马铃薯是世界上最重要的块茎类粮食作物，全球有13亿人口以马铃薯为主食，是全球第三大主粮，也是中国的第四大主粮。近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（简称基因组所）黄三文团队最新研究成果实现了颠覆性创新，第一代基因组设计的杂交马铃薯问世，用二倍体育种替代四倍体育种，用杂交种子繁殖替代薯块繁殖。6月24日，国际学术期刊《细胞》在线发表了题为“Genomedesignofhy-bridpotato（杂交马铃薯的基因组设计）”的研究成果。这标志着“优薯计划”实施以来取得了里程碑式突破。
　　与其他粮食作物不同，马铃薯是进行无性繁殖的同源四倍体物种。什么是四倍体呢？论文第一作者、基因组所张春芝研究员告诉记者：通俗地说，就是有四套基因组。我们人类是二倍体物种，遗传比较简单，而四倍体物种就比较复杂，无论是做育种还是做研究，挑战都非常大。
　　马铃薯遗传的复杂性，导致育种过程非常缓慢，全世界还有上百年的老品种仍在大面积种植。此外，马铃薯不靠种子繁殖，而是靠薯块进行无性繁殖，也导致了产业面临着更多难题。为了彻底解决马铃薯产业面临的问题，基因组所黄三文研究员联合云南师范大学等国内外优势单位发起了“优薯计划”，即运用“基因组设计”的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，并用杂交种子繁殖替代薯块繁殖。这是马铃薯育种和繁殖的新底层技术，是对马铃薯产业的颠覆性创新。
　　二倍体育种已经成为全球马铃薯界的研究热点，各国科学家纷纷呼吁开展二倍体的研究和育种工作。基因组所所长黄三文样研究员告诉记者，要实现二倍体杂交马铃薯育种，需克服两个关键障碍：自交不亲和与自交衰退。“马铃薯自交不亲和，也就是马铃薯自花授粉后不会产生种子的问题。我们通过材料筛选和基因编辑，彻底解决了马铃薯靠种子自身繁育的问题。同时我们又发现了导致植株长势弱、产量降低等表现的有害突变位点。我们通过‘基因组设计’，淘汰有害突变、聚合优良基因，最终解决了自交衰退的问题，选育出具有显著杂种优势的‘优薯1号’品系。”黄三文说道。
　　2020年11月，在云南省德宏州盈江县，“优薯1号”进行了小区试验。今年2月，马铃薯成熟采收后测产，第一代新品种马铃薯的种植效果远超预期。“优薯1号”选育的成功，证明了杂交马铃薯育种的体系是可行的，预示着马铃薯育种即将进入一个快速迭代的过程。据介绍，目前，“优薯1号”的抗病性还较差，但利用杂交育种技术，可以实现品种的快速迭代，在较短时间内提高“优薯1号”的抗病性。下一步，科研团队还将加强大规模杂交制种、种子育苗移栽等技术研发，为马铃薯种子的产业化推广做准备。 （据《农民日报》）