我科学家联合国际团队构建首个单倍型解析四倍体马铃薯泛基因组

马铃薯是全球重要的主粮作物之一，也是我国年产量近亿吨的重要粮食支柱。然而，其复杂的四倍体基因组结构长期制约优良品种选育。近日，西安交通大学联合国际科研团队攻克关键技术，成功构建首个单倍型解析的四倍体马铃薯泛基因组，解码种群85%遗传变异，为提升育种效率、保障全球粮食安全提供全新解决方案。相关成果发表于《自然》。

马铃薯作为同源四倍体作物，每条染色体存在四个高度相似的拷贝，基因组分型重建一直是世界性难题。已有方法依赖遗传图谱，成本高、效率低，难以满足解析种群水平遗传多样性的需求。为此，西安交通大学智能网络与网络安全教育部重点实验室、电信学部自动化学院联合德国马普植物育种研究所、慕尼黑大学等团队，开发了创新性基因组分型方法tetraDecoder，仅需三代测序和染色体构象捕获技术，即可实现98%精度的分型重建，突破了技术瓶颈。

研究团队筛选了10个欧洲百年育种核心品种，重建40套高质量单倍型基因组，首次绘制四倍体马铃薯泛基因组图谱。“尽管基因组杂合度极高，但单倍型多样性有限，推测与驯化传播中的遗传瓶颈相关。”西安交通大学电信学部自动化学院教授孙贺全表示，这一特征提示，未来育种需在提升产量品质的同时，通过引入外源基因或基因编辑技术拓展单倍型多样性，以增强抗病、抗逆能力。

基于成果，研究团队进一步提出低成本分型新策略：利用历史品种单倍型图谱建立参考系，结合短读长测序与图遍历算法，可将现代品种分型成本降低95%。以经典品种“Russet Burbank”验证，成本仅为原方法的5%。该策略为大规模解析马铃薯遗传信息、加速分子设计育种提供了经济高效的技术路径。

这项研究不仅填补了四倍体作物基因组理论空白，更为智慧育种提供了关键组学资源。业内专家评价，该成果将推动马铃薯育种从“经验筛选”迈向“精准设计”，为应对气候变化、保障粮食安全注入科技动能。