新時代“救世主”土豆

郭　鑫

土豆——風景獨好

古老的馬鈴薯是個深藏不露的家伙。這種8000年前誕生于南美安第斯山脈的塊莖植物，如今已征服了整個地球。從爪哇的赤道高原到印度的亞熱帶平原，再到烏克蘭的溫帶大草原，到處都有屬于它的領地。在目前世界谷物價格飛漲的情況下，馬鈴薯種植完全可以成為抑制農產品漲價和對抗饑荒的主要手段。這再正常不過了，因為自打16世紀西班牙人把馬鈴薯帶回歐洲，這種塊莖植物已逐漸發(fā)展為世界第四大農作物，產量僅次于玉米、小麥和水稻。2007年全球馬鈴薯種植面積達1900萬公頃，產量為3.21億噸。令人稱道的是，2005年，該作物在發(fā)展中國家的產量首次超過了發(fā)達國家。僅用了20年，發(fā)展中國家馬鈴薯產量在世界總產量中所占比例就從20％攀升到了52％中國作為馬鈴薯的最大生產國，與印度和俄羅斯一道占據(jù)了40％以上的世界市場份額。

馬鈴薯在全世界這一驚人的擴張有著多方面的原因。首先，容易種植。種馬鈴薯不需要任何特殊技術，也不會與傳統(tǒng)的糧食種植爭地。在旱季，只需適當灌溉，馬鈴薯即能茁壯生長，從而給種植者帶來額外的收益。更值得一提的是，馬鈴薯可食用部分達85％(谷物只有50％)，具有不容忽視的營養(yǎng)價值?！榜R鈴薯單位占地時間——即單位栽培時間，尤其是單位吃水時間的營養(yǎng)物質產量在所有蔬菜中遙遙領先。”農業(yè)無國界協(xié)會的貝爾納·儒昂(Bernard Jouan)總結道。而且人類對馬鈴薯的熱情還遠未終結，原因在于馬鈴薯多為本地生產，價格穩(wěn)定。這在當前谷物價格遭氣候變暖、生物燃料強勁需求以及投機炒作等因素影響而迅速飆升(3年間小麥價格上漲了181％)，以致30余個國家甚至出現(xiàn)饑民暴動的局勢，真可謂“風景獨好”。

具備了這么多優(yōu)點，馬鈴薯完全應當在應對糧食危機的戰(zhàn)斗中大顯身手，要知道這一危機還在隨著世界每年1億的新增人口而不斷加劇。但有一個前提，馬鈴薯必須擺脫困擾它的寄生病害，其中最危險也最難對付的無疑是霜霉病。馬鈴薯初到歐洲時遭受了冷遇，直到18世紀70年代，饑荒席卷了歐洲大部，它才開始被廣泛種植。然而成功背后是先天不足。在美洲大陸發(fā)現(xiàn)的約200種野生薯種中，惟獨馬鈴薯(SOIanum tuberosum)一種在全球散播開來，人們根據(jù)它培育出了許多變種?？墒怯邢薜幕蚨鄻有允顾鼈兪执嗳?，一棵植株染病，便會立即殃及其他檀株。一個多世紀的抗霜霉斗爭

1844年，當來自墨西哥的霜霉病登陸歐洲時就發(fā)生了這樣的災難。疾病在歐洲大陸的農田里迅速蔓延。從1845年到1848年，饑餓甚至奪走了100萬愛爾蘭人的生命(馬鈴薯是愛爾蘭人的主要食品)，并導致另外100萬人逃荒去了美洲。自此，人類與霜霉病的斗爭就不曾停止過。在濕潤溫暖(15～25℃)的氣候條件下，導致霜霉病的致病疫霉(Phvt013hthorainfestans)會大量繁殖。這是一種狀如真菌而生物特征更接近藻類的卵菌(oomycete)，它首先侵蝕植物的葉片，從葉片細胞中汲取養(yǎng)分后增殖，新生的孢子會隨著雨水灑落到土壤中，進而感染馬鈴薯塊莖。次年，倘若誤將被感染的塊莖用作種苗，或是任其遺留在田地或田地附近的垃圾中，又將不可避免地引發(fā)新一輪傳染。

為了對付這一病害，人們于19世紀80年代研制出第一批殺真菌劑。“遺憾的是，它們的缺陷也很明顯。”法國國家農學研究院《INRA》霜霉病專家迪蒂?！ぐ驳吕镂?DidierAndrlvon)解釋道，“它們只有預防功效，只能阻止孢子在已施藥的植物表面生長，這就意味著要對植物從發(fā)芽到收獲全過程中每一片新長出的葉子噴藥。”不消說，這樣的成本太高了?！叭缃裎覀內匀灰l繁施藥，每年15到20次。然而即便如此，一旦有機可乘，霜霉病還是能輕而易舉地鉆空子?！憋@然，將之作為長期策略是不現(xiàn)實的，更何況殺蟲劑本身現(xiàn)已遭到諸多質疑。基于此，科學家們將注意力轉向了創(chuàng)造新的雜交薯種上，即利用安第斯野生薯種的豐富基因，修復傳統(tǒng)馬鈴薯品種及類似薯種的“天然”抗霜霉病能力。在法國國家農學研究院一處基地的試驗田及實驗室中，存有馬鈴薯32個品種、1000個不同變種的10000個基因型。研究人員試圖通過連續(xù)地雜交，得到一些能夠繼承野生馬鈴薯優(yōu)良品質而又擺脫它們先天缺陷的新品種。

同源充足基因

不過任何與馬鈴薯沾邊的事都不容易!馴化的馬鈴薯是四倍體(具有四套染色體)，而多數(shù)野生馬鈴薯是二倍體(兩套染色體)。另外，同一變種內部無法自身配種。更主要的是，每年只能配種一次，這便注定馬鈴薯雜交育種是一項長期而艱巨的任務。盡管1949年以來，科學家們克服重重困難，成功地將一些抗病基因移植到了馴化馬鈴薯身上，然而一旦走出試驗田，所有嘗試都以失敗告終，每種防御很快就被致病疫霉輕松攻破?！?至5年內，寄生病害就能完全適應新的形勢?！钡系侔！ぐ驳吕镂闹赋?。