1月23日，中国农业科学院农业基因组研究所黄三文团队构建了首个完整解析马铃薯单倍型的泛基因组，首次系统揭示了无性繁殖植物的基因组特征，并在此基础上提出了理想单倍型育种新策略，相关研究成果发表在《自然（Nature）》上。
马铃薯是世界第一大无性繁殖作物，基因组高度杂合，存在大量有害变异。如何“发现”马铃薯基因组中的有害变异，并“移除”其对育种的不利影响，对于加速马铃薯杂交育种具有重要意义。此前，黄三文团队开发出“进化透镜”来鉴定马铃薯进化约束及有害突变，并绘制了首个马铃薯有害突变二维图谱，为“识别”有害变异并制定育种策略奠定了基础。然而，由于缺少分型的图泛基因组，“进化透镜”识别到的大多是单核苷酸变异的有害突变，对大片段的有害结构变异则很难检测。
黄三文团队选取了31个有代表性的二倍体马铃薯，组装了首个马铃薯分型图泛基因组，系统揭示了马铃薯的基因组特征，研究发现，马铃薯单倍型基因组中存在约19625个有害结构变异，且这些有害变异并非随机分布，而是呈现出“簇状”聚集特征，这些变异形成了“破窗效应”，即当大片段的有害结构变异无法清除时，其附近往往会聚集更多有害变异。研究团队在此基础上提出了马铃薯理想单倍型育种新策略，通过组合不同品系的基因组片段，可以最大限度减少自交系中的有害突变，为高效培育杂交马铃薯提供了全新思路。研究还发现，栽培马铃薯基因组中约15%的区域为杂合状态，在驯化过程中，纯合有害变异的数量减少，这表明栽培马铃薯通过广泛杂交来促进杂种优势的利用，为杂交马铃薯育种提供了理论依据。
该研究得到国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究重大项目、国家重点研发计划、中国农业科学院科技创新工程以及深圳市杰出人才培养专项等项目的支持。（通讯员 马昕怡）
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08476-9
