“优薯计划”获得里程碑式突破！第一代通过基因组设计的杂交马铃薯问世

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。2015年，我国启动了马铃薯主粮化战略，马铃薯成为了继水稻、小麦、玉米之后的第四大主粮。

与谷物类粮食不同，马铃薯的栽培是依靠薯块进行无性繁殖的同源四倍体物种。也正是因为这种特性，马铃薯的遗传改良进程缓慢，我们今天所吃到的马铃薯仍然是数十年前的品种。依靠薯块繁殖，还会导致繁殖系数低、储运成本高、易携带病虫害。

为了解决这些问题，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。

近日，黄三文团队在多年的不懈努力之下，终于实现了用二倍体代替四倍体、用杂交种子代替块茎繁殖，成功缩短育种时间，取得了“优薯计划”的阶段性突破！

黄三文团队采用基因组设计来开发一代纯合和可育的马铃薯品系，从而开发出统一的、有活力的“优薯1号”。小区试验显示“优薯1号”产量接近3吨/亩，具有显著的产量杂种优势。同时，“优薯1号”具有高干物质含量和高类胡萝卜素含量特点，蒸煮品质佳。

研究团队在基因组设计中应用的指标包括基因组同源性的百分比和起始材料中有害突变的数量，S1群体中分离畸变的数量，推断有益等位基因和有害等位基因之间紧密联系的断裂的单倍型信息，以及亲本系的基因组互补性。

“优薯1号”的成功选育证明了马铃薯杂交育种的可行性，将马铃薯育种从缓慢的非积累模式转变为快速迭代模式，从而使农民和消费者获得广泛的利益。

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参考资料

https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.06.006