Potatoes are a staple food for over 1.3 billion people. But despite their importance for global food security, breeding successes have been modest. Some of the most popular potato cultivars were bred many decades ago. The reason for this limited success i
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。”