欧洲马铃薯基因组解码：研究人员发现差异很大的小基因库

土豆是13亿多人的主食。但是，尽管它们对全球粮食安全很重要，但育种成功率并不高。一些最受欢迎的马铃薯品种是几十年前培育出来的。这种有限成功的原因是马铃薯的复杂基因组：每个细胞中有四个基因组副本，而不是两个。这对传统的杂交育种提出了挑战

由LMU和马克斯·普朗克植物育种研究所基因组可塑性和计算遗传学研究小组负责人Korbinian Schneeberger教授领导的一个团队现在取得了重要突破。正如研究人员在《自然》杂志上报道的那样，他们能够重建十个历史马铃薯品种的基因组。然后，他们利用这些知识开发了一种方法，可以更容易、更快地重建进一步的马铃薯基因组

该团队与瓦赫宁根大学、位于格罗斯韦茨的莱布尼茨植物遗传学和作物研究所（IPK）以及中国西安交通大学的研究人员合作，选择了历史品种，其中一些品种已经在18世纪培育

Schneeberger说：“由于这些土豆来自欧洲育种计划开始的时候，我们想弄清楚这些土豆中存在多少多样性，以便了解我们土豆的遗传潜力。”

答案是：不多。马铃薯的基因库极其有限。这十个马铃薯品种覆盖了所有现代欧洲马铃薯遗传变异的85%左右

从南美洲引进后的瓶颈效应

研究人员将他们的发现归因于瓶颈效应。土豆从16世纪开始从南美洲进口。不同个体的数量很少，大多数人无法应对欧洲的情况。这种减少的基因库随后因疾病而进一步减少。最著名的例子是19世纪40年代的马铃薯晚疫病爆发，这导致了收成的崩溃，并引发了灾难性的饥荒，最明显的是在爱尔兰，但也在欧洲其他地区

与此同时，这项研究揭示了——令研究人员惊讶的是——单个染色体拷贝之间的差异可能是巨大的。Schneeberger解释说：“由于基因库非常有限，没有多少不同的染色体，但当染色体确实不同时，它们会分化到在驯化植物中从未观察到的程度。”。“这种差异大约是人类的20倍。”

这些差异可能是在马铃薯到达欧洲之前产生的。南美洲的土著人民大约在1万年前开始驯化土豆，这种差异可能是野生物种之间杂交的结果

最后，研究人员开发了一种新方法，可用于分析在欧盟注册的约2000个马铃薯的基因组。与其费力地生成重建基因组所需的数据，不如将容易生成的数据与当前已知的基因组进行比较，以确定栽培品种中存在哪些已知染色体。研究人员表明，他们的方法适用于Russet Burbank品种，该品种自1908年以来一直存在，至今仍是炸薯条的标准品种

Schneeberger说：“基因组序列的知识构成了植物育种中许多方法的基础，从传统育种到最新的基因组工程方法。”。“将来，我们再也不用在没有这些信息的情况下工作了。”