而今迈步从头越: 马铃薯育种跨入“有种”时代

doi:10.11983/CBB21151

植物学报 ›› 2021, Vol. 56 ›› Issue (5): 516-519.DOI: 10.11983/CBB21151

而今迈步从头越: 马铃薯育种跨入“有种”时代

许操^*()

中国科学院遗传与发育生物学研究所, 植物基因组学国家重点实验室, 北京 100101

收稿日期:2021-09-02 接受日期:2021-09-16 出版日期:2021-09-01 发布日期:2021-09-17
通讯作者: 许操
作者简介:* E-mail: caoxu@genetics.ac.cn
基金资助:
国家自然科学基金(31991183)

Conquering the Summit: A New Era Towards Hybrid Seed Potato Breeding

Cao Xu^*()

State Key Laboratory of Plant Genomics, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China

Received:2021-09-02 Accepted:2021-09-16 Online:2021-09-01 Published:2021-09-17
Contact: Cao Xu

摘要/Abstract

摘要： 现代栽培马铃薯(Solanum tuberosum)是同源四倍体, 基因组高度杂合, 遗传组成复杂, 存在严重的自交衰退, 优异性状难以聚合, 使得育种周期漫长, 造成基于种子传代的马铃薯杂交育种难以突破。与此同时, 块茎无性繁殖导致马铃薯繁殖系数低、储运成本高和易携带病虫害等痼疾, 且种薯脱毒成本高, 限制其产业化发展。近期, 中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队运用基因组设计理论和方法体系培育杂交马铃薯, 用二倍体育种替代四倍体育种, 实现了用杂交种子繁殖替代薯块繁殖, 创制了第1代高纯度的二倍体自交系和杂种优势明显的杂交马铃薯品系。该研究是马铃薯育种领域里程碑式的重大成果, 开启了基于基因组设计和种子迭代的马铃薯生物育种新纪元。

关键词: 马铃薯, 基因组设计, 自交系, 杂交育种

Abstract: Modern cultivated potato (Solanum tuberosum) is a clonally propagated autotetraploid, with highly heterozygous genome, complex genetic background, and severe inbreeding depression, making it difficult to combine eminent traits and resulting in a long breeding cycle and the dilemma of ‘genetic stagnation’ of potato hybrid breeding. Moreover, clonal propagation leads to low reproduction coefficient, high cost of storage and transportation, whereas tubers are easy to carry viruses and pests, which have hindered the development of potato industry for a long time. Recently a team led by Sanwen Huang in Agricultural Genomics Institute at Shenzhen, Chinese Academy of Agricultural Sciences, successfully use genome design to develop the pure and fertile potato lines and thereby the hybrid F₁, reinvent potato from a clonally propagated tetraploid into a seed-propagated diploid. This work is a milestone in potato breeding, that starts a new era of genome design and rapid potato breeding.

Key words: potato, genome design, inbred line, hybrid breeding

许操. 而今迈步从头越: 马铃薯育种跨入“有种”时代. 植物学报, 2021, 56(5): 516-519.

Cao Xu. Conquering the Summit: A New Era Towards Hybrid Seed Potato Breeding. Chinese Bulletin of Botany, 2021, 56(5): 516-519.

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参考文献 17

[1]	金黎平, 杨宏福 (1996). 马铃薯遗传育种中的染色体倍性操作(综述). 农业生物技术学报 4, 70-75.
[2]	李颖, 李广存, 李灿辉, 屈冬玉, 黄三文 (2013). 二倍体杂种优势马铃薯育种的展望. 中国马铃薯 27, 96-99.
[3]	邱晨辉 (2021). 第一代全基因组设计的杂交马铃薯问世！《细胞》刊文. 中国青年报 2021-06-25.
[4]	唐蝶 (2019). 马铃薯自交衰退的遗传基础. 硕士论文. 深圳: 中国农业科学院农业基因组研究所. pp. 1-46.
[5]	徐建飞, 金黎平 (2017). 马铃薯遗传育种研究: 现状与展望. 中国农业科学 50, 990-1015.
[6]	Bethke PC, Nassar AMK, Kubow S, Leclerc YN, Li XQ, Haroon M, Molen T, Bamberg J, Martin M, Donnelly DJ (2014). History and origin of Russet Burbank (Netted Gem) a sport of Burbank. Am J Potato Res 91, 594-609. DOI URL
[7]	Jansky SH, Charkowski AO, Douches DS, Gusmini G, Richael C, Bethke PC, Spooner DM, Novy RG, De Jong H, De Jong WS, Bamberg JB, Thompson AL, Bizimungu B, Holm DG, Brown CR, Haynes KG, Sathuvalli VR, Veilleux RE, Miller JC Jr, Bradeen JM, Jiang JM (2016). Reinventing potato as a diploid inbred line-based crop. Crop Sci 56, 1412. DOI URL
[8]	Li WT, Chetelat RT (2010). A pollen factor linking inter- and intraspecific pollen rejection in tomato. Science 330, 1827-1830. DOI URL
[9]	Lindhout P, Meijer D, Schotte T, Hutten RCB, Visser RGF, van Eck HJ (2011). Towards F₁ hybrid seed potato breeding. Potato Res 54, 301-312. DOI URL
[10]	Markel K, Shih PM (2021). From breeding to genome design: a genomic makeover for potatoes. Cell 184, 3843-3845. DOI URL
[11]	Qiao H, Wang F, Zhao L, Zhou JL, Lai Z, Zhang YS, Robbins TP, Xue YB (2004a). The F-box protein AhSLF- S₂ controls the pollen function of S-RNase-based self-in-compatibility. Plant Cell 16, 2307-2322. DOI URL
[12]	Qiao H, Wang HY, Zhao L, Zhou JL, Huang J, Zhang YS, Xue YB (2004b). The F-box protein AhSLF-S₂ physically interacts with S-RNases that may be inhibited by the ubiquitin/26S proteasome pathway of protein degradation during compatible pollination in Antirrhinum. Plant Cell 16, 582-595. DOI URL
[13]	Stokstad E (2019). The new potato. Science 363, 574-577. DOI PMID
[14]	Ye MW, Peng Z, Tang D, Yang ZM, Li DW, Xu YM, Zhang CZ, Huang SW (2018). Generation of self-compatible diploid potato by knockout of S-RNase. Nat Plants 4, 651-654. DOI URL
[15]	Zhang CZ, Wang P, Tang D, Yang ZM, Lu F, Qi JJ, Tawari NR, Shang Y, Li CH, Huang SW (2019). The genetic basis of inbreeding depression in potato. Nat Genet 51, 374-378. DOI URL
[16]	Zhang CZ, Yang ZM, Tang D, Zhu YH, Wang P, Li DW, Zhu GT, Xiong XY, Shang Y, Li CH, Huang SW (2021). Genome design of hybrid potato. Cell 184, 3873-3883. DOI URL
[17]	Zhou Q, Tang D, Huang W, Yang ZM, Zhang Y, Hamilton JP, Visser RGF, Bachem CWB, Buell CR, Zhang ZH, Zhang CZ, Huang SW (2020). Haplotype-resolved genome analyses of a heterozygous diploid potato. Nat Ge-net 52, 1018-1023.

