過去，種植一畝地馬鈴薯需要200公斤薯塊。今後，僅需2克種子。
6月24日晚，國際頂級學術期刊《細胞》雜志線上報道了中國科學家在雜交馬鈴薯領域取得的突破性進展，這項名為“優薯計劃“的科研項目由中國農科院深圳農業基因組研究所黃三文團隊提出并實施，他們成功培育出第一代雜交馬鈴薯，實作了從0到1的突破。
中國泛用品種為60年前育成
馬鈴薯是世界上最重要的塊莖類糧食作物，全球有13億人口以馬鈴薯為主食。與谷物類糧食作物不同，栽培馬鈴薯是依靠薯塊進行無性繁殖的同源四倍體物種。由于四倍體遺傳的複雜性，馬鈴薯的遺傳改良程序緩慢，一些上百年曆史的馬鈴薯品種仍然在廣泛種植。
例如，美國的薯條加工型品種Russet Burbank，是1902年育成的，至今仍是美國的第一大品種。中國栽培面積最大的品種“克新1号”是1958年育成的，至今已經種植了60多年。馬鈴薯産業面臨的一大挑戰是薯塊的繁殖系數低、儲運成本高、易攜帶病蟲害。
雜交種子替代薯塊繁殖
回溯“優薯1号”雜交馬鈴薯誕生之路
為了徹底解決馬鈴薯産業面臨的問題，在農業農村部、中國農科院和深圳市的支援下，基因組所黃三文研究員聯合雲南師範大學等國内外優勢機關發起了“優薯計劃”，即運用“基因組設計”的理論和方法體系培育雜交馬鈴薯，用二倍體育種替代四倍體育種，并用雜交種子繁殖替代薯塊繁殖。這是馬鈴薯育種和繁殖的新底層技術，是對馬鈴薯産業的颠覆性創新。
中國農業科學院深圳農業基因組研究所研究員張春芝告訴深圳衛視&壹深圳用戶端記者，傳統馬鈴薯育種周期非常長，要10到15年；而且育種不可預測。“現在借助基因組工具，把基因組全部進行檢測，相當于每個基因都很清楚它是什麼樣子的，是以這種選擇是非常精确而快速的。”
目前，二倍體育種已經成為全球馬鈴薯界的研究熱點，荷蘭、中國和美國等國的科學家紛紛呼籲開展二倍體的研究和育種工作。
實作二倍體雜交馬鈴薯育種要克服兩個關鍵障礙：自交不親和與自交衰退。前者指植物自花授粉後不會産生種子的現象，後者指生物在自交之後出現生理機能的衰退，表現為生活力下降、抗性減弱、産量降低等。在前期研究中，黃三文團隊通過基因組編輯技術、系統解析、基因大資料等科學手段，解決兩大問題。
在此基礎上，黃三文團隊借助在基因組學研究方面的優勢，利用基因組大資料進行育種決策，建立了雜交馬鈴薯基因組設計育種流程，主要包括四個環節：
1
第一步是用于培育自交系的起始材料的選擇，選擇的标準是起始材料的基因組雜合度較低和有害突變數目較少；
2
第二步是起始材料自交群體的遺傳解析，主要是根據全基因組偏分離分析和表型評價，确定大效應有害等位基因和優良等位基因在基因組中的分布；
3
第三步是自交系的選育，根據前景和背景選擇淘汰大效應的有害突變，并聚合優良等位基因，尤其是要打破大效應有害突變和優良等位基因之間的連鎖；
4
最後一步是雜交種的選育，根據基因組測序的結果，選擇基因組互補性比較高的自交系進行雜交，獲得雜種優勢顯著的雜交種。
“優薯1号”産量雜種優勢顯著
蒸煮品質佳
利用上述流程，該團隊已經培育出了第一代高純合度（>99%）二倍體馬鈴薯自交系和雜交馬鈴薯品系“優薯1号”。小區試驗顯示，“優薯1号”的産量接近3噸/畝，具有顯著的産量雜種優勢。同時，“優薯1号”具有高幹物質含量和高類胡蘿蔔素含量的特點，蒸煮品質佳。
中國農業科學院深圳農業基因組研究所研究員黃三文表示，跟荷蘭、美國的科學家相比，深圳科學家最大的創新在于在基因組設計的工具的掌握上和開發和利用上，“我們擁有的全基因組設計育種這套工具，能夠把自交系的純度提高到接近100%，目前歐洲的程度隻能達到80%左右。”
袁隆平曾點贊“優薯計劃”
稱其為颠覆性創新
“優薯計劃”也是著名農學家、“雜交水稻之父”袁隆平院士關心的一項科研項目。2020年11月，黃三文團隊帶着第一代基因組設計育種獲得二倍體馬鈴薯雜交種子，專程拜訪了袁隆平院士，向他詳細介紹了“優薯計劃”研究取得的突破性進展。袁隆平認為，用雜交種子替代薯塊繁殖，可有效解決馬鈴薯重大産業難題。
“我國南方有幾億畝冬閑田适宜種植馬鈴薯，在水稻收獲後，其中一部分可以再種植一季雜交馬鈴薯。”黃三文表示，雜交馬鈴薯的種植除了做口糧或者飼料，也能為糧食安全提供額外保障。
當時袁隆平聽取彙報後十分開心，他說馬鈴薯用種子繁殖不僅可以解決生産中病毒病危害的問題，還能解決種薯儲運的難題。
種植一畝馬鈴薯隻需兩克種子
五年内有望大規模投産
此次“優薯1号”的成功選育，證明了雜交馬鈴薯育種的可行性，使馬鈴薯遺傳改良進入了快速疊代的軌道。幾千年來馬鈴薯都是依靠薯塊繁殖栽培的，以前種植一畝地馬鈴薯需要200公斤的種薯；現在每畝地隻需要兩克種子。
據透露，科研人員已經開始進行小規模實驗，希望能夠解決大規模用種子播種所涉及到一些諸如說種子育苗、移栽等問題，把産業化所需要的一些技術提前進行儲備，計劃5年之内儲備完之後，就開始大規模産業化的程序。
内容來源：深圳衛視深視新聞
來源： 深圳新聞網