首個四倍體馬鈴薯泛基因組圖譜繪製

科技日報訊 （記者王禹涵）記者5月12日獲悉，西安交通大學聯合國際科研團隊攻克關鍵技術，成功構建了全球首個單倍型精度的四倍體馬鈴薯泛基因組，解碼了馬鈴薯種羣85%的遺傳變異，為提升育種效率、保障全球糧食安全提供了全新的解決方案。相關成果日前發表於國際期刊《自然》。

馬鈴薯是全球重要的主糧作物之一，也是我國年產量近億噸的重要糧食支柱。然而，馬鈴薯作為同源四倍體作物，其每條染色體都存在四個高度相似的拷貝，這使得其基因組分型重建一直是世界性難題，其複雜的四倍體基因組結構也長期制約着優良品種的選育。

此前，科學家們主要依賴遺傳圖譜進行基因組分型，但這種方法不僅成本高，而且效率低，難以滿足解析種羣水平遺傳多樣性的需求。為此，西安交通大學智能網絡與網絡安全教育部重點實驗室、電信學部自動化學院聯合德國馬普植物育種研究所、慕尼黑大學等團隊，開發了創新性基因組分型方法——tetraDecoder。該方法僅需三代測序和染色體構象捕獲技術，即可實現98%精度的分型重建，突破了原有技術瓶頸。

研究團隊篩選了10個具有百年曆史的歐洲育種核心品種，對它們進行了深入研究，並首次繪製了單倍型精度的四倍體馬鈴薯泛基因組圖譜。“儘管馬鈴薯基因組的雜合度極高，但單倍型多樣性有限，我們推測這可能與馴化傳播中的遺傳瓶頸相關。”西安交通大學電信學部自動化學院教授孫賀全表示，這一特徵提示，在未來的育種工作中，不僅要注重提升馬鈴薯的產量和品質，還需要通過引入外源基因或運用基因編輯技術來拓展馬鈴薯單倍型多樣性，從而增強其抗病、抗逆能力。

基於這一研究成果，研究團隊進一步提出了一種低成本分型新策略。這一新策略為大規模解析馬鈴薯遺傳信息、加速分子設計育種提供了一條經濟高效的技術路徑。

這項研究不僅填補了四倍體作物基因組理論空白，更為智慧育種提供了關鍵組學資源。業內專家評價，該成果將推動馬鈴薯育種從“經驗篩選”邁向“精準設計”，為應對氣候變化、保障糧食安全注入科技動能。