基因组所1项研究成果入选中国农业科学院2023年度重大科学发现

近日，中国农业科学院公布了2023年度重大科技产出的10项重大科学发现，其中基因组所（省实验室深圳分中心）黄三文院士团队的“利用进化基因组学鉴定有害突变、加速杂交马铃薯育种（Phylogenomic discovery of deleterious mutations facilitates hybrid potato breeding）”研究成果入选中国农业科学院2023年度重大科学发现。

利用进化基因组学鉴定有害突变、加速杂交马铃薯育种

导读：

该团队利用进化基因组学鉴定有害突变，进而指导杂交马铃薯育种，绘制了首个马铃薯有害突变二维图谱，提出了反直觉的自交系培育方法，并开发出全基因组预测新模型，使马铃薯产量预测达到了较高的准确度，加速了杂交马铃薯育种进程。该研究成果标志着我国在马铃薯育种基础理论和技术上取得重大突破。相关研究成果发表在国际权威期刊《细胞（Cell）》上。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.04.008

介绍：

马铃薯是最重要的块茎类粮食作物，具有产量高、用水少、可种植地域广等优点。然而，传统栽培马铃薯育种困难，进程缓慢，面临繁殖系数低、储运成本高、易携带病虫害等问题。为了解决上述问题，黄三文院士团队联合国内外优势单位发起了“优薯计划”，旨在用二倍体马铃薯替代四倍体、用种子繁殖替代薯块繁殖、用基因组学和合成生物学指导马铃薯育种，彻底变革马铃薯的育种繁殖方式。

优薯计划最关键的步骤是构建马铃薯高度纯合的自交系。此前，黄三文院士团队初步解析了自交衰退的遗传基础，通过清除大效应有害突变，培育出第一代自交系材料及杂交种，然而已培育的自交系仍有大量微效、中效有害突变，需要进一步剔除。为实现品种快速改良必须高效剔除有害突变，因此亟需一种准确鉴定并定量全基因组的有害突变的新技术。

黄三文院士团队联合国内外优秀单位，收集大量茄科物种资源，通过对100个茄科基因组的比较分析来追踪最长8千万年、累计十二亿年的进化痕迹，在此基础上开发出“进化透镜”来发现马铃薯进化约束及有害突变，结合马铃薯群体的信息，绘制了首个包含基因型维度及有害程度维度的马铃薯有害突变二维图谱。利用二维图谱，研究人员提出反直觉的自交系培育方法，与传统育种基于表型选择的方法不同，研究人员发现，长势好的材料中往往具有更高有害突变遗传总值，选其作为起始材料会增加高度纯合自交系构建难度。该反直觉选择可以有效选取自交系的起始材料，大幅提高自交系构建成功率，在更短时间内培育更多自交系及杂交品种。

此外，研究人员首次将有害突变信息整合到全基因组预测新模型来预测马铃薯产量等农艺性状，开发全基因组预测新模型，在马铃薯中达到了前所未有的准确度。

往期报道：“优薯计划”迎来新利器！基因组所黄三文院士团队开发进化透镜加速杂交马铃薯育种