馬鈴薯基因組研究獲重大成果
----作為《自然》雜志封面文章發表
來源：中國農業科學院蔬菜花卉研究所
7月14日，國際權威學術期刊《自然》（Nature）發表了馬鈴薯全基因組序列圖和生物學分析的封面論文。此項研究是由我院科學家帶領14個國家的97名研究人員組成的“馬鈴薯基因組測序國際協作組”經過6年艱苦努力共同完成的。我院原副院長、中國作物學會馬鈴薯專業委員會主任委員屈冬玉博士是國際協作組的發起人和中方項目主持人，中方首席科學家我院蔬菜所黃三文博士是論文3名通信作者之一。在項目執行過程中，中方團隊實現了從參與到主導的跨越，奠定了我國在馬鈴薯基因組研究領域的國際領先地位。
2004年7月，屈冬玉和荷蘭瓦赫寧根大學的兩名教授共同發起籌劃成立馬鈴薯基因測序國際協作組，2006年正式開始工作。2006－2008年底，協作組遇到了二倍體馬鈴薯基因組高度雜合、物理圖譜質量不高、測序成本高等難以克服的困難，項目舉步維艱，協作組瀕臨解散。在這種情況下，中方團隊另辟蹊徑，提出了一套新的策略，即以單倍體馬鈴薯為材料來降低基因組分析的復雜度，并采用快捷的全基因組鳥槍法策略和低成本的新一代的DNA測序技術。這一策略的改變大大加快了整個項目的進程，中方團隊于2009年完成了單倍體馬鈴薯基因組的測序、拼接和注釋工作。在這種形勢下，國際協作組放棄了原有二倍體基因組測序的技術路線，把絕大部分資源聚集在中方主導的單倍體基因組測序項目上，并于2009年9月23日宣布了全基因組序列圖的完成。
在序列圖的基礎上，協作組又花了近2年時間對馬鈴薯基因組進行了細致的生物學分析。分析結果表明：馬鈴薯基因組共包含約3.9萬個基因，在進化過程中經歷了兩次全基因組復制。馬鈴薯是通過薯塊繁殖的，屬于營養繁殖作物，具有嚴重的自交衰退現象，對基因組的分析初步揭示了馬鈴薯自交衰退的基因組學基礎。通過比較基因組分析，發現了薯塊生長發育和病蟲害抗性的重要基因。此外，馬鈴薯基因組也為進一步了解雙子葉植物的進化路徑提供了分子生物學新知識。
屈冬玉說，馬鈴薯是世界上第三大糧食作物，對于糧食安全的作用日益突顯。我國是世界最大的馬鈴薯生產國，目前面積已經接近9000萬畝，總產量約900億公斤。然而我國馬鈴薯單產水平僅為每畝1000公斤，只有先進國家的1／3。馬鈴薯產業發展的瓶頸是缺乏適合于我國氣候條件和栽培方式的優良品種，對于原產南美的馬鈴薯這一外來作物遺傳資源的研究和利用也特顯不足。
屈冬玉指出，馬鈴薯全基因組序列圖的繪制是我國農業領域取得的重大、具有重要標志意義的新成果。通過全基因組設計育種，育種家將加可大大加速馬鈴薯新品種的培育。 在全基因組設計育種上，我國和荷蘭、美國等發達國家處于同一起跑線上。目前馬鈴薯全基因組遺傳變異圖譜的構建和分子設計育種體系的開發是關鍵，亟需得到各方面的支持，同時要加強與常規育種的結合，從而加速培育具有我國自主知識產權的優良品種，造福廣大人民。
