2011年7月10日，由中國華大基因研究所為首的26家中外科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合在國際著名雜志《自然》（Nature）上在線發(fā)表了題為“塊莖作物馬鈴薯的基因組測序及分析”（Genome sequence and analysis of the tuber crop potato）的研究論文，新研究為馬鈴薯的遺傳學(xué)研究及分子育種提供了非常有價值的資源。

 

馬鈴薯是世界上四大作物之一，也是最重要的蔬菜作物。破譯馬鈴薯基因組序列對幫助科學(xué)家們從分子水平上了解馬鈴薯的生長、發(fā)育及繁殖過程，以及改良和提高馬鈴薯的品種產(chǎn)量、品質(zhì)和抗病性具有重要的意義。

 

早在2006年，中國農(nóng)科院副院長屈冬玉博士作為項目發(fā)起人之一，組建了由農(nóng)科院蔬菜花卉所和深圳華大基因研究院的專家組成的中方團(tuán)隊，參與啟動了國際馬鈴薯基因組測序計劃。針對馬鈴薯基因組高度雜合、物理圖譜質(zhì)量不高、測序成本高等難以克服的困難。中方首席科學(xué)家黃三文博士提出了以單倍體馬鈴薯為材料來降低基因組分析的復(fù)雜性，并采用快捷的全基因組鳥槍法策略和低成本的新一代DNA測序技術(shù)的新策略。這一策略的改變，大大提高了國際馬鈴薯基因組測序協(xié)會（Potato Genome Sequencing Consortium）的研究進(jìn)程，促使中國團(tuán)隊實現(xiàn)了從參與到主導(dǎo)地位的改變。

 

在這篇新文章中，研究人員沿用了上述策略，他們首先將一種普通四倍體馬鈴薯栽培種誘導(dǎo)生成了一種純和的雙單倍體植株。隨后，研究人員針對這一單倍體植株進(jìn)行了基因組測序，并拼接了馬鈴薯844 Mb基因組中的86%的序列，從中研究人員推測馬鈴薯基因組約包含有39031個蛋白質(zhì)編碼基因。研究結(jié)果顯示馬鈴薯至少存在兩次基因組復(fù)制事件，表明了其古多倍體起源。測序結(jié)果還證實馬鈴薯基因組中包含了被子植物進(jìn)化枝中2642個特異基因。此外，研究人員還對一個雜合二倍體馬鈴薯植株進(jìn)行了測序，發(fā)現(xiàn)了一些基因組變異以及一些可能與馬鈴薯近交衰退有關(guān)的高頻率的有害突變。研究結(jié)果表明基因家族擴(kuò)增，組織特異性表達(dá)，以及新通路中基因的招募導(dǎo)致了馬鈴薯的進(jìn)化。

 

此次的馬鈴薯全基因測序研究為科學(xué)家們對馬鈴薯這一重要農(nóng)作物進(jìn)行遺傳改良提供了重要的數(shù)據(jù)資源和平臺。