2018年8月13日，《Nature Plants》杂志在线发表了中国农业科学院农业基因组研究所黄三文团队利用基因组编辑技术克服马铃薯自交不亲和的研究成果，这是“优薯计划”实施以来发表的首篇重要研究论文。

马铃薯世界上最重要的块茎类粮食作物。长期以来，马铃薯的研究和生产以四倍体为主要对象，使马铃薯产业面临两个结构性障碍。一是四倍体的遗传非常复杂，导致马铃薯育种周期长，品种更新慢。二是马铃薯主要以薯块进行繁殖，存在繁殖系数低、贮运成本高、易携带病虫害等缺陷。为了破除这两个结构性障碍，黄三文研究员联合国内外优势单位发起了“优薯计划”，用二倍体杂交种替代同源四倍体，并用实生种子替代薯块繁殖，对马铃薯的育种和繁殖方式进行颠覆性创新。

自然界中70%的马铃薯种质为二倍体，其丰富的遗传变异为“优薯计划”的实施提供了前提条件。但是二倍体马铃薯普遍存在自交不亲和的现象，限制了自交系的创制。传统克服自交不亲和的方式是利用来自野生马铃薯Solanum chacoence中的Sli基因，但是导入该基因后会产生长匍匐茎、高龙葵素含量等一系列不利性状，增加了遗传改良的难度。为了寻找一种更有效的克服自交不亲和的方法，黄三文团队创新性地提出了利用基因组编辑技术解决这一难题。马铃薯的自交不亲和是由S-RNase基因控制的，该基因在不同材料中的多态性非常高，很难通过同源克隆的方法克隆到S-RNase基因的全长。研究人员根据该基因的组织特异性表达和保守结构，通过对转录组进行de novo拼接的方法，获得了S-RNase基因的全长。然后，利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术对S-RNase基因进行了定点突变，获得了自交亲和的二倍体马铃薯，并通过自交获得了不含有Cas9元件但是自交亲和的马铃薯新材料。

利用该方法获得的自交亲和马铃薯新种质不含有任何野生基因组片段，可以直接应用到育种过程中，为“优薯计划”的顺利实施提供保障。英国James Hutton研究所的Mark Taylor博士为此撰写了评论，认为该研究开辟了二倍体马铃薯育种的新途径，拓展了自交亲和马铃薯资源，将加速马铃薯的遗传改良。另外，Mark Taylor博士也指出，虽然目前二倍体马铃薯的产量低于四倍体，但是没有证据表明二倍体一定比四倍体差，而且利用基因组编辑技术解决自交不亲和的问题也间接证明了在二倍体水平上进行的遗传改良将更加快速和高效。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41477-018-0218-6。

评论链接：https://www.nature.com/articles/s41477-018-0223-9。