實(shí)現(xiàn)馬鈴薯種子繁殖和雜交育種是作物育種的世紀(jì)難題。2016年，農(nóng)業(yè)基因組研究所經(jīng)濟(jì)作物的全基因組設(shè)計(jì)育種科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合有關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)起“優(yōu)薯計(jì)劃”，利用二倍體馬鈴薯來替代四倍體馬鈴薯，并用雜交種子繁殖替代薯塊繁殖，可將馬鈴薯育種周期由10-12年縮短至3-5年，繁殖系數(shù)提高1000倍。
馬鈴薯育種迎來“綠色革命”
馬鈴薯是重要糧菜兼用作物，全球約有13億人以馬鈴薯為主食，一些國家將其列為戰(zhàn)略儲備糧。但主栽品種都是四倍體，只能以薯塊無性繁殖，每畝需種薯200公斤，儲運(yùn)難且易攜帶病蟲害，育種進(jìn)展緩慢。為解決這一難題，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院“優(yōu)薯計(jì)劃”應(yīng)運(yùn)而生，借助大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的基因組學(xué)研究，創(chuàng)制了首個(gè)種子繁殖的雜交二倍體馬鈴薯品系“優(yōu)薯1號”，迎來馬鈴薯的“綠色革命”，提高了我國作物育種的核心競爭力。
黃三文研究員與熊興耀研究員在基因組所馬鈴薯試驗(yàn)基地對“優(yōu)薯1號”進(jìn)行測產(chǎn)
打破兩大育種瓶頸：自交不親和、自交衰退
要得到二倍體馬鈴薯的雜交種子，首先要通過自交得到純合自交系，也就是兩副遺傳物質(zhì)完全相同的二倍體品種。但是二倍體馬鈴薯在自交時(shí)普遍存在自交不親和現(xiàn)象：自己的花粉授到自己的柱頭上，無法生出種子；以及自交衰退現(xiàn)象：自交產(chǎn)生的有害突變導(dǎo)致后代品質(zhì)低、繁育力差。針對這兩大瓶頸，首先通過對二倍體馬鈴薯品種的大量篩選，打破了自交不親和現(xiàn)象。再利用遺傳分析和基因定位技術(shù)，經(jīng)過多代自交，淘汰了有害變異，保留優(yōu)良基因，使自交后代品質(zhì)穩(wěn)定優(yōu)異。然后通過基因組分析選擇互補(bǔ)的兩個(gè)自交系作為父本和母本雜交，最終成功獲得了雜種優(yōu)勢顯著的第一代雜交種。
引領(lǐng)作物研究進(jìn)入組學(xué)時(shí)代
經(jīng)濟(jì)作物的全基因組設(shè)計(jì)育種科研團(tuán)隊(duì)成立于2015年，在科技創(chuàng)新工程的穩(wěn)定支持下，黃三文研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)以蔬菜作物為研究對象，致力于利用組學(xué)大數(shù)據(jù)開拓植物生物學(xué)前沿并推動(dòng)蔬菜作物育種變革。團(tuán)隊(duì)先后主導(dǎo)和參與了黃瓜、馬鈴薯、番茄等重要蔬菜作物的基因組、變異組和代謝組學(xué)研究，是國際蔬菜基因組研究領(lǐng)域的領(lǐng)跑者。豐富的多組學(xué)數(shù)據(jù)，不僅揭示了蔬菜馴化的遺傳基礎(chǔ)和調(diào)控蔬菜品質(zhì)的分子機(jī)制，更為蔬菜分子設(shè)計(jì)育種提供了理論框架，同時(shí)快速推動(dòng)傳統(tǒng)生物學(xué)研究。
黃三文研究員在溫室觀察馬鈴薯生長情況
團(tuán)隊(duì)成員們樸實(shí)無華的外表下是一顆顆赤子之心。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科研不能停留在紙上，團(tuán)隊(duì)將在國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的指引下，把研究成果與地區(qū)發(fā)展及老百姓的需求結(jié)合起來，為中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)之崛起而奮斗。
經(jīng)濟(jì)作物的全基因組設(shè)計(jì)育種科研團(tuán)隊(duì)
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