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中國(guó)農(nóng)科院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所黃三文團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀單位，開(kāi)發(fā)出進(jìn)化透鏡來(lái)發(fā)現(xiàn)馬鈴薯進(jìn)化約束及有害突變，繪制了首個(gè)馬鈴薯有害突變二維圖譜，使馬鈴薯產(chǎn)量預(yù)測(cè)達(dá)到前所未有的準(zhǔn)確度，加速了雜交馬鈴薯育種進(jìn)程，標(biāo)志著我國(guó)在馬鈴薯育種理論和技術(shù)上站在了世界領(lǐng)先地位。

北京時(shí)間5月4日，國(guó)際權(quán)威期刊《細(xì)胞（Cell）》在線發(fā)表了這一最新研究成果。

馬鈴薯是最重要的塊莖類糧食作物，也是我國(guó)第四大主糧作物。然而，由于傳統(tǒng)栽培馬鈴薯是同源四倍體，基因組復(fù)雜，導(dǎo)致育種進(jìn)程十分緩慢。

為解決上述難題，黃三文團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外優(yōu)勢(shì)單位進(jìn)行研究，旨在用二倍體馬鈴薯替代四倍體、用種子繁殖替代薯塊繁殖、用基因組學(xué)和合成生物學(xué)指導(dǎo)馬鈴薯育種，徹底變革馬鈴薯的育種繁殖方式。

黃三文團(tuán)隊(duì)先后解析了馬鈴薯單倍體、二倍體及四倍體基因組和泛基因組，打破了自交不親和，初步解析了自交衰退的遺傳基礎(chǔ)，通過(guò)清除大效應(yīng)有害突變，培育出第一代自交系材料及雜交種。

為此，研究人員收集大量茄科物種資源，完成了38份茄科基因組組裝，獲得95份茄科材料、5份旋花科材料（共92個(gè)物種，100份材料）基因組信息，完成了茄科基因組組裝和組學(xué)進(jìn)化分析。這些材料最長(zhǎng)進(jìn)化時(shí)間為8000萬(wàn)年，累計(jì)十二億年的進(jìn)化時(shí)間。研究人員通過(guò)追蹤這段進(jìn)化歷史的突變積累及選擇結(jié)果，開(kāi)發(fā)進(jìn)化透鏡，從全基因組層面鑒定進(jìn)化約束位點(diǎn)及其進(jìn)化保守值，并將突變位點(diǎn)的進(jìn)化保守值作為有害程度值，繪制了首個(gè)包含基因型維度及有害程度維度的馬鈴薯有害突變二維圖譜，為鑒定馬鈴薯功能位點(diǎn)及剔除有害突變提供了新依據(jù)。

研究人員還發(fā)現(xiàn)有害突變總值與產(chǎn)量、株高、薯塊等性狀顯著相關(guān)，首次將有害突變信息整合到全基因組預(yù)測(cè)新模型來(lái)預(yù)測(cè)馬鈴薯產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀。相比缺少有害突變信息模型，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度提高了45%，相比隨機(jī)有害突變信息模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度提高了25%，在馬鈴薯中達(dá)到了前所未有的準(zhǔn)確度。該模型能夠根據(jù)基因型及有害突變信息準(zhǔn)確估計(jì)育種值，更好地幫助育種家制定早期育種決策，進(jìn)一步降低育種成本、縮短馬鈴薯育種周期、快速培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)馬鈴薯品種。?

中國(guó)科學(xué)院院士李家洋表示，這一研究成果不僅對(duì)馬鈴薯，還將會(huì)對(duì)糧、油、果、蔬、茶等都有重要的指導(dǎo)作用。

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