近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)基因組研究所解析了迄今為止最完整的雜合二倍體馬鈴薯基因組圖譜，為研究二倍體馬鈴薯自交衰退分子機(jī)制和培育二倍體自交系提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也為其他雜合基因組的組裝和分析提供了借鑒。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然·遺傳學(xué)（Nature Genetics）》上。
據(jù)黃三文研究員介紹，馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)全面，是世界第三大主糧作物。推動(dòng)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)保障國(guó)家糧食安全有著極其重要的意義。為了加快馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，他發(fā)起了“優(yōu)薯計(jì)劃”，旨在用二倍體雜交種代替同源四倍體，提高育種效率，縮短育種年限，并用種子替代種薯。但二倍體馬鈴薯基因組高度雜合，解析難度大，嚴(yán)重制約了馬鈴薯基因組設(shè)計(jì)育種的研究進(jìn)程。
研究人員結(jié)合多種測(cè)序數(shù)據(jù)，構(gòu)建了雜合二倍體馬鈴薯基因組從頭組裝和分型的方案，首次完成了雜合二倍體馬鈴薯品系 RH 的全基因組序列，并解析出兩套單體型。在此基礎(chǔ)上，揭示了雜合馬鈴薯基因組內(nèi)部等位基因的序列差異和表達(dá)調(diào)控差異。對(duì)兩套單體型進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn)，16.6%的等位基因存在表達(dá)差異，30.8%的等位基因存在甲基化差異，有害突變和優(yōu)勢(shì)表達(dá)基因在兩套單體型中分布均勻。這表明通過(guò)傳統(tǒng)雜交手段，利用重組剔除有害突變十分困難。此外，研究還打破兩個(gè)有害等位基因（幼苗白化基因（ ws1 ）和株型基因（ pa1 ））的緊密連鎖，這是培育優(yōu)良自交系的進(jìn)程中必須克服的困難。
圖：雜合二倍體馬鈴薯基因組組裝技術(shù)路線
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程、深圳市科技創(chuàng)新項(xiàng)目等資助。
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