近日，内蒙古大学生命科学学院熊志勇教授团队在《Science Advances》期刊上发表题为“Human selection maintains karyotype integrity of highly instable genomic cultivated autotetraploid potato (Solanum tuberosum)”的研究成果。内蒙古大学熊志勇教授为论文通讯作者，内蒙古大学2023级博士生杨露为论文第一作者，2024级博士生白艳波和2019级博士生朝格图为共同一作。

研究团队利用Barcode Oligo-FISH技术，对马铃薯减数分裂过程中的染色体行为进行了高分辨率追踪。研究发现栽培马铃薯的减数分裂过程极不稳定：染色体呈现多种配对结构（包括多价体、单价体等），且不同染色体与品种间存在显著差异；在后期I阶段，染色体不规则分离（如同源染色体不等分离、姐妹染色单体提前分离）频发，导致32.2%–56.1%的配子为非整倍体。

通过对自交与杂交群体进行全基因组重测序与分子核型分析，研究进一步在子代中检测到14.8%–24.0%的非整倍体植株，并发现大量新出现的拷贝数变异（CNVs），说明栽培马铃薯基因组具有内在的高度不稳定性。研究还证实，非整倍体配子可来自父母本任一方，进一步表明其减数分裂机制的普遍失衡。

表型分析揭示了基因组不稳定性对农艺性状的影响。在杂交群体中，非整倍体植株普遍表现出严重的适应性缺陷，包括植株矮化、早衰、块茎产量显著降低以及对早疫病等病害的敏感性增加。这意味着，基因组不稳定性虽然增加了遗传和表型多样性，但也往往伴随着不利的性状，因此这些个体在育种过程中容易被淘汰。

既然马铃薯基因组如此不稳定，为何我们种植的商业品种却能保持优良性状呢？为回答这一问题，研究团队对50个欧美商业马铃薯品种进行了分子核型分析。结果显示，所有受测的商业品种均为核型稳定的整倍体，且其基因组内的CNV水平显著低于自交和杂交群体。这表明，虽然马铃薯内源性的基因组不稳定性源源不断地产生变异，但在漫长的驯化和现代育种过程中，人类对高产、抗病等优良性状的强烈选择，充当了高效的“过滤器”，无意中剔除了那些携带核型异常和有害变异的个体，从而在群体水平上维持了栽培品种的核型完整性。

这项工作不仅首次从细胞和基因组层面系统证实了栽培马铃薯基因组的高度不稳定性，更提出了“基因组不稳定产生变异—表型缺陷—人工选择维持稳定”的马铃薯进化育种新模型。