加拿大馬鈴薯品種繁育與種薯生產(chǎn)概況

秦玉芝，劉明月，熊興耀,2*

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院,湖南長沙410128；2.中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所，北京100081)

產(chǎn)業(yè)開發(fā)

加拿大馬鈴薯品種繁育與種薯生產(chǎn)概況

秦玉芝1，劉明月1，熊興耀1,2*

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院,湖南長沙410128；2.中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所，北京100081)

加拿大是全球主要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)國和出口國之一，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)達。依托國家高強度農(nóng)業(yè)科研投入、嚴格的品種繁育與釋放程序，完備的種薯生產(chǎn)與質(zhì)量安全保障體系，加拿大馬鈴薯產(chǎn)品與種薯質(zhì)量一直位居世界前列。本文從馬鈴薯研究與發(fā)展體系、品種繁育與釋放體系和種薯生產(chǎn)與質(zhì)量安全保障體系等方面對加拿大馬鈴薯產(chǎn)業(yè)進行分析，希望能為中國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有益的啟示。

加拿大；馬鈴薯，品種繁育；種薯生產(chǎn)

加拿大馬鈴薯生產(chǎn)居世界第12位，整個馬鈴薯產(chǎn)業(yè)每年為加拿大農(nóng)業(yè)食品業(yè)創(chuàng)造超過60億加元的利潤，占到加拿大蔬菜產(chǎn)業(yè)利潤的60%。加拿大全國馬鈴薯產(chǎn)量的60%以上來自東部主產(chǎn)區(qū)，其中約有25%～30%的馬鈴薯生長在愛德華王子島省（Prince Edward Island），是全省2000個農(nóng)場最重要的收入來源。其次就是新不倫瑞克（New Brunswick）、魁北克（Québec）和安達略?。∣ntario）。曼尼托巴（Manitoba）和阿爾伯塔省是中部平原地區(qū)的馬鈴薯生產(chǎn)大?。ˋlberta），其他地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量的總和只占到全國馬鈴薯總產(chǎn)量的5%以下（圖1）[1]。

加拿大為馬鈴薯出口大國，出口前6名的省是曼尼托巴、愛德華王子島、阿爾伯塔、新不倫瑞克、安達略和魁北克省（表1）。主要出口美國，其次是拉丁美洲各國，2007年以來對墨西哥的出口量增加了47%。對亞洲的出口量相對平穩(wěn)，除日本和沙特阿拉伯市場有所萎縮外，對印度尼西亞、菲律賓和澳大利亞等國的出口量增加（表2）。加拿大生產(chǎn)的馬鈴薯中50%用于薯條薯片加工，鮮食占35%，種薯生產(chǎn)的比重是15%。各主產(chǎn)地區(qū)產(chǎn)業(yè)比重不同，東西部用于加工的比重為50%～70%，種薯生產(chǎn)占20%～25%；中部產(chǎn)區(qū)以鮮食為主（60%～70%），種薯生產(chǎn)僅占5%～10%[1]。

圖1 加拿大馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)分布Figure 1Distribution of Canadian potato production area

1 加拿大馬鈴薯研究發(fā)展體系

加拿大非常重視農(nóng)業(yè)科學研究，農(nóng)業(yè)科研的投入在發(fā)達國家中處于較領(lǐng)先的位置，農(nóng)業(yè)科研強度（ARI，即用于農(nóng)業(yè)科研的費用占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值之比）一直大于2%。加拿大農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)食品部科學研究院下轄19個研究中心，承擔整個加拿大農(nóng)業(yè)科技50%的研究課題[1]。

最大的馬鈴薯綜合科研機構(gòu)是位于新布倫瑞克省費雷德里克頓（Fredericton）的加拿大農(nóng)業(yè)及農(nóng)業(yè)食品部（Agriculture and Agri-Food Canada，AAFC）馬鈴薯研究中心。該中心研究內(nèi)容涉及馬鈴薯生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，包括品種選育、肥料的有效利用、病蟲害機理與綜合防治、食品開發(fā)、食品安全等。位于阿爾伯塔省萊斯布里奇的馬鈴薯萊斯布里奇研究站（Lethbridge Research Center,AAFC），和位于紐芬蘭-拉布拉多省（Newfoundland and Labrador）圣約翰的圣約翰實驗室（St.John's Research Center， AAFC），則主要進行馬鈴薯癌腫病和胞囊線蟲診斷。加拿大食品檢驗署（Canadian Food Inspection Agency，CFIA）管轄的夏洛特敦實驗室（Charlottetown Research Center，CFIA）為CFIA種植馬鈴薯計劃提供檢測和參考資料，同時開展馬鈴薯檢疫性細菌病、病毒病研究。以上聯(lián)邦農(nóng)業(yè)部的主要馬鈴薯研究機構(gòu)，與側(cè)重應(yīng)用研究工作的各省農(nóng)業(yè)廳、農(nóng)業(yè)大專院校、工業(yè)企業(yè)和種植農(nóng)場，以及私人育種家共同形成了加拿大馬鈴薯密切配合的產(chǎn)業(yè)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)。

