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一畝馬鈴薯只需兩克種子!一場關于馬鈴薯的“綠色革命”

       馬鈴薯既是蔬菜也是排在水稻與小麥之后的世界第三大糧食作物,地位“超然”。但馬鈴薯種植一直存在瓶頸,主要依靠薯塊,不易運輸保存、易染病,種植成本高。近年來,全世界科學家在馬鈴薯“種子化”進程上全力“賽跑”,中國科學家相繼解決了馬鈴薯自交不親和與自交衰退兩大關鍵問題,也就是如何培育出馬鈴薯的種子和如何保證用種子種出來的馬鈴薯更大更壯。


一場關于馬鈴薯的“綠色革命”

       科學家在談到馬鈴薯時都提到“四倍體”,簡單地說,體細胞中含有4個染色體組的生物個體就是“四倍體”。由于四倍體基因高度雜合,使得優良基因很難聚合在一起,所以育種周期長。另外,薯塊繁殖成本高,1千克薯塊只能收獲10千克的馬鈴薯,且易感染病蟲害。

為了破解這些難題,在農業農村部、深圳市和云南省的支持下,基因組所聯合云師大等國內外優勢單位發起了“優薯計劃”,以基因組學和合成生物學為指導,用二倍體替代同源四倍體,并用種子替代薯塊繁殖。該項目被中國農科院列為“重大產出科研選題”之一。

    “優薯計劃“牽頭人、基因組所所長黃三文表示,這是一場顛覆馬鈴薯育種和繁殖方式的“綠色革命”。他指出,過去種植一畝馬鈴薯需要200千克薯塊,現在只需2克種子,生產成本大大降低。而我國馬鈴薯種植面積近億畝,由此產生的經濟價值可想而知。

通過遺傳重組清除有害突變

       馬鈴薯種子是從果實中得到的,將種子收集起來放到碟中,有點像一盤孜然。“現在二倍體馬鈴薯的種子非常小,相當于芝麻的十分之一,而且自交后表現出非常嚴重的自交衰退。”黃三文說,這就給科研團隊提出了第二個問題,如何解決“自交衰退”問題。

    “為進一步鑒定這些有害突變的遺傳效應,我們構建了3個二倍體馬鈴薯自交分離群體,并開發了一套不依賴于親本的基因分型方法。”基因組所張春芝博士表示,研究團隊發現了馬鈴薯群體中的一個稀有突變。研究最終發現,這些大效應的有害突變主要位于重組率較高的區域,可以通過遺傳重組將它們有效清除。

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