據(jù)中央廣播電視總臺(tái)中國(guó)之聲《新聞縱橫》報(bào)道，馬鈴薯也就是土豆，是我們?nèi)粘Ｉ钪胁妥郎系某？?，在印象里中?guó)人習(xí)慣把土豆當(dāng)菜來(lái)吃?？蓪?shí)際上，馬鈴薯是世界第三大主糧，中國(guó)的第四大主糧，而且很少有人知道，身價(jià)不貴的土豆種起來(lái)卻相當(dāng)麻煩。
與很多農(nóng)作物用種子播種不同，土豆的播種是將種薯切成塊埋在地里，等它成長(zhǎng)。這樣的種法既費(fèi)土豆，運(yùn)輸成本又高。不過(guò)，這個(gè)栽培的世界難題如今被中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)家徹底解決了。
北京時(shí)間24日晚11時(shí)，世界著名學(xué)術(shù)雜志《細(xì)胞》在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所黃三文團(tuán)隊(duì)的雜交馬鈴薯育種領(lǐng)域的研究成果。該團(tuán)隊(duì)培育的“優(yōu)薯1號(hào)”證明了雜交馬鈴薯育種的可行性，使馬鈴薯遺傳改良進(jìn)入了快速迭代的軌道。
這份研究成果是我國(guó)實(shí)施“優(yōu)薯計(jì)劃”以來(lái)取得的里程碑式突破。我國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)培育的“優(yōu)薯1號(hào)”到底優(yōu)在哪里？這項(xiàng)研究都有哪些顛覆性創(chuàng)新？
土豆是廣受人們喜愛(ài)的食物，它豐富多樣的做法吸引著男女老少的味蕾。但很多人并不知道，土豆的更新?lián)Q代速度很慢。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所研究員張春芝說(shuō)，我們現(xiàn)在所吃的那些知名快餐店里的薯?xiàng)l品種，跟幾十年前的人吃的一樣?！斑@個(gè)品種是1902年選的，到現(xiàn)在已經(jīng)119年了，也就是說(shuō)我們吃的薯?xiàng)l其實(shí)跟上個(gè)世紀(jì)人吃的是一樣的。這在別的物種是很難想象的，但是在馬鈴薯這個(gè)是事實(shí)。即便到今天它仍然是美國(guó)第一大品種，但是并不是說(shuō)這個(gè)品種它種了100多年非常好，實(shí)際上它會(huì)感染很多的馬鈴薯病害，但是因?yàn)轳R鈴薯育種很難，育種家這么多年了也沒(méi)能選育出來(lái)一個(gè)品種能夠替代這個(gè)?！?/p>
與谷物類(lèi)糧食作物不同，栽培馬鈴薯是依靠薯塊進(jìn)行無(wú)性繁殖的同源四倍體物種。這種遺傳的復(fù)雜性導(dǎo)致馬鈴薯的改良進(jìn)程緩慢。馬鈴薯產(chǎn)業(yè)面臨的另外一個(gè)挑戰(zhàn)是薯塊的繁殖系數(shù)低、儲(chǔ)運(yùn)成本高、易攜帶病蟲(chóng)害。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所所長(zhǎng)黃三文進(jìn)一步解釋說(shuō)：“馬鈴薯栽培不靠種子繁殖，而是靠薯塊進(jìn)行無(wú)性繁殖，存在育種周期長(zhǎng)、種植成本高、繁殖系數(shù)低、易攜帶病蟲(chóng)害等問(wèn)題。而且由于馬鈴薯基因組的復(fù)雜性，它的遺傳改良育種進(jìn)程非常緩慢，全世界很多馬鈴薯品種已經(jīng)有上百年歷史了，仍然還在廣泛種植。我國(guó)栽培面積最大的品種‘克新1號(hào)’也持續(xù)種了60多年?！?/p>
為了徹底解決馬鈴薯產(chǎn)業(yè)面臨的問(wèn)題，2015年，在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、中國(guó)農(nóng)科院和深圳市的支持下，黃三文團(tuán)隊(duì)聯(lián)合云南師范大學(xué)等國(guó)內(nèi)外優(yōu)勢(shì)單位發(fā)起了“優(yōu)薯計(jì)劃”。黃三文介紹，這個(gè)計(jì)劃是運(yùn)用“基因組設(shè)計(jì)”的理論和方法，用二倍體育種替代四倍體育種，并用雜交種子繁殖替代薯塊繁殖，從而提高馬鈴薯育種速度和繁殖效率，對(duì)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)進(jìn)行顛覆性創(chuàng)新。
