科学探索|基因组重建为马铃薯育种转型打开了方便之门基因组重建为马铃薯育种转型

今天在市场上购买马铃薯时，购买者很可能会带着100多年前就有的品种回家。这证明了传统马铃薯品种的持久受欢迎性。然而，这也凸显了马铃薯品种缺乏遗传变异的问题。
这可能会产生明显的后果，在19世纪40年代的爱尔兰饥荒期间最为突出，在那里有几年时间，几乎所有的马铃薯作物都腐烂在地里，欧洲有数百万人遭受饥饿，这仅仅是因为种植的单一品种不能抵抗新出现的块茎枯萎病。在20世纪50年代和60年代的绿色革命期间，科学家和植物育种者成功地使我们的许多主要作物如水稻或小麦的产量大幅提高。然而，马铃薯却没有得到类似的提高，培育产量更高的新品种的努力直到今天仍然基本上没有成功。

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原因很简单，但已被证明难以解决，马铃薯不是从父亲和母亲那里继承每条染色体的一个拷贝（如人类），而是从父母双方各继承每条染色体的两个拷贝，使它们成为每个染色体有四个拷贝的物种（四倍体）。每条染色体的四份拷贝也意味着每个基因的四份拷贝，这使得生成具有所需个体特性组合的新品种具有高度的挑战性和耗时性。更重要的是，每条染色体的多份拷贝也使得马铃薯基因组重建比人类基因组重建具有更大的技术挑战。
Korbinian Schneeberger教授小组研究人员已经克服了这一长期存在的障碍，并能够利用一个简单而优雅的技巧生成第一个完整的马铃薯基因组组装。Korbinian Schneeberger与Hequan Sun及合作者没有试图将四个通常非常相似的染色体副本相互区分开来，而是通过对大量单个花粉细胞的DNA进行测序来规避这一问题。与所有其他细胞相比，每个花粉细胞只包含每个染色体的两个随机拷贝；这使得科学家们能够降低问题的复杂性，并最终重建整个基因组的序列。

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【科学探索|基因组重建为马铃薯育种转型打开了方便之门】对栽培马铃薯的完整DNA序列的概述有可能极大地促进育种工作，而且多年来一直是科学家和植物育种者的一个雄心壮志。有了这一信息，科学家们现在可以更容易地确定导致理想或不理想性状的基因变体，这是育种过程中纳入或排除这些变体的第一步。在这项工作的基础上，我们现在可以实施基因组辅助培育新的马铃薯品种，这些品种将具有更高的产量和抗气候变化的能力，这可能对在未来几十年提供粮食安全产生巨大影响。