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(zhǎng)期以來，馬鈴薯的研究和生產(chǎn)以四倍體（由受精卵發(fā)育而來，體細(xì)胞中含有4個(gè)染色體組的生物個(gè)體，叫作四倍體）為主要對(duì)象，導(dǎo)致馬鈴薯產(chǎn)業(yè)面臨兩個(gè)結(jié)構(gòu)性障礙：一是四倍體的遺傳非常復(fù)雜，導(dǎo)致馬鈴薯育種周期長(zhǎng)，品種更新慢。二是馬鈴薯以薯塊進(jìn)行繁殖，存在繁殖系數(shù)低、儲(chǔ)運(yùn)成本高、易攜帶病蟲害等缺陷。

為徹底打破產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的障礙，在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的支持下，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)基因組研究所研究員黃三文聯(lián)合國(guó)內(nèi)外優(yōu)勢(shì)單位發(fā)起了“優(yōu)薯計(jì)劃”——即用基因組學(xué)和合成生物學(xué)指導(dǎo)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的“綠色革命”。他們用二倍體（由受精卵發(fā)育而來，且體細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組的生物個(gè)體）替代四倍體，并用雜交種子替代薯塊，對(duì)馬鈴薯的育種和繁殖方式進(jìn)行顛覆性創(chuàng)新，利用基因組編輯技術(shù)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(jié)實(shí)能力的一種自交不育性）難題，相關(guān)成果已于近日在線發(fā)表于《自然·植物》雜志上。

據(jù)了解，自然界中70%的馬鈴薯種質(zhì)為二倍體，其豐富的遺傳變異為“優(yōu)薯計(jì)劃”提供了實(shí)施基礎(chǔ)。但是，二倍體馬鈴薯普遍存在自交不親和的現(xiàn)象，限制了自交系的創(chuàng)制。而克服自交不親和的傳統(tǒng)方式是利用來自野生馬鈴薯中的自交不親和抑制基因（簡(jiǎn)稱Sli），但是Sli基因被導(dǎo)入栽培種后會(huì)產(chǎn)生一系列不良農(nóng)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(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地利用基因組編輯技術(shù)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(shù)對(duì)此基因進(jìn)行了定點(diǎn)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(zhì)不含有任何野生基因組片段，可以直接應(yīng)用到育種過程中，為“優(yōu)薯計(jì)劃”的順利實(shí)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(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)