点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:育种如何“少走弯路”?“进化透镜”给出答案
首页> 光明科普云> 科普中国智惠农民> 农科前沿 > 正文

育种如何“少走弯路”?“进化透镜”给出答案

来源:光明网-科普中国2023-06-08 17:18

育种如何“少走弯路”?“进化透镜”给出答案

  编者按:日前,国际权威期刊《细胞(Cell)》在线发表了中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队的最新研究成果:利用进化基因组学鉴定有害突变进而指导杂交马铃薯育种。该研究发明了一种新的“进化透镜”技术,给育种家一双“火眼金睛”,能够及早发现阻碍马铃薯育种的基因组“暗礁”(科学家称之为“有害突变”),避免育种“走错路”,让大家能够更快吃上更优质的高产土豆。究竟什么是“进化透镜”技术?它又是怎么工作的呢?记者采访了中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队博士后吴瑶瑶。

  马铃薯,是我国第四大主粮作物,也是我们饮食生活中各类美食的原材料。但习惯了现代农业技术发展的人们或许难以想象,当前国际广泛种植的加工马铃薯品种能够追溯到120年前,国内栽培面积最大的品种也要追溯到64年前。

  【中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队博士后吴瑶瑶】大家可能经常吃薯条,但是有一点可能大家不知道,我们经常吃的薯条是120年前的品种。因为马铃薯的育种非常的缓慢,它的基因组太过于复杂了,而且是无性繁殖。传统的马铃薯它有四套的遗传物质,改良起来非常复杂。另外一个障碍是薯块繁殖,大家买菜也都知道,薯块很容易就坏。

育种如何“少走弯路”?“进化透镜”给出答案

  复杂的基因组和薯块繁殖是马铃薯育种的两大障碍,这既是科学家们面临的挑战,也指出了一条清晰、坚定的科研之路。为此,黄三文团队发起了“优薯计划”。

  【中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队博士后吴瑶瑶】那么我们团队就发起了“优薯计划”,改革马铃薯的整个育种,从四倍体改成二倍体,从无性繁殖的薯块繁殖改成一个种子的繁殖。这样我们可以加速育种的进程。原先十几年才能培育出来一个品种,我们现在3~5年就可以培育出一个品种。

  从四倍体到二倍体,这无疑是一场马铃薯的育种变革,既将复杂的基因组简化,又利用种子减少了繁殖中感染病虫害的风险。

  【中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队博士后吴瑶瑶】为了达到这个目的,主要通过两个策略,一个是聚合好的位点,第二个就是淘汰不好的位点。马铃薯基因组中有很多不好的位点,是肉眼看不到的。但是在制种过程中它就能表现出来。为了追踪这些不好的位点,我们开发了一个“进化透镜”的技术。举一个比较形象的例子,就相当于是一道白光透过三棱镜,然后三棱镜会根据不同的波长分成7种颜色的光。我们就相当于把马铃薯全基因组所有的序列,都放到这个“进化透镜”里面,这样这个“透镜”就可以区分出来每个位点对我们马铃薯重不重要。

  有害突变,其实是整个动植物界都非常普遍的现象。在制种过程中我们不断地自交,它会产生一些表型的下降,比如说有的是不育了,还有的就是长得特别弱小。这些表现我们都称之为自交衰退。

育种如何“少走弯路”?“进化透镜”给出答案

  利用进化透镜,科研人员得以找出与有害突变位点,并由此绘制出马铃薯基因的二维图谱。

  【中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队博士后吴瑶瑶】相当于我们有一个图谱,就可以指哪打哪,去改良那些不好的位点,就是针对性地改良。我们可以去预测马铃薯的产量、薯块的多少、株高,这些都可以预测。这样我们可以在非常短的时间内更准确、高效的培育高产的品种。

育种如何“少走弯路”?“进化透镜”给出答案
  通过进化透镜技术,中国农业科学院的研究人员鉴定出了1700万个高度保守的位点,使得马铃薯的育种避免了许多“弯路”,大大促进了培育的进程。然而,这一技术的创新价值远不止于此。

  【中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队博士后吴瑶瑶】我国作为一个农业大国,作物的科学研究是跟国际上的研究是同步的。我们的研究是达到了世界非常前沿的水准,不仅对我们马铃薯,而且对整个产业,像果蔬、茶叶等一系列的植物的相关的育种都是非常重要的。

 

  科学审核:吴瑶瑶(中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队博士后)

  监  制:战 钊

  策  划:宋雅娟

  编  导:宋雅娟 肖春芳

  文字整理:张柳艳(实习)

