厉害！中国科学家一天连发2篇Nature，唯一通讯单位！

北京时间6月8日深夜，国际顶尖学术期刊Nature同时在线发表了中国农业科学院深圳农业基因组研究所所长黄三文团队两篇作物改良研究成果，黄三文所长均为唯一通讯作者。

黄三文，湖南岳阳人，博士生导师，中国农业科学院副院长、党组成员，农业基因组研究所所长、党委副书记，入选2021年中国科学院院士增选初步候选人名单。于1993年、1996年分别在中国农业大学获得学士和硕士学位，2005年在荷兰瓦赫宁根大学获得博士学位。长期从事基因组学、分子生物学与植物育种的交叉前沿研究，致力于利用组学大数据开拓植物生物学前沿并推动作物育种变革。其发起的“优薯计划”，曾得到袁隆平袁老的赞赏，并以论文“杂交马铃薯的基因组设计”向袁老致敬。

此次，中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文，在基因组序列改良作物育种研究领域取得重要进展。首次解析了二倍体马铃薯以及番茄的图泛基因组，为杂交马铃薯育种改良提供了遗传信息，以分子设计育种培育了新的马铃薯二倍体，同时为增强番茄育种能力提供新方法。两篇相关研究“Genomeevolutionanddiversityofwildandcultivatedpotatoes”和“Graphpangenomecapturesmissingheritabilityandempowerstomatobreeding”以“背靠背”形式发表在国际顶级学术期刊Nature上。

杂交土豆

“优薯计划”开展过程中，袁隆平曾题词“马铃薯杂交种子繁殖技术是颠覆性创新，将带来马铃薯的绿色革命。”在第一篇文章中，黄三文团队继续这一颠覆性计划，运用基因组设计的方式，用二倍体替代四倍体，并用杂交种子替代薯块，培育杂交马铃薯。在之前研究的基础上，克服了马铃薯自交不亲和以及自交衰退一系列困难，在基因组设计的指导下，组合了44个高质量的二倍体马铃薯的基因组。对44个基因组中遗传变异的各个方面进行了编目，构建了高质量的二倍体马铃薯泛基因组图谱，包括基因含量、基因组结构、纯合片段的分布以及可能调节基因表达的进化上DNA序列的变异，研究发现基因含量和结构的变异程度惊人，这一发现将极大地有助于通过识别和利用基因组变异来改进品种。比如，了解与块茎形成有关的基因可以帮助育种者开发高产马铃薯品种，从而有针对性地从野生物种中引入抗性基因以提高抗病性。

找回缺失的遗传力

第二项研究中，该团队利用图泛基因组解决番茄遗传分析中一个重要问题，即“缺失的遗传力”。这是指通过遗传研究得出的遗传力估计值以及通过全基因组关联分析（GWAS）中所有显著变量得出的方差之间的差值。研究构建了来自838个基因组的超过1900万个变体组成的番茄泛基因组，其中构建了32种新的有参考价值的基因组合。该番茄图泛基因组，可用于全基因组关联研究分析和20323个基因表达和代谢物性状的遗传力估计。研究表明，使用图泛基因组分析，平均估计的性状遗传力增加24%，并提高了GWAS的检测能力。在实际应用的展示中，以影响番茄产量和糖度的重要代谢物可溶性固形物为例。鉴定了两个可能有助于可溶性固体含量的新基因，为番茄育种提供了新方法。

小结

为各种远交和高度杂合的物种构建如此多的高质量基因组是一项了不起的壮举。基因组学指导的育种将带来作物改良的革命，而黄三文团队的研究是里程碑式的一步。同时，研究中基因组数据完整公开，为加快研究和培育优良作物铺平道路，奠定了生物技术基础。

全文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04822-x

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04808-9

来源：高分子科学前沿

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