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馬鈴薯又叫“土豆”，全球有13億人以馬鈴薯為主食。然而，千百年來，馬鈴薯的生產(chǎn)都靠薯塊無性繁殖，不僅繁殖系數(shù)低，而且儲運成本高、易攜帶病蟲害。
中國農(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所黃三文團隊應(yīng)用“基因組設(shè)計”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，并用雜交種子繁殖替代薯塊繁殖，取得了顛覆性成果。
北京時間6月24日23時，國際頂級學術(shù)期刊《細胞（Cell）》在線發(fā)表了這一研究成果，這是“優(yōu)薯計劃”實施以來取得的里程碑式突破。二倍體馬鈴薯自交系果實論文的通訊作者為基因組所黃三文研究員、第一作者為基因組所張春芝研究員，此外基因組所和云南師范大學多位科研人員也為該研究做出了重要貢獻。
中國泛用品種為60年前育成馬鈴薯是世界上最重要的塊莖類糧食作物，全球有13億人口以馬鈴薯為主食。栽培馬鈴薯是依靠薯塊進行無性繁殖，為同源四倍體物種。它的復雜性導致了馬鈴薯的遺傳改良進程緩慢，一些上百年歷史的馬鈴薯品種仍然在廣泛種植。中國栽培面積最大的品種“克新1號”是1958年育成的，至今已經(jīng)種植了60多年。
為了徹底解決馬鈴薯產(chǎn)業(yè)面臨的問題，在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、中國農(nóng)科院和深圳市政府的支持下，基因組所黃三文研究員聯(lián)合云南師范大學等國內(nèi)外優(yōu)勢單位發(fā)起了“優(yōu)薯計劃”，即運用“基因組設(shè)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，并用雜交種子繁殖替代薯塊繁殖。這是馬鈴薯育種和繁殖的新底層技術(shù)，是對馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的顛覆性創(chuàng)新。
攻克難關(guān)培育出“優(yōu)薯1號”
實現(xiàn)二倍體雜交馬鈴薯育種要克服兩個關(guān)鍵障礙：自交不親和與自交衰退。前者指植物自花授粉后不會產(chǎn)生種子的現(xiàn)象，后者指生物在自交之后出現(xiàn)生理機能的衰退，表現(xiàn)為生活力下降、抗性減弱、產(chǎn)量降低等。在前期研究中，黃三文團隊通過基因組編輯技術(shù)、系統(tǒng)解析、基因大數(shù)據(jù)等科學手段，解決兩大問題。
“優(yōu)薯1號”馬鈴薯薯塊
黃三文團隊借助在基因組學研究方面的優(yōu)勢，利用基因組大數(shù)據(jù)進行育種決策，建立了雜交馬鈴薯基因組設(shè)計育種流程。目前該團隊已經(jīng)培育出了第一代高純合度（>99%）二倍體馬鈴薯自交系和雜交馬鈴薯品系“優(yōu)薯1號”。小區(qū)試驗顯示“優(yōu)薯1號”的產(chǎn)量接近3噸/畝，具有顯著的產(chǎn)量雜種優(yōu)勢。同時蒸煮品質(zhì)佳，“優(yōu)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軌道。
“我國南方有幾億畝冬閑田適宜種植馬鈴薯，在水稻收獲后，其中一部分可以再種植一季雜交馬鈴薯。”黃三文表示，雜交馬鈴薯的種植除了做口糧或者飼料，也能為糧食安全提供額外保障。
（來源：人民日報、深圳晚報、央視新聞）
撰稿人：陳培培 審稿人：賈雙福
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2021年7月16日
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