北京時間6月24日，《細胞（Cell）》在線發表了中國農業科學院深圳農業基因組研究所黃三文團隊的最新研究成果。該團隊為了解決馬鈴薯產業面臨的育種周期長和薯塊繁殖成本高的問題，聯合國內外優勢單位發起了“優薯計劃”，運用“基因組設計”的理論和方法體系培育雜交馬鈴薯，用二倍體育種替代四倍體育種，實現了用雜交種子繁殖替代薯塊繁殖。該成果是“優薯計劃”實施以來取得的里程碑式突破。
在前期克服了自交不親和與解析自交衰退的遺傳機制的基礎上，黃三文團隊利用基因組大數據進行育種決策，建立了雜交馬鈴薯基因組設計育種流程，涉及四個環節：一是用于培育自交系的起始材料的選擇。選擇的標準是起始材料的基因組雜合度較低和有害突變數目較少；二是起始材料自交群體的遺傳解析。主要是根據全基因組偏分離分析和表型評價，確定大效應有害等位基因和優良等位基因在基因組中的分布；三是自交系的選育。根據前景和背景選擇淘汰大效應有害突變、聚合優良等位基因，尤其是要打破大效應有害突變和優良等位基因之間的連鎖；四是雜交種的選育。根據基因組測序的結果，選擇基因組互補性較高的自交系進行雜交，獲得雜種優勢顯著的雜交種。
利用該策略，該團隊率先培育出第一代高純合度（>99%）自交系和雜交品系“優薯1號”。小區試驗顯示，“優薯1號”的產量接近3噸/畝，具有顯著的產量雜種優勢，同時還具有干物質含量高和類胡蘿卜素含量高的特點，蒸煮品質佳。
“優薯1號”的成功選育證明了雜交馬鈴薯育種的可行性，使馬鈴薯遺傳改良進入了快速迭代的新階段。
該研究得到了農業農村部、深圳市、中國農科院科技創新工程的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.06.006
