近日，《生物技术通报》特别邀请中国农业科学院蔬菜花卉研究所徐建飞研究员和云南师范大学尚轶教授共同发表了题为《加强薯类作物生物育种技术研究保障国家粮食安全》的热点评述，文章对本期“薯类作物生物技术”专刊中的相关研究内容进行了全面而深入的探讨。
强国必先强农，农强方能国强，农业强国是社会主义现代化强国的根基，农业产业高质量发展是农业强国的基本特征。习近平总书记指出：“产业兴旺，是解决农村一切问题的前提”。以马铃薯、甘薯、山药、木薯等为代表的薯类作物，是我国脱贫攻坚胜利收官的重要支撑作物，继续推动薯类产业高质量发展，是新时代建设农业强国的必然要求。
我国是世界薯类作物生产第一大国，其中马铃薯、甘薯的种植面积和总产量均居世界第一位。以马铃薯为例，据国家统计数据，2022年我国马铃薯种植面积7 006.8万亩，总产量9 648.9万吨，马铃薯总产量的增加实现了从依靠面积扩张到依靠单产增长的高质量转变，单产水平从2010年的1.08吨/亩增加到2022年的1.38吨/亩，带动年度总产从2010年的8 077.7万吨增加到2022年的9 649.0万吨。高产品种的推广应用、生产技术水平的提高和脱毒种薯覆盖率的提升对单产的增长起到了重要作用。然而，我国薯类作物总体单产水平不高，总体低于世界平均水平，培育高产、优质、多抗新品种对于推动薯类作物大面积单产提升、夯实稳产保供基础具有重要意义。
育种技术滞后已成为薯类品种取得突破的瓶颈。以马铃薯为例，截至2023年底，我国共育成马铃薯新品种1 029个，其中90%左右品种是以传统杂交技术育成，其余大部分为芽变品种，只有少数品种选育过程中应用了分子标记辅助选择技术。“十四五”期间，我国薯类作物基础和应用研究成效显著，测序组装了多个二倍体和四倍体种基因组和泛基因组图谱，绘制了有害突变二维图谱并创新了自交系培育方法，克隆了自交亲和、块茎形成、抗病、抗旱、耐寒和耐盐等一批重要性状基因并开发了相关分子标记，利用基因编辑技术创制了高纯合度二倍体自交系，建立了二倍体杂交种育种技术，育成了第一代二倍体杂交种优薯1号。这些研究成果为薯类育种技术创新提供了理论和技术基础。
生物技术可为薯类高效育种技术创新提供底盘支撑。育种技术是将优异种质转变为优良品种的工具。目前，以传统有性杂交技术为基础，结合单倍体诱导技术、2n配子利用技术、体细胞融合技术、标记辅助育种技术、基因组选择技术和基因工程技术，建立综合高效生物育种技术是国际上薯类育种技术创新的发展趋势，如何突破多倍体全基因组选择技术、以碱基编辑和引导编辑为核心的基因编辑技术、二倍体杂交种抗病和产量定向改良是当前研究热点。
本期“薯类作物生物技术”专刊特邀请国内长期从事薯类作物研究的专家学者，对该领域的研究进展进行了全面而深入的探讨。本次专刊聚焦于薯类作物的抗性机制、次生代谢产物调控及新型生物技术的开发与应用等方面，旨在为我国薯类作物的基础研究及遗传改良提供理论依据与实践参考。
在抗性品质形成机制，特别是非生物胁迫抗性方面，中国热带农业科学院的阮孟斌研究员阐述了山梨醇脱氢酶在木薯逆境适应中的作用机制；河北农业大学的崔江慧高级实验师和兰州博文科技学院的高雅彬副教授，分别就AQP基因家族和SAT基因家族在马铃薯渗透胁迫中的功能进行了深入分析；云南师范大学马玲副研究员介绍了StDREBs基因在马铃薯低氮胁迫响应中的作用；甘肃农业大学王毅团队阐述了马铃薯中StG6PDHs基因家族成员在块茎损伤应答中的潜在功能；内蒙古农业大学马艳红教授鉴定了可能参与调控马铃薯块茎花青素合成的StERFs基因，为开展彩色马铃薯育种提供了参考；中国科学院分子植物科学卓越创新中心的马秋香副研究员对木薯中镁离子转运蛋白家族的编码基因进行了鉴定及综合分析。
在薯类作物次生代谢产物调控方面，中国科学院分子植物科学卓越创新中心的张鹏研究员团队对木薯中MeHNL基因进行编辑，有效降低了木薯中的氢氰酸和生氰糖苷含量，为提高木薯的食品安全性提供了参考；甘肃农业大学乔岩副教授和云南师范大学马玲副研究员分别揭示了ScDHNS基因和StHY5基因在马铃薯糖苷生物碱合成中的作用，发现前者可能通过调控SGT1的表达影响糖苷生物碱的生物合成，后者可能在薯块受光绿变过程中介导了糖苷生物碱的累积过程。
在薯类作物新型生物技术开发与应用方面，中国农业科学院植物保护研究所的高玉林研究员综述了RNAi技术在马铃薯病虫害防控中的应用现状与未来挑战；山西农业大学冯瑞云研究员团队建立了不同基因型的四倍体马铃薯试管薯遗传转化再生体系；中国农业科学院深圳农业基因组研究所李大伟助理研究员基于PaddlePaddle深度学习框架，开发了马铃薯花粉活性快速检测方法；云南师范大学王洪洋副教授建立了低温钢珠打样法，为高通量检测马铃薯倍性提供了便捷工具；山西农业大学白小东等利用SSR荧光标记毛细血管电泳技术，对马铃薯品种的遗传多样性进行了全面评估，为种质资源的利用提供了支持。
展望未来，我们坚信，在全体科研工作者的共同努力下，我国薯类作物的生物技术研究必将获得持续性突破，为农业科技的进步与粮食安全的保障作出新的贡献。
本文已在知网正式上线，欢迎下载阅读！
欢迎订阅：
1. 各地邮局订阅：邮发代号18-92
2. 科学出版社期刊发行部：电话 010-64017032；010-64017539
3. 网上购买：扫描下方二维码或在淘宝、微店搜店铺名称“中科期刊”可直接订阅
投稿、转载信息发布及合作等事宜请联系:010-82109925/82109903
官方唯一投稿系统：http://biotech.aiijournal.com
长按关注：生物技术通报
