2025-05-14 17:52:08
記者5月12日獲悉，西安交通大學(xué)聯(lián)合國際科研團(tuán)隊(duì)攻克關(guān)鍵技術(shù)，成功構(gòu)建了全球首個單倍型精度的四倍體馬鈴薯泛基因組，解碼了馬鈴薯種群85%的遺傳變異，為提升育種效率、保障全球糧食安全提供了全新的解決方案。相關(guān)成果日前發(fā)表于國際期刊《自然》。
馬鈴薯是全球重要的主糧作物之一，也是我國年產(chǎn)量近億噸的重要糧食支柱。然而，馬鈴薯作為同源四倍體作物，其每條染色體都存在四個高度相似的拷貝，這使得其基因組分型重建一直是世界性難題，其復(fù)雜的四倍體基因組結(jié)構(gòu)也長期制約著優(yōu)良品種的選育。
此前，科學(xué)家們主要依賴遺傳圖譜進(jìn)行基因組分型，但這種方法不僅成本高，而且效率低，難以滿足解析種群水平遺傳多樣性的需求。為此，西安交通大學(xué)智能網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、電信學(xué)部自動化學(xué)院聯(lián)合德國馬普植物育種研究所、慕尼黑大學(xué)等團(tuán)隊(duì)，開發(fā)了創(chuàng)新性基因組分型方法——tetraDecoder。該方法僅需三代測序和染色體構(gòu)象捕獲技術(shù)，即可實(shí)現(xiàn)98%精度的分型重建，突破了原有技術(shù)瓶頸。
研究團(tuán)隊(duì)篩選了10個具有百年歷史的歐洲育種核心品種，對它們進(jìn)行了深入研究，并首次繪制了單倍型精度的四倍體馬鈴薯泛基因組圖譜?！氨M管馬鈴薯基因組的雜合度極高，但單倍型多樣性有限，我們推測這可能與馴化傳播中的遺傳瓶頸相關(guān)?！蔽靼步煌ù髮W(xué)電信學(xué)部自動化學(xué)院教授孫賀全表示，這一特征提示，在未來的育種工作中，不僅要注重提升馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)，還需要通過引入外源基因或運(yùn)用基因編輯技術(shù)來拓展馬鈴薯單倍型多樣性，從而增強(qiáng)其抗病、抗逆能力。
基于這一研究成果，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出了一種低成本分型新策略。這一新策略為大規(guī)模解析馬鈴薯遺傳信息、加速分子設(shè)計(jì)育種提供了一條經(jīng)濟(jì)高效的技術(shù)路徑。
這項(xiàng)研究不僅填補(bǔ)了四倍體作物基因組理論空白，更為智慧育種提供了關(guān)鍵組學(xué)資源。業(yè)內(nèi)專家評價(jià)，該成果將推動馬鈴薯育種從“經(jīng)驗(yàn)篩選”邁向“精準(zhǔn)設(shè)計(jì)”，為應(yīng)對氣候變化、保障糧食安全注入科技動能。
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