如今的科技發展可以做到這一點。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，在口感上又會發生什么樣的變化呢？何時能用上馬鈴薯種子呢？

      央視節目《透視新科技》四集系列片《育種新說》第二集“馬鈴薯的新生”邀請到中國農業科學院深圳農業基因組研究所研究員黃三文和中國農業科學院研究員王韌，為大家帶來詳細介紹。

      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為四倍體，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，很難保持優良性狀。

      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？

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

      然而傳統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。

▲“優薯1號”

      種子繁殖馬鈴薯有哪些優勢？

      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，而當地沒有鐵路，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、和傳統種植方式相比，使用種子繁殖能夠節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。

      “優薯1號”表現如何？

      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“優薯1號”在田間實驗中表現出色。

      它的畝產量高，和傳統品種接近，在2.5-3噸/畝，具有顯著的產量雜種優勢。

      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。

      據規劃，“優薯計劃”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”將分別解決產業化涉及的關鍵問題，開始小規模推廣，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

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