马铃薯(Solanum tuberosumL.)是最重要的块茎类粮食作物。栽培马铃薯主要为同源四倍体。四倍体遗传和薯块繁殖限制了马铃薯的基础研究和育种水平。为了彻底解决该问题,越来越多的科学家呼吁在二倍体水平上进行马铃薯的再驯化,将马铃薯驯化成种子繁殖作物。但是,自交不亲和与自交衰退严重阻碍了自交系的培育。本研究对这两个问题开展了深入的研究,并取得以下研究结果。(1)马铃薯的自交不亲和是由S-RNase基因控制的。利用基因组编辑技术对该基因进行定点突变,可以克服自交不亲和。(2)有害突变是导致自交衰退的主要原因。通过对151份二倍体马铃薯进行测序发现,马铃薯中的有害突变具有品系特异性。(3)我们在马铃薯中开发了一个不依赖于亲本的通过重测序进行基因分型的方法。利用该方法对三个自交群体进行了遗传分析,发现了 15个严重偏分离区域。(4)通过对三个自交群体进行基因型和表型分析,鉴定了 9个大效应的有害突变,导致自交后代纯合致死或者出现严重的表型缺陷。遗传分析发现,这些大效应的有害突变位于重组率高的区域,可以通过重组进行有效清除。(5)大效应有害等位基因ar1控制胚的发育,且在马铃薯群体中是一个稀有变异。