如今的科技發(fā)展可以做到這一點。我國科學家通過基因組設計培育出雜交馬鈴薯，并用雜交種子繁殖替代傳統(tǒng)的薯塊繁殖。那么改良后的馬鈴薯能否解決病蟲害等問題，在口感上又會發(fā)生什么樣的變化呢？何時能用上馬鈴薯種子呢？

      央視節(jié)目《透視新科技》四集系列片《育種新說》第二集“馬鈴薯的新生”邀請到中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所研究員黃三文和中國農業(yè)科學院研究員王韌，為大家?guī)碓敿毥榻B。

      馬鈴薯用薯塊繁殖的由來

      馬鈴薯原產于南美的安第斯山脈，在自然界中，野生的馬鈴薯主要是二倍體，它既可以用種子繁殖，也可以用莖塊（薯塊）繁殖。但是野生的馬鈴薯個頭很小，產量也很低。

      在幾千年前，以馬鈴薯為食的印第安人為了得到高產的馬鈴薯，他們就把吃不完的馬鈴薯埋在地里，等它發(fā)芽、開花、結果。

      在自然馴化的不斷改良選擇中，原本二倍體的馬鈴薯突變?yōu)樗谋扼w，個頭變大，產量也提高。從此，人類馴化之后的馬鈴薯一直用薯塊繁殖后代。

      為什么不用種子繁殖馬鈴薯？

      以人來舉例，人屬于二倍體，其中一倍體來自于父親，另外一倍體來自于母親，人有兩套染色體，水稻和玉米也是二倍體。

      而野生的馬鈴薯是二倍體，在栽培過程中突變成了四倍體，也就是說馬鈴薯有四套染色體。這導致馬鈴薯種子高度分離，從四倍體上收集的種子再播種下去之后，長出來的樣子可能千姿百態(tài)，很難保持優(yōu)良性狀。

      正是由于馬鈴薯本身的特性，所以育種特別困難，培育新品種需要花費很長時間，以至于在美國，100年前的一個老品種還在繼續(xù)種植，這在其他作物上比較少見。

      而今，科學家又是如何通過基因組設計培育出馬鈴薯新品種呢？

      新品種第一代種子如何培育出來的？

      根據(jù)遺傳學規(guī)律，要想培育出一個馬鈴薯的優(yōu)良品種，需要找到馬鈴薯可以互補的母本和父本優(yōu)良的基因進行組合。

      然而傳統(tǒng)的四倍體馬鈴薯是靠莖塊種植，無法利用基因組設計出性狀穩(wěn)定的馬鈴薯種子，于是我國的科學家利用二倍體馬鈴薯進行基因組設計，改良了馬鈴薯的基因，培育出了馬鈴薯種子。

      在這個研究過程中，科學家面臨兩個“卡脖子”問題：

      一是自交不親和，指植物自花授粉后不會產生種子。

      四倍體用種子繁殖的話，無法實現(xiàn)一致性，所以只能切塊繁殖，也就是無性繁殖。不同的薯塊之間屬于同一套基因，這樣就實現(xiàn)了一致性。但有性繁殖的話，必須要把四倍體變成二倍體。二倍體有一個特點，即自交不親和性，就是自己跟自己授粉接不了種子，所以首先要打破這個自交不親和性。

      通過基因組編輯技術敲除了控制馬鈴薯自交不親和的基因，篩選到了這一基因的天然突變體，并克隆了來自野生種的自交親和基因，徹底解決了自交不親和的問題。

      二是自交衰退，指生物在自交之后出現(xiàn)生理機能的衰退。

      這就好比近親不能結婚，否則會導致很多遺傳疾病。由于長期無性繁殖，馬鈴薯累積了大量隱性有害突變。一旦自交后，這些突變就會顯現(xiàn)出來，導致“自交衰退”。通過基因分析，科學家把這些有害基因進行了淘汰。

      克服了這兩大障礙，科學家才培育出來整齊一致的馬鈴薯二倍體的種子。

▲“優(yōu)薯1號”

      種子繁殖馬鈴薯有哪些優(yōu)勢？

      第一，降低農民的種植成本。馬鈴薯種子體積小，重量輕，一畝地只需2克種子。如果用馬鈴薯原薯來種的話，大概需要500斤。馬鈴薯種薯的價格大概是1元/斤左右，種薯成本在500元左右。而使用種子的話，成本預計會大大降低。

      對于非洲一些國家來說，馬鈴薯的年消費量和種植量都在快速上升，例如，盧旺達、馬拉維馬鈴薯每年的人均消費量達到112公斤，而當?shù)貨]有鐵路，公路交通又不方便，用種子的話能方便農民生產。

      第二、育種速度會大大加快。如果用四倍體育種，周期是10-15年，但是用種子育種，周期縮短到3-5年，只有之前的1/3。

      第三、和傳統(tǒng)種植方式相比，使用種子繁殖能夠節(jié)省大量馬鈴薯種薯用田。

      第四、薯塊種植容易感染病蟲害，其中影響最大的就是馬鈴薯晚疫病，它能通過薯塊帶菌傳播。直至今天，晚疫病仍然是馬鈴薯生產中的一大問題，一般會造成減產20%-40%，嚴重時甚至絕收。除了晚疫病以外，馬鈴薯還會受到其他病害的侵擾。和薯塊繁殖相比，在病蟲害的防治上，用種子繁殖是一個非常有力的突破點。

      “優(yōu)薯1號”表現(xiàn)如何？

      新培育出的雜交馬鈴薯是否已經大面積推廣種植了呢？目前研究結果已從實驗室走到了實驗田，培育出的“優(yōu)薯1號”在田間實驗中表現(xiàn)出色。

      它的畝產量高，和傳統(tǒng)品種接近，在2.5-3噸/畝，具有顯著的產量雜種優(yōu)勢。

      該品種干物質含量比較高，一般的馬鈴薯品種干物質含量大概在20%，優(yōu)薯1號大概能達到26%左右，吃起來面面的，口感好。

      這個品種含有大量的胡蘿卜素，顏色金黃，營養(yǎng)價值高。

      還有哪些技術難關需要突破？

      下一步，新品種還要從實驗田走進農民的生產田。“優(yōu)薯1號”還需要改良抗病性和光周期的適應性，讓雜交馬鈴薯不僅能在南方栽培，還能在北方栽培。同時，飼料性專用的馬鈴薯品種也正在科學攻關過程中。

      據(jù)規(guī)劃，“優(yōu)薯計劃”已完成了第一個“五年計劃”，接下來的第二個“五年計劃”和第三個“五年計劃”將分別解決產業(yè)化涉及的關鍵問題，開始小規(guī)模推廣，以及培育出一系列滿足市場需求的新品種，并大面積推廣。未來將會有更多馬鈴薯食用性品種及飼料性專用品種問世。

      來源丨CCTV-10科教頻道 中國蔬菜綜合整理

      編輯丨農財君

      聯(lián)系農財君丨18565265490

      新時代 新種業(yè)

      南方農村報丨農財寶典