在人类基因组工作草图首次发布20多年后，德国慕尼黑大学和马克斯·普朗克植物育种研究所的科学家首次破译了高度复杂的四倍体马铃薯基因组。这项高技术水平的研究，为加速培育更强健的品种奠定了生物技术基础。相关研究近日发表于《自然—遗传学》。
人们如今在市场上买到的马铃薯品种，很可能100多年前就有了。传统的马铃薯品种一直到今天都很受欢迎。但这个例子也说明了马铃薯品种缺乏多样性。
马铃薯多样性较低，使其易患病害，而这可能会产生严重后果。
19世纪40年代，爱尔兰大饥荒期间，几乎所有的马铃薯都腐烂在地里，欧洲有数百万人遭受饥饿，而这仅仅是因为品种单一的马铃薯对新出现的块茎枯萎病没有抵抗力。
在20世纪五六十年代，植物育种家成功地使许多主要粮食作物（如水稻、小麦等）的产量大幅提高，但其中不包括马铃薯。因为，普通马铃薯栽培种是四倍体，这使得新品种培育耗时且极具挑战性，其基因组的重建也比人类基因组重建技术挑战更大。
然而，这种情况可能很快就会改变。遗传学家Korbinian Schneeberger团队成功组装了第一个完整的马铃薯基因组。这为培育新的强健品种铺平了道路。
“马铃薯在世界饮食中越来越重要。”Schneeberger说，在该工作的基础上，可以通过基因组辅助育种，培育出更具生产力且能抵抗气候变化的马铃薯新品种，这将在未来几十年里，对粮食安全产生巨大影响。
研究人员用一个简单但精妙的小技巧克服了长期存在的马铃薯基因组重建的障碍，Schneeberger与同事Hequan Sun等对大量单个花粉细胞的DNA进行测序，而不是将马铃薯四个通常非常相似的染色体拷贝彼此区分开。与马铃薯所有其他细胞相比，每个花粉细胞只包含每个染色体的两个随机拷贝。上述方法促进了整个马铃薯基因组序列的重建。
获得马铃薯栽培种的完整DNA序列可能极大地促进育种。这也是植物育种家多年来追寻的目标。有了这些信息，他们现在可以更容易地识别形成理想或不理想品种的基因变异。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41588-022-01015-0