黃三文說(shuō)：“我們首先要解決馬鈴薯自交不親和的問(wèn)題，也就是馬鈴薯自花授粉后不會(huì)產(chǎn)生種子的問(wèn)題。我們通過(guò)材料篩選和基因編輯，徹底解決了馬鈴薯靠種子自身繁育的問(wèn)題。同時(shí)我們又發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致植株長(zhǎng)勢(shì)弱、產(chǎn)量降低等表現(xiàn)的有害突變位點(diǎn)。我們通過(guò)‘基因組設(shè)計(jì)’，淘汰有害突變、聚合優(yōu)良基因，最終選育出具有顯著雜種優(yōu)勢(shì)的‘優(yōu)薯1號(hào)’品系?！?/p>
新一代雜交品種效果怎么樣？2020年11月，在云南省德宏州盈江縣，“優(yōu)薯1號(hào)”進(jìn)行了小區(qū)試驗(yàn)。今年2月，馬鈴薯成熟采收后測(cè)產(chǎn)，第一代新品種馬鈴薯的種植效果遠(yuǎn)超預(yù)期。張春芝表示：“當(dāng)?shù)刈詈玫鸟R鈴薯品種每畝產(chǎn)量也就3噸左右，十多年來(lái)產(chǎn)量沒(méi)有明顯提升。而第一代雜交的馬鈴薯畝產(chǎn)就接近了3噸，以前種植一畝馬鈴薯需要200公斤種薯，而我們現(xiàn)在用種子只需要2克，種植成本大大降低?！?/p>
除了種植成本降低，張春芝說(shuō)，“優(yōu)薯1號(hào)”的品質(zhì)也很好?！斑@個(gè)土豆干物質(zhì)含量很高，就是比較面，蒸煮品質(zhì)非常好，另外它的顏色非常深，黃色表明含有非常高的類(lèi)胡蘿卜素，對(duì)于保護(hù)視力、抗癌抗氧化都有很好的功效，所以這個(gè)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高。‘優(yōu)薯1號(hào)’選育的成功，證明了雜交馬鈴薯育種的體系是可行的，使馬鈴薯育種進(jìn)入一個(gè)快速迭代的過(guò)程?！?/p>
2020年11月，袁隆平先生曾對(duì)雜交馬鈴薯育種親筆題字稱(chēng)“馬鈴薯雜交種子繁殖技術(shù)是顛覆性創(chuàng)新，將帶來(lái)馬鈴薯的綠色革命”。
中國(guó)是世界馬鈴薯生產(chǎn)大國(guó)，種植面積和產(chǎn)量均居全球首位。中國(guó)馬鈴薯的主產(chǎn)區(qū)是西南山區(qū)、西北地區(qū)、內(nèi)蒙古高原和東北地區(qū)。長(zhǎng)江以南地區(qū)種植較少。
中國(guó)作物學(xué)會(huì)馬鈴薯專(zhuān)業(yè)委員會(huì)副會(huì)長(zhǎng)熊興耀認(rèn)為，雜交馬鈴薯新品種的問(wèn)世，可以把南方冬閑田利用起來(lái)，增強(qiáng)國(guó)家糧食安全的穩(wěn)固性。“馬鈴薯是喜涼作物。南方春夏秋三季溫度過(guò)高，不太適宜馬鈴薯的生長(zhǎng)，但是南方山區(qū)和大部分地區(qū)的冬季都適合馬鈴薯的生長(zhǎng)。‘優(yōu)薯計(jì)劃’解決了從東北和內(nèi)蒙調(diào)運(yùn)種薯的問(wèn)題，如果可以擴(kuò)大南方冬閑田種植馬鈴薯的面積，可以有效解決我國(guó)糧食安全的問(wèn)題?！?/p>
據(jù)了解，目前，“優(yōu)薯1號(hào)”的抗病性還較差，但利用雜交育種技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)品種的快速更新迭代，在較短時(shí)間內(nèi)提高“優(yōu)薯1號(hào)”的抗病性。下一步，科研團(tuán)隊(duì)還將加強(qiáng)大規(guī)模雜交制種、種子育苗移栽等技術(shù)研發(fā)，為馬鈴薯種子的產(chǎn)業(yè)化推廣做準(zhǔn)備。
