以下文章來源于石時(shí)農(nóng)業(yè) ，作者石時(shí)農(nóng)業(yè)
馬鈴薯，是全球第四大重要的糧食作物，僅次于小麥、稻谷和玉米，也曾經(jīng)引發(fā)了全球的人口爆發(fā)，并改變了世界的政治格局。這個(gè)塊莖可供食用的一年生草本植物，引入我國種植的歷史已經(jīng)有400余年，由于適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量高而且含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，是老百姓的重要主食。自新中國成立以來，隨著種植規(guī)模不斷擴(kuò)大，馬鈴薯更是成為了我國非常重要的經(jīng)濟(jì)作物和糧食作物。
本期種業(yè)芯人，我們跟隨國際馬鈴薯中心原副主任兼亞太中心主任盧肖平先生，一起去深入了解，在種業(yè)創(chuàng)新與數(shù)字賦能的時(shí)代背景下，馬鈴薯育種和產(chǎn)業(yè)將如何向智慧化轉(zhuǎn)型。
盧肖平作為該領(lǐng)域的專家，對(duì)于馬鈴薯的歷史和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展如數(shù)家珍。
在學(xué)術(shù)界，馬鈴薯一直有兩個(gè)起源中心的說法：一個(gè)以秘魯和玻利維亞交接處的Titicaca湖（the Lake Titicaca）盆地為中心地區(qū)，從秘魯經(jīng)玻利維亞到阿根廷西北部的安第斯山（Andes）高地，包括南美洲的哥倫比亞、秘魯、玻利維亞的安第斯山區(qū)及烏拉圭等地，栽培種主要分布在這個(gè)地區(qū)。另一個(gè)起源中心是中美洲及墨西哥中部，這里分布著不同倍性的野生種，但數(shù)量較少，至今沒有發(fā)現(xiàn)原始栽培種分布。
雖然具體在哪個(gè)中心起源目前還沒有確切的定論，但毫無疑問馬鈴薯是屬于南美洲的古老栽培作物，已經(jīng)有近萬年的栽培歷史，但它從南美傳播出來的歷史只有區(qū)區(qū)400年。盡管如此，這個(gè)小小的馬鈴薯傳播速度極為驚人，在四個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里就已分布到全世界160多個(gè)國家和地區(qū)。
在明朝萬歷年間，馬鈴薯開始流入中國。經(jīng)過三四百年的發(fā)展，現(xiàn)在的中國已然成為世界范圍內(nèi)馬鈴薯總產(chǎn)量最多的國家。
盡管幾乎每天都在吃，但很多人仍然會(huì)有一個(gè)疑問：馬鈴薯究竟屬于菜還是糧食？
對(duì)此，盧肖平笑著說：“中國人一直都把土豆當(dāng)成菜，但是在國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)上，大多數(shù)省份其實(shí)都把土豆作為糧食來統(tǒng)計(jì)，紅薯也同樣如此。它們不僅是菜，也是糧，還是飼料，甚至是生物能源的重要資源。”
目前，我國馬鈴薯種植區(qū)域化格局已基本形成，根據(jù)氣溫、降水、土壤類型等自然條件的不同，一般會(huì)被劃分為北方一作區(qū)、西南混作區(qū)、中原間作區(qū)和南方冬作區(qū)4個(gè)區(qū)域，這4個(gè)區(qū)域的馬鈴薯錯(cuò)季上市，相互補(bǔ)充，基本能滿足我國馬鈴薯的消費(fèi)需求。
馬鈴薯不僅有豐富的營養(yǎng)價(jià)值，還有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，幾乎是全能的作物。但近些年，它在科研方面的進(jìn)步，相對(duì)來講并不像其他的作物那么快。關(guān)于這一點(diǎn)，盧肖平也給出了非常專業(yè)的見解。
