科创中国

行业领域

农、林、牧、渔业,农业

需求背景

马铃薯是世界上第四大重要粮食作物和最重要的非谷物类粮食作物，中国是最大的马铃薯生产国，我国总产量占全球的25%（FAO 2021）。马铃薯营养丰富、粮菜兼用、可用于加工业，对我国农业产业结构调整和农业供给侧改革具有重要战略意义。目前马铃薯品种改良主要使用的是营养系杂交育种。马铃薯栽培种的四倍体特征导致其基因组高度杂合，传统的杂交育种方式不仅耗时长，消耗土地资源，且很难育成优质品种。由于历经了数千年的定向进化，大部分马铃薯栽培种基因组已被固定，遗传变异受到限制，局限了许多重要性状的改良。

CRISPR/Cas基因组编辑技术为马铃薯高效的基因资源挖掘和遗传育种提供了可能，目前也已在马铃薯的基础生物学研究和遗传改良中得到了一些应用。近年来，研究人员利用CRISPR基因编辑系统提高马铃薯对生物和非生物胁迫的抗性、改良淀粉品质、打破自交不亲和的障碍等，但在其它重要性状功能基因挖掘和马铃薯市场化育种的实际应用中仍存在一些限制。马铃薯遗传转化存在很明显的受体偏好性是主要的限制条件之一。当前，虽然有个别马铃薯材料建有遗传转化体系，但表现出基因型依赖和转化效率低的特点；此外，仍有更多的马铃薯品种/基因型有待提高遗传转化效率。因此，建立不受基因型限制的马铃薯转基因体系对高效功能基因挖掘体系，重要性状改良和高效育种意义重大。

需解决的主要技术难题

该技术体系解决马铃薯遗传转化受体基因型依赖性的问题，为利用基因编辑技术对马铃薯进行重要性状改良和高效育种提供技术支持，需解决：

1.适配马铃薯试管苗/薯作为转基因外植体的高效转化质粒构建。

2.不依赖基因型的高效马铃薯遗传转化体系的建立。

3.马铃薯遗传转化阳性率的显著提高。

期望实现的主要技术目标

a.建立不受基因型限制的马铃薯遗传转化体系 

b.转基因阳性率不低于30%

处理进度