馬鈴薯自交不親和難題獲破解

馬鈴薯是世界上最重要的塊莖類糧食作物。長期以來，馬鈴薯的研究和生產以四倍體（由受精卵發育而來，體細胞中含有4個染色體組的生物個體，叫作四倍體）為主要對象，導致馬鈴薯產業面臨兩個結構性障礙：一是四倍體的遺傳非常復雜，導致馬鈴薯育種周期長，品種更新慢。二是馬鈴薯以薯塊進行繁殖，存在繁殖系數低、儲運成本高、易攜帶病蟲害等缺陷。

為徹底打破產業發展中的障礙，在農業農村部的支持下，中國農業科學院農業基因組研究所研究員黃三文聯合國內外優勢單位發起了“優薯計劃”——即用基因組學和合成生物學指導馬鈴薯產業的“綠色革命”。他們用二倍體（由受精卵發育而來，且體細胞中含有兩個染色體組的生物個體）替代四倍體，并用雜交種子替代薯塊，對馬鈴薯的育種和繁殖方式進行顛覆性創新，利用基因組編輯技術克服了馬鈴薯自交不親和（指具有完全花并可以形成正常雌、雄配子，但缺乏自花授粉結實能力的一種自交不育性）難題，相關成果已于近日在線發表于《自然·植物》雜志上。

據了解，自然界中70%的馬鈴薯種質為二倍體，其豐富的遺傳變異為“優薯計劃”提供了實施基礎。但是，二倍體馬鈴薯普遍存在自交不親和的現象，限制了自交系的創制。而克服自交不親和的傳統方式是利用來自野生馬鈴薯中的自交不親和抑制基因（簡稱Sli），但是Sli基因被導入栽培種后會產生一系列不良農藝性狀，增加了遺傳改良的難度。

為尋找克服自交不親和更有效的方法，該團隊創新性地利用基因組編輯技術解決了這一難題。馬鈴薯的自交不親和是由核糖核酸酶基因控制的，研究人員利用基因組編輯技術對此基因進行了定點突變，獲得了自交親和的二倍體馬鈴薯，以及不含有外源片段的馬鈴薯新材料。利用該方法獲得的自交親和馬鈴薯新種質不含有任何野生基因組片段，可以直接應用到育種過程中，為“優薯計劃”的順利實施提供了保障。

該研究開辟了二倍體馬鈴薯育種的新途徑，拓展了自交親和馬鈴薯資源，將加速馬鈴薯的遺傳改良。

——經濟日報