自交衰退在異花授粉植物中是一種普遍存在的現(xiàn)象：在進(jìn)行連續(xù)多代自交后，會出現(xiàn)生理機能的衰退，表現(xiàn)為生長勢減弱、產(chǎn)量降低。

     

     當(dāng)?shù)貢r間1月14日，《自然—遺傳學(xué)》雜志在線發(fā)表了云南師范大學(xué)馬鈴薯科學(xué)研究院與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)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(biāo)的“優(yōu)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(xué)報》，通過對151份二倍體馬鈴薯進(jìn)行重測序，鑒定了全基因組范圍內(nèi)共344831個有害突變。這些有害突變在近著絲粒區(qū)域富集，因此很難通過傳統(tǒng)雜交重組將其全部清除。

     

     進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，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(dǎo)致的。因此，可通過精心設(shè)計的雜交組合使這些有害突變保持在雜合狀態(tài)，獲得具有雜種優(yōu)勢的F1雜交種。

     

     為進(jìn)一步鑒定這些有害突變的遺傳效應(yīng)，研究人員構(gòu)建了3個二倍體馬鈴薯自交分離群體，并開發(fā)了一套不依賴于親本的基因分型方法。基于該方法，研究團(tuán)隊從3個群體中鑒定了15個極端偏分離的區(qū)域，暗示這些區(qū)域含有大效應(yīng)的有害突變。結(jié)合表型分析，研究團(tuán)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(guān)。

     

     研究發(fā)現(xiàn)，其中一個致死突變ar1基因控制胚的發(fā)育，在馬鈴薯群體中是一個稀有突變。“這些大效應(yīng)的有害突變主要位于重組率比較高的區(qū)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(diào)，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(chǔ)，并且第一次全面揭示了植物自交衰退的規(guī)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。