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實現(xiàn)馬鈴薯種子繁殖和雜交育種是作物育種的世紀難題。2016年，農(nóng)業(yè)基因組研究所經(jīng)濟作物的全基因組設(shè)計育種科研團隊聯(lián)合有關(guān)機構(gòu)發(fā)起“優(yōu)薯計劃”，利用二倍體馬鈴薯來替代四倍體馬鈴薯，并用雜交種子繁殖替代薯塊繁殖，可將馬鈴薯育種周期由10-12年縮短至3-5年，繁殖系數(shù)提高1000倍。

馬鈴薯育種迎來“綠色革命”

馬鈴薯是重要糧菜兼用作物，全球約有13億人以馬鈴薯為主食，一些國家將其列為戰(zhàn)略儲備糧。但主栽品種都是四倍體，只能以薯塊無性繁殖，每畝需種薯200公斤，儲運難且易攜帶病蟲害，育種進展緩慢。為解決這一難題，中國農(nóng)業(yè)科學院“優(yōu)薯計劃”應(yīng)運而生，借助大數(shù)據(jù)驅(qū)動的基因組學研究，創(chuàng)制了首個種子繁殖的雜交二倍體馬鈴薯品系“優(yōu)薯1號”，迎來馬鈴薯的“綠色革命”，提高了我國作物育種的核心競爭力。

黃三文研究員與熊興耀研究員在基因組所馬鈴薯試驗基地對“優(yōu)薯1號”進行測產(chǎn)

打破兩大育種瓶頸：自交不親和、自交衰退

要得到二倍體馬鈴薯的雜交種子，首先要通過自交得到純合自交系，也就是兩副遺傳物質(zhì)完全相同的二倍體品種。但是二倍體馬鈴薯在自交時普遍存在自交不親和現(xiàn)象：自己的花粉授到自己的柱頭上，無法生出種子；以及自交衰退現(xiàn)象：自交產(chǎn)生的有害突變導致后代品質(zhì)低、繁育力差。針對這兩大瓶頸，首先通過對二倍體馬鈴薯品種的大量篩選，打破了自交不親和現(xiàn)象。再利用遺傳分析和基因定位技術(shù)，經(jīng)過多代自交，淘汰了有害變異，保留優(yōu)良基因，使自交后代品質(zhì)穩(wěn)定優(yōu)異。然后通過基因組分析選擇互補的兩個自交系作為父本和母本雜交，最終成功獲得了雜種優(yōu)勢顯著的第一代雜交種。

引領(lǐng)作物研究進入組學時代

經(jīng)濟作物的全基因組設(shè)計育種科研團隊成立于2015年，在科技創(chuàng)新工程的穩(wěn)定支持下，黃三文研究員帶領(lǐng)團隊以蔬菜作物為研究對象，致力于利用組學大數(shù)據(jù)開拓植物生物學前沿并推動蔬菜作物育種變革。團隊先后主導和參與了黃瓜、馬鈴薯、番茄等重要蔬菜作物的基因組、變異組和代謝組學研究，是國際蔬菜基因組研究領(lǐng)域的領(lǐng)跑者。豐富的多組學數(shù)據(jù)，不僅揭示了蔬菜馴化的遺傳基礎(chǔ)和調(diào)控蔬菜品質(zhì)的分子機制，更為蔬菜分子設(shè)計育種提供了理論框架，同時快速推動傳統(tǒng)生物學研究。

黃三文研究員在溫室觀察馬鈴薯生長情況

團隊成員們樸實無華的外表下是一顆顆赤子之心。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科研不能停留在紙上，團隊將在國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的指引下，把研究成果與地區(qū)發(fā)展及老百姓的需求結(jié)合起來，為中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)之崛起而奮斗。

經(jīng)濟作物的全基因組設(shè)計育種科研團隊