《Nature Genetics》这种便宜蔬菜的完整基因组竟然才被破译？因为太复杂了

时间：2022-03-04 00:00:00 来源：网络整理

在人类基因组首次公布20多年后，科学家们首次破译了高度复杂的土豆基因组。这项技术要求很高的研究为加快培育更健壮的品种奠定了生物技术基础——这是多年来植物育种的一个目标，也是全球粮食安全的重要一步。

今天，当买家在市场上买土豆时，他们带回家的很可能是100多年前就有了的土豆品种。传统的马铃薯品种很受欢迎。然而，这个例子也凸显了主要马铃薯品种之间缺乏多样性。然而，这种情况可能很快就会改变:

遗传学家科尔比尼安·施内伯格(Korbinian Schneeberger)团队的研究人员生成了第一个完整的马铃薯基因组。这为培育新的、健壮的品种铺平了道路。

“土豆在世界各地的饮食中越来越不可或缺，甚至包括像中国这样的亚洲国家，那里的传统主食是大米。在这项工作的基础上，我们现在可以实施基因组辅助育种新的马铃薯品种，这些品种将更高产，也能抵抗气候变化——这可能对未来几十年的粮食安全带来巨大影响。”

特别是马铃薯品种多样性较低，使马铃薯植株易受病害的影响，这可以有明显的后果，比如1840年的爱尔兰饥荒。

在20世纪50年代和60年代的绿色革命期间，科学家和植物育种家成功地大幅提高了水稻或小麦等许多主要作物的产量。然而，土豆并没有得到类似的推广，而且迄今为止，培育高产新品种的努力在很大程度上仍未取得成功。

原因很简单，但已被证明很难解决——马铃薯不是从父本和母本那里继承每一条染色体的一个副本（就像人类一样），而是从每一个父母那里继承每一条染色体的两个副本，使它们成为一个每一条染色体有四个副本的物种（四倍体）。每一条染色体的四个拷贝也意味着每一个基因的四个拷贝，这使得培育具有所需个体特性组合的新品种非常具有挑战性和耗时；更重要的是，每个染色体的多个拷贝也使马铃薯基因组的重建成为比人类基因组更大的技术挑战。

研究人员用一种简单而优雅的方法克服了这个长期存在的障碍。Korbinian Schneeberger和他的同事和其他同事没有试图区分这四种通常非常相似的染色体拷贝，而是通过对大量单个花粉细胞的DNA测序，绕过了这个问题。与所有其他细胞相比，每个花粉细胞每条染色体只有两个随机副本——这促进了整个基因组序列的重建。

栽培马铃薯的完整DNA序列的概述具有极大的促进育种的潜力，多年来已经是科学家和植物育种家的雄心壮志。有了这些信息，科学家们现在可以更容易地识别出决定理想或不理想的基因变异。

《Nature Genetics》这种便宜蔬菜的完整基因组竟然才被破译？因为太复杂了