更多>>

水产快讯薯业快讯

您现在的位置:首页 > 薯业快讯
推荐:
字体选择:

基因组编辑技术突破马铃薯繁育难题

来源:中国农业科学院农业基因组研究所  供稿人:  点击:

  2018年8月13日,中国农业科学院农业基因组研究所黄三文研究团队利用基因组编辑技术克服了马铃薯自交不亲和难题,成果在线发表于《自然▪植物(Nature Plants)》杂志上,这是“优薯计划”实施以来发表的首篇重要研究论文。

  马铃薯是世界上最重要的块茎类粮食作物。长期以来,马铃薯的研究和生产以四倍体为主要对象,使马铃薯产业面临两个结构性障碍。一是四倍体的遗传非常复杂,导致马铃薯育种周期长,品种更新慢。二是马铃薯以薯块进行繁殖,存在繁殖系数低、储运成本高、易携带病虫害等缺陷。为了彻底打破产业发展中的障碍,在农业农村部的支持下,基因组所黄三文研究员联合国内外优势单位发起了“优薯计划”,即用基因组学和合成生物学指导马铃薯产业的“绿色革命”,用二倍体替代四倍体,并用杂交种子替代薯块,对马铃薯的育种和繁殖方式进行颠覆性创新。该项目被中国农业科学院列为“重大产出科研选题”之一。

  在国家农业农村部的支持下,黄三文联合国内外优势单位,用二倍体替代四倍体,并用杂交种子替代薯块,用基因组学和合成生物学指导马铃薯产业的“绿色革命”。2017年,“优薯计划”正式启动,并由深圳基因组所和云南师范大学共同承担,深圳主要负责基础研究,云南负责育种。

  “马铃薯跟番茄其实是同科同属。”张春芝说,这两种植物都是茄科茄属的“姐妹”,基因相似度超过90%。“野生番茄自交也是没有种子的,现在切开番茄肉眼可见一粒粒种子都是人工驯化的结果。”张春芝表示,现在人们可以通过杂交获得马铃薯的种子,但这样所得到的种子培育出来的马铃薯只能用薯块进行繁殖,如果用种子繁殖的话,后代分离会非常大,商品性差。如果想获得生长一致的种子,第一步就是要培育出优良的自交系,然后通过自交系之间相互杂交培育出新品种。

  可这第一步“自交”,对于马铃薯来说就是一道此前无法逾越的障碍。张春芝说,二倍体马铃薯普遍存在自交不亲和的现象,自己的花粉授到自己的柱头上,无法产生种子。此前已有外国科学家利用来自野生马铃薯中的自交不亲和抑制基因Sli突破这一障碍,但却带来匍匐茎过长、龙葵素(马铃薯中含有的一种有毒生物碱)含量过高等问题。

  而黄三文团队创新利用基因组编辑技术解决了这些问题。研究结果显示,马铃薯的自交不亲和是由核糖核酸酶基因S-RNase控制的。研究人员通过拼接获得了该基因的全长序列,并利用基因组编辑技术对此基因进行了定点突变,获得了自交亲和的二倍体马铃薯,并通过自交获得了不含有任何外源片段但是自交亲和的马铃薯新材料,可以直接应用于育种。

  据了解,这是“优薯计划”发布的首个科研成果,“当马铃薯完全利用种子种植时,只需要2克的种子就能种出一亩马铃薯。”张春芝表示,“优薯计划”将会彻底颠覆马铃薯的生产方式,接下来还将发布多个科研成果。

相关附件:

相关文章