抗性和产量的下降。马铃薯作为异交作物，在长期的无性繁殖过程中积累了大量的隐性有害突变。一旦自交，就会出现有害突变的不良影响，导致自交衰退。与少数基因控制的自交不亲和性不同，自交衰退涉及多个基因，更难克服。

马铃薯种子

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杂交马铃薯基因组设计的育种过程是怎样的

一是选育自交系的起始材料的选择。选择标准是起始材料的低杂合度和很少的有害突变。

二是对起始材料的自交群体进行遗传分析。主要根据全基因组的部分分离分析和表型评价，确定大效有害等位基因和优良等位基因在基因组中的分布；

第三，自交系的选育。根据前景和背景，我们应该选择消除影响大的有害突变，聚合好的等位基因，特别是打破影响大的有害突变与好的等位基因之间的链条。

第四，杂交品种的选育。根据基因组测序结果，选择基因组互补性强的自交系进行杂交，获得杂种优势显著的杂交种。

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迄今取得的成果

二倍体马铃薯自交系的果实

黄三文团团队已率先培育出第一代高纯度自交系和杂交系“优树1号”。小区试验表明，油薯1号产量接近3吨/亩，产量杂种优势显著，干物质和类胡萝卜素含量高，蒸煮品质好。

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中外专家怎么看

中国科学院院士、北京大学原校长徐志宏:马铃薯育种史上的一场革命

国际知名马铃薯专家、荷兰瓦赫宁大学教授艾菲特·雅可布森:杂交马铃薯将实现品种快速改良

皇家学会成员、塞恩斯伯里实验室教授索芬·卡蒙从本质上彻底改变了土豆

国际马铃薯中心亚太中心主任卢小平:给马铃薯产业带来革命性变化