2024-12-23 06:35:26来源：jinnianhui金年会官网 作者：jinnian金年会官网
很少有人知道，我们在快餐店吃的薯条几乎都来自100多年前育成的马铃薯品种——作为全球人口的主粮之一，马铃薯育种进程之缓慢可见一斑。中国科学家为此提出了“优薯计划”，目的就是让中国乃至全世界的人们吃上更高产、更优质的马铃薯(又名土豆)。
如今，这项计划迎来重大突破：中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员黄三文团队研究发明了一种“进化透镜”技术，给农业育种家一双“火眼金睛”，能够及早发现出阻碍马铃薯育种的基因组“暗礁”，避免育种“走错路”，让优质高产土豆更快面世。
前不久，这一最新研究成果的论文以“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”为题，发表于国际学术期刊《细胞》(Cell)。
“这项研究是马铃薯育种的里程碑式成果，从科学上和育种上讲都是非常重要的，对其他作物育种同样具有重要启示。”中国科学院院士、中国科学院植物研究所研究员种康点评说，该研究预示着作物育种进入一个新阶段，即育种家们不能仅仅关注自己的“一亩三分地”，还需要从一个更大的进化维度思考育种的新策略。
黄三文为该论文的通讯作者，据他介绍，马铃薯是最重要的块茎类粮食作物，也是我国第四大主粮作物，具有产量高、用水少、可种植地域广等优点。然而，由于传统栽培马铃薯是同源四倍体，基因组复杂，导致育种进程十分缓慢。此外，薯块无性繁殖还面临着繁殖系数低、储运成本高、易携带病虫害等问题。
为解决上述难题，黄三文团队联合国内外优势单位发起了“优薯计划”，旨在用二倍体马铃薯替代四倍体、用种子繁殖替代薯块繁殖、用基因组学和合成生物学指导马铃薯育种，彻底变革马铃薯的育种繁殖方式。
“我们有两个目标，一个是将马铃薯的育种周期由原来的10-12年缩短至3-5年，一个是繁殖系数提高1000倍。”黄三文说。
2020年11月，黄三文团队带着基因组设计育种获得的第一代二倍体马铃薯杂交种子，专程拜访了当时还在世的袁隆平院士，向他详细介绍了“优薯计划”研究取得的突破性进展。袁隆平听取汇报后十分开心，专门为“优薯计划”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”。
尽管如此，马铃薯基因组中存在的有害突变，仍然是摆在研究团队面前的一座大山。要说清楚这一问题，还要从达尔文的进化论说起。
当前地球上多种多样的物种是经历了亿万年的进化而形成的，进化过程中，物种的基因组并非一成不变，不过一些具有重要功能的位点是不会改变的，它们会在进化过程中保留在不同物种中，研究人员称这一现象为“进化约束”，把这些位点称为“进化保守位点”。
论文第一作者、中国农业科学院深圳农业基因组研究所博士后吴瑶瑶告诉中青报·中青网记者，团队为此收集了大量茄科物种资源，完成了38个茄科基因组的组装，并利用大数据技术，将100个茄科物种的基因组进行比较，最终开发出新的进化透镜技术。
进化透镜，又被称为“历史透镜”，即通过生物体的进化历史快速、有效地鉴定并定量进化保守位点，其最长横跨8000万年进化历史，累计达12亿年。团队利用该技术鉴定出1700万个高度保守的位点，其中36%位于先前被认为没有功能的非编码区域。
“这些位点在亿万年的进化过程中都很难发生改变，说明它们对马铃薯的生存是极为重要的。”吴瑶瑶说，如果这些位点发生了突变，有可能对马铃薯造成繁殖力下降、生活力降低、产量减少等不良影响。
团队利用这些保守位点信息，结合马铃薯群体的信息，构建了马铃薯有害突变二维图谱，将人们对马铃薯基因组的认知从一维的线的认识升级到二维的面的认识。有了图谱，马铃薯育种家就可以精确剔除马铃薯中有害突变，筛选好的育种材料，预测马铃薯产量等表型。
根据进化透镜解析马铃薯的有害突变二维图谱，科学家们发现传统育种过程中，选择生长更加健壮的马铃薯作为自交系起始材料的做法可能会南辕北辙，可能会导致在选育过程中子代从父母本中获得更多有害突变反而不利于马铃薯的自交系构建。相反，生长较弱的马铃薯遗传给子代的有害突变更少，后期的自交育种成功率更大。
“这一‘不选壮苗选弱苗’的反直觉规律，不仅颠覆了以往的认知，而且还能够提早2-3年预测马铃薯的自交系育种结果，从而快速创建更多优良马铃薯自交系。”黄三文说。
黄三文告诉记者，借助该图谱，团队还开发了一个新的预测模型，科学家可以利用它解读马铃薯的基因，只需要苗期的DNA，就可以提前预测马铃薯育种材料的产量、株高、薯块等性状，更好地帮助育种家制定早期育种决策，缩短马铃薯育种周期，让人们更快地享受到更好的马铃薯品种。
评审专家认为，该成果可以更好地指导马铃薯育种决策，加速马铃薯育种进程，标志着我国马铃薯育种已经领先全球，率先进入了基因组设计育种新时代。
