西安交通大学智能收罗与收罗安全教化部重心推行室、电信学部自动化学院鸠合德国马普植物育种征询所、慕尼黑大学等多家海外科研团队，构建首个单倍型明白的四倍体马铃薯泛基因组，干系征询效果发表在《Nature》期刊。这项征询鼓舞了马铃薯基因组征询的表面与时间翻新色哥，解码了欧洲四倍体马铃薯种群85%的遗传变异，为贤达育种与各人食粮安全提供了要害组学资源。
马铃薯发祥于南好意思洲安第斯高地，约一万年前被驯化，16世纪中期由西班牙帆海者引入欧洲，随后传播至各人，成为最伏击的块茎类食粮作物（图1）。目下，各人超13亿东说念主以马铃薯为主食，而中国已成为各人最大的坐褥国，年产量近一亿吨。马铃薯优良品种的选育对保险我国乃至各人食粮安十足具有伏击意旨。
图1. 马铃薯发祥、驯化与早期育种大略
但是，买卖化马铃薯多是同源四倍体：粗浅地说，每个细胞基因组中每条染色体序列皆有孪生伯仲般雷同的四个拷贝（A1/A2/A3/A4）。由于分辩并组装每份拷贝序列（即基因组分型重建）一直是科学界的各人性挑战贫乏，咱们对四倍体马铃薯遗传信息的领会仍存在广大空缺。最近，科学家通过构建遗传图谱收效破译了个别品种基因组（如Sun et al.， Nature Genetics， 2022、Bao et al.， Molecular Plant， 2022），但这仅特殊于拿到了一块拼图的多少碎屑，四倍体马铃薯种群水平的遗传千般性全景仍不明晰。基因组复杂的组织结构以及干系表面意志的穷乏使杂交选育充满挑战。
为了明白四倍体马铃薯种群遗传千般性、回首其育种历史，为数智化育种提供分子水平科学依据，科研团队开动了泛基因组征询。
科研团队翻新性地打算了同源四倍体基因组分型重建圭表——tetraDecoder，管制了分型挑战。该圭表拆除了对遗传图谱的依赖，缩短了测序时间门槛，仅基于参考基因组、三代长片断全基因组测序时间以及染色体构象拿获时间，构建序列互作图谱，接管friend-of-friend聚类算法杀青基因组分型，推行测试说明其分型精度超98%（图2）。
图 2. 同源多倍体基因组分型重建新圭表—tetraDecoder
科研团队筛选了10个四倍体马铃薯（源于1810～1932），重建了40套高质料单倍型基因组。马铃薯谱系分析标明这些历史性品种是欧洲马铃薯育种史上的中枢材料，无为用于杂交选育当代品种，代表了欧洲栽植种马铃薯的遗传千般性，可为评估当代品种的遗传后劲提供伏击参考。
科研团队构建了海外首个单倍型明白的四倍体马铃薯泛基因组，解码了种群85%的遗传变异。分析发现：（1）基因组中单倍型序列各异极其显耀（约2%）。团队揣摸该气候与野生种质大限制基因渗透关联（图3a-d）。序列千般性为马铃薯相宜环境奠定了遗传基础，也为分子生物学征询增多了复杂性。（2）基因组中特异单倍型数目相称有限。在40套单倍型基因组中，恣意10-kb窗口内平均仅9个特异单倍型。这一气候恰如厨房灶台上摆满了调味瓶，但内部非糖即盐，滋味有限。团队揣摸这源于马铃薯在驯化、传播与环境相宜流程中所资格的屡次遗传瓶颈。“超高杂合度+有限单倍型”遗传千般性特征为马铃薯当代育种指明了场所：追求产量和品性同期，应注重（如引入外源基因或欺诈基因组裁剪等时间）进步单倍型千般性，以增强其抗病性、抗逆性和环境相宜才气（图3e-g）。
图3. 四倍体马铃薯遗传千般性分析。a.单倍型基因组共线性与结构变异图谱；b-d.野生种基因渗透致超高的序列千般性；e-g.遗传瓶颈致有限的单倍型千般性
中国 肛交科研团队还建议了一种基于单倍型图谱的基因组分型新策略，可更高效、更经济管制分型贫乏。历史性马铃薯品种基因组中单倍型有限，而马铃薯通过块茎传播、基因组重组次数少，这意味着当代品种基因组存在大片断高度保守序列（图1）。相接这一科学发现，欺诈tetraDecoder明白的40套历史性单倍型基因组构建单倍型图并以其建立参考系，通过短读长序列比对和图遍历算法打算与优化，不错更高效、更经济地重建当代品种的单倍型基因组（图4）。以目下仍用来炸薯条的‘Russet Burbank’（源于1908年）等品种为例考据了新策略的灵验性，其耗尽仅为tetraDecoder 圭表的5%。
图 4. 基于单倍型图谱的基因组分型新策略
以上征询冲破了同源多倍体基因组分型要害时间瓶颈，其中单倍型图分型策略使分析资本缩短95%；构建了海外首个单倍型明白的四倍体马铃薯泛基因组，系统描绘了其遗传千般性蓝图，揭示了 “超高杂合度+有限单倍型”遗传千般性特征，丰富了基因组表面，填补了规模征询空缺。效果不仅为马铃薯基因组征询提供了新视角，还为其当代育种指明了伏击场所。
西安交通大学电信学部自动化学院孙贺全教化为征询论文第一作家，智能收罗与收罗安全教化部重心推行室为征询效果第一完成单元。德国慕尼黑大学/马普植物育种征询所Sergio Tusso博士为共同第一作家、Korbinian Schneeberger教化为通信作家。此外，来自德国马普植物育种征询所、慕尼黑大学、马普基因组测序中心、莱布尼茨植物遗传和作物科学征询所、荷兰瓦赫宁根大学等院所的13名大众也为征询作出了伏击的孝敬。
该征询获取以下基金资助：西安交通大学后生拔尖东说念主才援助筹画（格局编号：KZ6J007）、国度当然科学基金（格局编号：GYKP034）（孙贺全）；德国科学基金会超卓计策筹画（格局编号：EXC 2048/1-390686111）及征询基金（格局编号：SCHN1257/15-1）、欧洲征询理事会格局"INTERACT"（格局编号：802629）和"BYTE2BITE"（格局编号：101124694）（KS）。（文中图片修改自论文。 ）
著述一语气: https://www.nature.com/articles/s41586-025-08843-0
孙贺全教化个东说念主主页：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/hequan.sun色哥