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[1]	张锋, Richard Dormatey, 刘寅笃, 李成举, 王云姣, 张春利, 张莹, 范又方, 姚攀锋, 毕真真, 刘玉汇, 白江平, 孙超 . 耐亚磷酸盐马铃薯的筛选与评价[J]. 植物学报, 2024, 59(4): 0-0.
[2]	刘寅笃, 脱军康, 李成举, 张锋, 张春利, 张莹, 王云姣, 范又方, 姚攀锋, 孙超, 刘玉汇, 刘震, 毕真真, 白江平. 耐低钾马铃薯品种的筛选与评价[J]. 植物学报, 2024, 59(1): 75-88.
[3]	何雨龙, 王佳歌, 赵珊珊, 高锦, 常英英, 赵喜亭, 聂碧华, 杨清香, 张江利, 李明军. 马铃薯Y病毒RPA-CRISPR/Cas12a检测技术体系的建立与应用[J]. 植物学报, 2022, 57(3): 308-319.
[4]	翟琼, 陈容钦, 梁晓华, 曾楚淳, 胡博, 李玲, 李晓云. 一种花生快速遗传转化方法的建立与应用[J]. 植物学报, 2022, 57(3): 327-339.
[5]	刘勋,张娇,沈昱辰,谢德斌,李宏利,李春明,易小平,赵勇,唐道彬,吕长文,王季春. 基于光合系统参数建立马铃薯耐荫性综合评价体系[J]. 植物学报, 2019, 54(3): 360-370.
[6]	刘国红, 刘波, 车建美, 陈倩倩, 林乃铨, 崔卫东. 新疆伊犁马铃薯根际芽胞杆菌纯培养多样性[J]. 生物多样性, 2017, 25(8): 856-863.
[7]	方琦, 董家红, 郑宽瑜, 张仲凯. 番茄环纹斑点病毒与马铃薯Y病毒复合侵染烟草的细胞病理特征[J]. 植物学报, 2014, 49(6): 704-709.
[8]	戴李川, 张明龙, 刘继业, 李小白, 崔海瑞. 用EST-SSR标记检测我国甘蓝型油菜品种的遗传多样性[J]. 生物多样性, 2009, 17(5): 482-489.
[9]	欧阳彤;姜彦成*;栾启福;王彩霞. 新疆野生郁金香与栽培品种的杂交性状[J]. 植物学报, 2008, 25(06): 656-664.
[10]	李余生;张亚东;朱镇;陈涛;赵凌;王才林. 水稻条纹叶枯病抗性位点的检测和效应分析[J]. 植物学报, 2008, 25(06): 701-706.
[11]	胡颂平, 梅捍卫, 邹桂花, 刘鸿艳, 刘国兰, 蔡润, 李明寿, 罗利军. 正常与水分胁迫下水稻叶片叶绿素含量的QTL分析[J]. 植物生态学报, 2006, 30(3): 479-486.
[12]	甘立军曾晓春周燮. 茉莉酸类与植物地下贮藏器官的形成[J]. 植物学报, 2001, 18(05): 546-553.
[13]	柳俊谢从华. 马铃薯块茎发育机理及其基因表达[J]. 植物学报, 2001, 18(05): 531-539.
[14]	路鹏陈伟烈谢宗强邹万喜. 湿沙催芽对脱毒马钤薯原种的生长及产量的影响[J]. 植物学报, 1999, 16(03): 297-303.
[15]	侯林林李枞观庆虎孟淑兰宋树德. 马铃薯转化效率的因素探讨[J]. 植物学报, 1996, 13(02): 34-36.