“如何将块茎繁殖的四倍体马铃薯，变革为种子繁殖的二倍体杂交马铃薯，是马铃薯产业的世界性难题，也是种业创新‘皇冠上的明珠’。”中国农业科学院党组杨振海说，“优薯计划”团队相继破解了马铃薯基因组解析、自交不亲和、自交衰退等重大难题，培育出第一代自交系材料及杂交种，相关成果均已在国际顶尖学术期刊发表，如今又为马铃薯育种亲本选择及品种改良提供新的科学依据。这些原创性基础性科研成果既得到了国内外同行的高度认可，也为加快实现二倍体杂交马铃薯育种奠定了坚实基础。
中国科学院院士、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员李家洋认为，这一研究成果不仅对马铃薯，还将会对粮、油、果、蔬、茶都有重要的指导作用。
中国科学院院士、中国农业科学院作物科学研究所研究员钱前说，这项研究基于茄科植物进化基因组学，开发进化透镜技术，鉴定了马铃薯基因组上的有害突变，并将其应用到解决马铃薯育种难题中，大幅地提高马铃薯全基因组预测效率，这将实现杂交马铃薯育种的早期决策，加速育种进程，通过剔除有害变异和聚合有益变异的策略，有望在短期内通过基因组设计创建更多高产优质杂交马铃薯。
“我们农业育种离不开大数据，离不开遗传学、基因组学的布局。这一最新成果即便在国际上也是独树一帜的。”中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越创新中心主任韩斌说，研究团队敏锐地捕捉并完成了这一前沿并具挑战性的工作，创新性地应用了比较基因组学与进化生物学来指导马铃薯育种，对我国种业技术创新具有重要意义。
据中国气象局介绍，在针对2022年第3号台风“暹芭”登陆北上期间北方冷涡降水等多个历史个例的预报试验中，下一代大气数值模式的全球5公里分辨率预报优于当前的业务模式。
其中，《量子测量术语》界定了量子测量相关术语和定义，规范了量子测量专业领域和相关领域之间的术语一致性和逻辑完整性，是量子测量领域重要的基础性标准，为规范和统一量子测量科学研究和产业发展奠定重要基石。
预制菜产业是近年来发展迅猛的新兴食品产业，在促进农产品深加工、食品工业转型等方面均有积极意义。但预制菜也面临范围泛化、标准不统一等问题，消费者对预制菜是否添加防腐剂很担忧。
在今年全国上，国家知识产权局负责人表示，今年是实施专利转化运用专项行动方案的关键一年，将全面实施专利开放许可制度，推进“一对多”的开放许可，降低制度易成本，提高专利转化效率。
眼下，春风渐暖，春季农业生产也已进入大忙时节，全国春耕备耕正自南向北全面展开。打好粮食生产“第一仗”，将进一步夯实全年粮食和重要农产品稳产保供的基础。
五年来，总多次考察中部六省，为中部地区谋新篇、开新局指引方向。我们选取产业转型、科技创新、生态建设、乡村振兴、制造业发展、文化传承等六个方面，跟着总的足迹，通过卫星视角看中部崛起新图景。
科技创新是新型工业化极其重要的驱动力。在全球新一轮科技和产业变革中，谁掌握科技创新的主动权，谁就能占据未来发展的制高点。
南方科技大学副教授刘柳团队在近日出版的《科学》发表最新研究成果——他们发现了一种反电子态双亲性卡宾。这类卡宾的分离表征拓展了人们对碳化学的认知，并有望促成双亲性主族元素化学的革新。
一项国际研究近期发现，陆生动物所能达到的最大奔跑速度受肌肉收缩速度和幅度这两个因素限制。而猎豹等中型陆生动物身上，这两个极限刚好能达到平衡。
未来航空，会是什么样？从材料到发动机，从通信到能源动力，人们在猜测，颠覆性的改变会从哪里发生？
睡眠是一个复杂的生理过程，与清醒时相比，睡眠期间大多数生理功能会发生改变，例如心率、动脉血压、体温、激素分泌及免疫功能等。
农业现代化，种子是基础。今年是种业振兴行动由“三年打基础”转向“五年见成效”的关键一年。2024中国种子（南繁硅谷）大会3月17日开幕以来，记者采访与会专家、企业代表，听听他们带来关于种业高质量发展的最新动态。
截至2023年底，全国基站总数超337.7万个，5G移动电线亿户，我国已建成全球最大的光纤和移动宽带网络，覆盖所有地级市城区和县城，5G应用已深入千行百业，深刻改变着人们的生产生活。
记者19日从西北大学获悉，该校地质学系、动力学国家重点实验室刘鹏副教授与中国地质大学（北京）李国武教授团队申请的两种新矿物，近日经国际矿物学学会新矿物命名与分类专业委员会审查、投票，均通过认定。
生态环境分区管控，就是以保障生态功能和改善环境质量为目标，实施分区域差异化精准管控的环境管理制度，是提升生态环境治理现代化水平的重要举措。
3月20日8时31分，探月工程四期鹊桥二号中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空。3月20日，搭载探月工程四期鹊桥二号中继星的长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空。
动力电池对新能源汽车来说是最核心的安全部件，它可以深刻影响不同车的性能、安全、可靠性以及二手车价值。
经国务院批准，2024中关村论坛将首次在刚建成的永久会址举办，时间定于4月25日至29日，今年的年度主题为“创新：建设更加美好的世界”，将坚持高端定位，更加突出国家级和国际化。
