多個有害突變導致馬鈴薯自交衰退

　　自交衰退在異花授粉植物中是一種普遍存在的現象：在進行連續多代自交后，會出現生理機能的衰退，表現為生長勢減弱、產量降低。

　　當地時間1月14日，《自然—遺傳學》雜志在線發表了云南師范大學馬鈴薯科學研究院與中國農業科學院農業基因組研究所（以下簡稱基因組所）共同完成的馬鈴薯自交衰退遺傳機制解析成果。這是以二倍體替代四倍體、以雜交種子替代薯塊繁殖為目標的“優薯計劃”實施以來取得的第二項重大理論突破。

　　論文第一作者、基因組所博士后張春芝告訴《中國科學報》，通過對151份二倍體馬鈴薯進行重測序，鑒定了全基因組范圍內共344831個有害突變。這些有害突變在近著絲粒區域富集，因此很難通過傳統雜交重組將其全部清除。

　　進一步分析發現，任意兩份二倍體材料之間相同的有害突變僅為11%，說明馬鈴薯中的有害突變具有品系特異性。這可能是由于馬鈴薯長期無性繁殖，品系間基因交流很少導致的。因此，可通過精心設計的雜交組合使這些有害突變保持在雜合狀態，獲得具有雜種優勢的F1雜交種。

　　為進一步鑒定這些有害突變的遺傳效應，研究人員構建了3個二倍體馬鈴薯自交分離群體，并開發了一套不依賴于親本的基因分型方法。基于該方法，研究團隊從3個群體中鑒定了15個極端偏分離的區域，暗示這些區域含有大效應的有害突變。結合表型分析，研究團隊鑒定出5個純合致死位點以及4個影響長勢的位點。這說明有多個基因與自交衰退有關。

　　研究發現，其中一個致死突變ar1基因控制胚的發育，在馬鈴薯群體中是一個稀有突變。“這些大效應的有害突變主要位于重組率比較高的區域，說明是可以通過遺傳重組將它們有效清除的。”論文通訊作者、基因組所研究員黃三文說。

　　黃三文強調，該研究為解決馬鈴薯自交衰退問題提供了非常充分的理論基礎，并且第一次全面揭示了植物自交衰退的規律性問題。不過，通過雜交選育淘汰這些自交衰退基因還需要時間。