“首先這是由認(rèn)識(shí)問題和習(xí)慣問題造成。中國人大多習(xí)慣把米飯和面食當(dāng)主食，但很少人會(huì)把土豆作為主食。老百姓重視程度不一樣，國家對(duì)此的投入自然也會(huì)有差異。在科研領(lǐng)域以及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，對(duì)比其他作物，國家對(duì)土豆的研究投入相對(duì)比較小。水稻和小麥全國有很多研究所，有非常龐大的研究隊(duì)伍，可土豆到現(xiàn)在為止，還沒有一個(gè)國家級(jí)的馬鈴薯研究所，這也是馬鈴薯在科研上突破滯后的重要原因之一。”
隨后，盧肖平還談到了馬鈴薯的分子育種和預(yù)育種等新穎的育種技術(shù)。
馬鈴薯的生產(chǎn)過程，是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過程。和其它谷物吃的是種子不同，人們消費(fèi)的是它的根莖。而從專業(yè)的角度來講，馬鈴薯的薯塊是作物的營養(yǎng)器官，并不是種子。這個(gè)不同就帶來了一系列的不同，馬鈴薯，包括甘薯都屬于無性繁殖的作物。也就是說老百姓和農(nóng)民可以自留種子（也可稱種薯），不需要通過商業(yè)化途徑去專門購買經(jīng)過優(yōu)化（指脫毒）以后的優(yōu)質(zhì)種子（種薯）來種植。這樣雖然更方便，但也帶來了一系列的問題——包括病蟲害的問題，產(chǎn)量下降的問題等等，這都是限制和阻礙產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的原因。
近年發(fā)展較快的分子育種技術(shù)以及預(yù)育種技術(shù)，在馬鈴薯的種植上也在逐步應(yīng)用和普及。
“分子育種技術(shù)是基因從分子層面上來設(shè)定目標(biāo)，找出我們育種的方向。所以這樣就產(chǎn)生了預(yù)育種的概念，我們可以人為地在育種之前就設(shè)計(jì)出需要的品種與特點(diǎn)，這樣就需要在它的上游——即種子資源上進(jìn)行積累。這也是為何種子會(huì)被稱作為‘農(nóng)業(yè)的芯片’。”
栽培馬鈴薯，基本是依靠薯塊進(jìn)行無性繁殖的同源四倍體。但由于四倍體遺傳的復(fù)雜性，馬鈴薯的遺傳改良進(jìn)程緩慢。而二倍體馬鈴薯遺傳資源豐富、基因組相對(duì)簡單，開展二倍體馬鈴薯雜交育種將極大助力馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
然而，馬鈴薯在生理上具有兩大特點(diǎn)，一是自交不親和，二是自交衰退，那么利用野生二倍體馬鈴薯種質(zhì)資源的一些抗逆優(yōu)勢(shì)，加上分子育種技術(shù)，在基因?qū)用嫔线M(jìn)行再組合和優(yōu)化，使之克服馬鈴薯的自交不親和和衰退問題，則是二倍體育種的真正目的，當(dāng)然也是在實(shí)生種子利用方面的挑戰(zhàn)和突破點(diǎn)。
對(duì)此，盧肖平說道：“如何把四倍體的馬鈴薯改造成二倍體，并利用它的種子來播種，已經(jīng)成為了國內(nèi)馬鈴薯育種技術(shù)上比較前沿、前端的科研部分。近年，中國農(nóng)科院的團(tuán)隊(duì)推出了‘優(yōu)薯計(jì)劃’來專門研究這方面的技術(shù)，并取得了一定的突破。”
馬鈴薯的育種發(fā)展，既是保證中國糧食安全的重要組成部分，也是豐富老百姓飲食多樣性的關(guān)鍵所在，更是人們改善生活品質(zhì)的必備元素。未來，我們寄望于國內(nèi)農(nóng)業(yè)科研工作者在相關(guān)領(lǐng)域上繼續(xù)取得突破，同時(shí)加強(qiáng)國際之間的交流與合作，一起把馬鈴薯育種，把整個(gè)農(nóng)業(yè)發(fā)展推向一個(gè)更高的發(fā)展階段。
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