中国科学家利用基因组编辑技术培育出一代“纯种马铃薯系”,取得突破性成果。
该实验由中国农业科学院(CAAS)深圳农业基因组研究所(AGIS)研究员黄三文领导,利用基因组设计将马铃薯育种从缓慢、非积累模式转变为快速-迭代之一。 他们的研究题为“杂交马铃薯的基因组设计”,在线发表在世界领先的学术期刊之一上, 手机, 星期四。
与其他作物马铃薯不同,块茎作物是无性繁殖而不是种子繁殖。 因此,马铃薯种植面临一系列问题,包括繁殖周期长、繁殖效率低、病虫害侵袭,AGIS 总干事黄告诉中国传媒集团 (CMG)。 此外,由于其基因组的复杂性,马铃薯的遗传改良和育种过程非常缓慢,黄补充说。
世界各地广泛种植的许多马铃薯品种已有数百年的历史。 然而,百余年的品种并不代表它是完美的。 相比之下,“很难繁殖,人们无法培养替代品,”研究论文的第一作者和 AGIS 成员张春志告诉澎湃新闻。 为应对马铃薯栽培的挑战,2015年,黄和他的团队启动了“马铃薯计划”,旨在通过基因组设计以杂交种子取代营养繁殖,提高马铃薯育种速度和繁殖效率。
“首先要解决自交不交配的问题,也就是马铃薯自花授粉后不结籽。 通过材料选择和基因编辑,我们成功解决了这个问题并产生了种子,”黄说。 “与此同时,我们还发现了如何改善植物健康和产量。 通过基因组设计,我们消除了有害突变,聚合了好的基因,最终培育出了名为“Upotato NO.1”的马铃薯品种。 XNUMX.' 经过测试,它表现出优异的性能。” 据 CAAS 称,这项研究是世界上首次将“基因组设计”应用于马铃薯育种。
他们的国际同行已经认可了该团队的工作。 “这项工作非常重要,因为它与为地球提供食物有关,”欧洲科学院成员 Sofin Kamon 说。 “黄教授和他的团队所做的是他们基本上重新发明了马铃薯。 他们几乎从零开始重新发明了农作物。 杂交马铃薯和杂交马铃薯技术在将马铃薯作物带入现代植物育种时代方面确实令人惊叹。”
一个有希望的试验
去年1月,中国西南云南省对“土豆一号”马铃薯进行了试验。 发现今年 3 月的产量远远超出预期。 “第一代杂交马铃薯的产量接近每亩 45 吨(每公顷约 2 吨),相当于该地区最好的马铃薯品种的产量,”张告诉 CMG。 “我们现在一亩地只需要200克马铃薯种子,而以前需要XNUMX公斤种薯,大大降低了种植成本。” 张补充说,下一步,研究人员将加强技术研发,为马铃薯种子的产业化做准备。
“马铃薯是一种凉爽的天气作物。 马铃薯专业副总裁熊兴耀表示,南方地区春夏秋季气温偏高,不适合马铃薯生长,而南方山区等大部分地区的冬季适合马铃薯生长。委员会下 中国作物科学学会. “‘土豆计划’解决了不同地区之间的种薯转移问题。 如果我们能够利用中国南方闲置的冬季田地,可能会有效地帮助解决中国的粮食安全问题。”熊说。