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云师大马铃薯科研院获得重大科研进展

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记者近日从云南师范大学获悉,云南省“优薯计划”项目取得重大理论突破。1月14日,国际顶级学术期刊《自然-遗传学》杂志在线发表了云南师范大学马铃薯科学研究院与中国农业科学院农业基因组研究所共同完成的马铃薯自交衰退遗传机制解析成果。

据悉,我们现在吃的马铃薯和60年前甚至100多年前人们吃的是同样的品种。与其他农产品新品种层出不穷的情况不同,优质马铃薯新品种并不多。作为世界第三大主粮作物,马铃薯却缺乏有效的育种手段,新品种选育周期漫长,一般需要10年至15年,且难以实现预期的育种目标,不能满足生产和产业发展对高产、抗病和多样化用途新品种的需要。

“这是因为一直存在两个结构性障碍,制约着马铃薯深入研究和产业的可持续发展。”云师大马铃薯科学研究院院长、基因组所所长黄三文研究员介绍,马铃薯普通栽培种是同源四倍体(四套基因组),其杂交后代性状分离,导致其育种研究困难。而且,四倍体马铃薯栽培品种主要通过薯块繁殖,繁殖系数低,用种成本高,易携带病虫害,不仅制约了优良新品种的迅速大面积推广应用,也是导致我国平均单产水平很低的主要原因之一。为破除上述两个结构性障碍,黄三文联合国内外优势单位发起了“优薯计划”项目,即用基因组学与合成生物学指导马铃薯产业的“绿色革命”,用二倍体替代四倍体,用杂交种子替代薯块来种植马铃薯,对马铃薯的育种和繁殖方式进行颠覆性创新。“尽管栽培马铃薯品种不多,遗传背景单一,但是自然界中70%的马铃薯种质为二倍体,其丰富的遗传变异为‘优薯计划’的实施提供了基础。”黄三文解释。

经过刻苦攻关,研究团队重点解析了马铃薯自交衰退的遗传基础。通过对151份二倍体马铃薯进行重组测序,鉴定了全基因组范围内共344831个有害突变。这些大效应的有害突变主要位于重组率比较高的区域,说明可以通过遗传重组将它们有效清除。同时,为进一步鉴定这些有害突变的遗传效应,研究团队构建了3个二倍体马铃薯自交分离群体,并开发了一套不依赖于亲本的基因分型方法,鉴定出5个纯合致死位点以及4个影响长势的位点。通过这个基因分型方法,再次证明这些大效应有害突变主要位于重组率高的区域,可以通过遗传重组将其清除。

专家们指出,该论文的发表,为二倍体马铃薯分子设计育种提供了理论基础,也为解析其他无性繁殖作物的自交衰退提供了借鉴。(记者 陈鑫龙)

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