马铃薯是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（由受精卵发育而来，体细胞中含有4个染色体组的生物个体，叫作四倍体）为主要对象，导致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。二是马铃薯以薯块进行繁殖，存在繁殖系数低、储运成本高、易携带病虫害等缺陷。

为彻底打破产业发展中的障碍，在农业农村部的支持下，中国农业科学院农业基因组研究所研究员黄三文联合国内外优势单位发起了“优薯计划”——即用基因组学和合成生物学指导马铃薯产业的“绿色革命”。他们用二倍体（由受精卵发育而来，且体细胞中含有两个染色体组的生物个体）替代四倍体，并用杂交种子替代薯块，对马铃薯的育种和繁殖方式进行颠覆性创新，利用基因组编辑技术克服了马铃薯自交不亲和（指具有完全花并可以形成正常雌、雄配子，但缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性）难题，相关成果已于近日在线发表于《自然·植物》杂志上。

据了解，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”提供了实施基础。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。而克服自交不亲和的传统方式是利用来自野生马铃薯中的自交不亲和抑制基因（简称Sli），但是Sli基因被导入栽培种后会产生一系列不良农艺性状，增加了遗传改良的难度。

为寻找克服自交不亲和更有效的方法，该团队创新性地利用基因组编辑技术解决了这一难题。马铃薯的自交不亲和是由核糖核酸酶基因控制的，研究人员利用基因组编辑技术对此基因进行了定点突变，获得了自交亲和的二倍体马铃薯，以及不含有外源片段的马铃薯新材料。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”的顺利实施提供了保障。

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。