  鸣  谢:中国农业科学院深圳农业基因组研究所

  联合出品:中国科协科普部、农业农村部人力资源开发中心、中国农学会、光明网

 

 育种如何“少走弯路”?“进化透镜”给出答案
[ 责编:武玥彤 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平同俄罗斯总统普京会谈

  • 俄罗斯总统普京抵达北京开始访华

独家策划

推荐阅读
近日,中国工程院院士、西安电子科技大学教授段宝岩率领团队自主研制的一对多动目标微波无线传能地面验证系统取得重大突破,在百米级距离实现了千瓦级的直流输出功率,直流—直流传输效率达到20.8%,波束收集效率高达88.0%。
2026-05-20 09:42
5月18日,随着“雪龙2”号凯旋,中国第42次南极考察圆满落下帷幕。
2026-05-20 09:37
逛一座馆,见证玻璃工业百年变迁。参观工业博物馆,一件件展品记录的是中国制造的发展史,是从落后到并跑、领跑的奋斗史。让我们以工业博物馆为支点,撬动工业旅游这个大市场,以工业文化涵养制造强国建设。
2026-05-20 09:34
近日,中国科学院天津工业生物技术研究所(以下简称天津工生所)糖生物合成与绿色制造攻关团队的研究成果被期刊接收。
2026-05-20 09:27
天津市河西区陈塘庄街道社区的医生向我们反馈,预警模式实现了高危人群的精准干预,社区脑卒中发病率与复发率明显下降。
2026-05-20 09:16
“雪龙2”号极地科考破冰船18日抵达上海,这标志着中国第42次南极考察圆满结束。
2026-05-19 09:54
5月18日,中国第42次南极考察圆满结束。中山大学共有4名老师参与本次任务——大气科学学院教授韩博,遥感科学与技术学院副教授梁琦、叶玉芳、王绍银。
2026-05-19 09:53
“琅琊”海洋大模型现已在国家海洋环境预报中心部署测试运行,实现实景应用。这意味着,这个从青岛走出的AI模型,开始真正为国家海洋预报工作贡献力量。
2026-05-19 09:52
打破传统学科分立格局,发挥工科见长优势,以工程需求催生基础研究、以基础研究赋能工科升级。
2026-05-19 09:50
如今,人工智能正在深刻改变着各行各业。多所大学已将人工智能通识课纳入培养方案,面向全体学生开课
2026-05-19 09:49
在5月15日发表于《细胞》的一项研究中,科学家将从菠菜中提取的光合作用系统移植到小鼠眼中,它能够将光转化为携带能量的分子,从而有效抑制炎症。新加坡国立大学的生物纳米技术专家邢阔然(音)和同事开展的这项研究受到了海蛞蝓的启发,后者能够从藻类中窃取光合作用的机制。
2026-05-18 09:19
标志着奶山羊生物育种迈入世界前列。
2026-05-18 09:14
每一针疫苗、每一瓶点滴,在进入人体前,都必须跨过一道生命红线。
2026-05-18 05:15
利用场景化教学将教室小课堂延伸向社会大课堂,让思政教育“走新”更“走心”。
2026-05-18 05:15
近年来,在应对全球气候变化、保障粮食和重要农产品稳定安全供给基础上,我国积极推进农业农村减排固碳,系统构建气候韧性农业科技战略体系,
2026-05-18 04:05
“九章四号”被应用于高效求解高斯玻色采样任务,其计算速度相比当前全球最快的超级计算机快1054倍(即量子优势比为1054),成功建立了国际上最强的量子计算优越性。
2026-05-15 03:15
夏粮收购是全年粮食收购的首战,对于保护种粮农民利益、维护粮食市场平稳运行、保障粮食稳定安全供给具有重要意义。
2026-05-15 03:25
5月14日,我国首座海上移动式多功能措施平台“海洋石油283”(又称“增产一号”)从青岛西海岸新区启运
2026-05-15 03:25
5月14日11时,朱雀二号改进型遥五运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空,运载火箭全程飞行正常,二子级进入预定轨道,飞行试验任务取得圆满成功。
2026-05-15 03:15
自然资源部13日发布的最新找矿成果显示,西藏罗布莎矿区新增铬铁矿资源量73.83万吨,实现矿山深边部找矿突破。找矿团队还在西藏东巧地区首次评价沉积型铬铁矿,新增伴生铬铁矿矿石量114.63万吨,拓展了我国铬铁矿找矿空间。
2026-05-15 02:55
加载更多