2 加拿大馬鈴薯品種繁育體系

加拿大的馬鈴薯育種緊緊圍繞市場對品種的要求進行：抗病、適于加工品質(zhì)要求的早或中熟品種。截止2012年3月，加拿大馬鈴薯注冊品種超過189個，其中1∕3以上由AAFC下屬的費雷德里克頓馬鈴薯研究中心、圣約翰實驗室、萊斯布里奇研究站和圭爾夫馬鈴薯研究中心的馬鈴薯育種家釋放。在加拿大育成1個馬鈴薯品種大約需要12～15年，入選親本材料經(jīng)過嚴格的病害檢測后，進行常規(guī)的品種間雜交（主要方式），或進行四倍體與二倍體近緣栽培種間的雜交、單細胞培養(yǎng)（輔助方式）。F1代株系實行混選，之后依次進行無性單株系6株，10株，100株目標性狀選育，入選品系參加各省的區(qū)域試驗，再進行1～2年的市場試銷預(yù)測，最后向聯(lián)邦政府農(nóng)業(yè)部申請登記為推廣品種，進入原種繁殖階段。

表1 加拿大馬鈴薯主產(chǎn)省分年度出口額Table 1Annual exports of main potato producing provinces in Canada

表2 加拿大馬鈴薯前10位主要出口市場的出口額Table 2Exports of top 10 potato export markets of Canada

AAFC的馬鈴薯研究中心每年完成對12萬個株系的篩選后，確定10～15個新品種向市場公開釋放。在收獲季節(jié)以種植地開放日（Annual field days），產(chǎn)業(yè)會議（Industry meetings）和馬鈴薯新品種展銷會（Potato Selection Release Open House）等不同形式向種植農(nóng)場主、營銷商和加工企業(yè)主公開展銷、推介新品種。與會者可通過繳費100加元∕個，申請品種第一階段的非專一（No-exclusive）種植或加工試驗，為期2年，完成后，可競標取得品種1～3年的專一（Exclusive）性深入試驗。下一階段就可與研發(fā)單位簽訂種植、加工許可協(xié)定，包括品種登記與保護，最后方可進行商品化種植和生產(chǎn)[1]。

育種家和育種農(nóng)戶除了使用自己擁有的材料進行育種外，還可向加拿大各級馬鈴薯種質(zhì)繁育中心申請使用馬鈴薯資源。加拿大馬鈴薯種質(zhì)繁育中心的資源實行對外開放，凡是檢測合格入庫的資源進行獨立標號，以試管薯、試管苗和資源圃三種形式保存，期間例行抽查檢測。提供做雜交組合的親本材料不允許帶有目前加拿大嚴格防治的病害PVY、PVS、PVX、PVA、PVM、PLRV、PLCV、BRR和環(huán)腐病等。所有資源的主要性狀與系譜建立專門數(shù)據(jù)庫，提供在線查尋。

3 加拿大馬鈴薯種薯生產(chǎn)體系

加拿大種薯生產(chǎn)體系健全，種薯繁育技術(shù)措施配套，檢驗制度嚴格，病毒與真細菌病害的鑒定技術(shù)先進，使其成為世界著名的種薯輸出國之一。加拿大種薯生產(chǎn)實行國家認證制度。全國認證的種薯生產(chǎn)面積在2.6萬hm2左右，種薯產(chǎn)量前10名的品種有：‘Russet Burbank’，‘Shepody’，‘Superior’‘Yukon Gold’，‘Goldrush’，‘Chieftain’，‘Norland’，‘Atlantic’，‘RussetNorkotah’和‘Kennebec’。76%以上種薯產(chǎn)自愛德華王子島、新布倫瑞克、阿爾伯塔和曼尼托巴四省，其中全國種薯出口量的90%產(chǎn)自愛德華王子島和新布倫瑞克兩省。

加拿大種薯生產(chǎn)分為7級:原原種（Pre-elite），一級原種（EliteⅠ），二級原種（EliteⅡ），三級原種（EliteⅢ），四級原種（EliteⅣ），基礎(chǔ)種（Foundation）和合格種（Certified）。合格種只能用于生產(chǎn)。加拿大種薯生產(chǎn)農(nóng)場分為3類，A類：生產(chǎn)種薯（原種）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代的原種場；B類：允許生產(chǎn)原種Ⅲ、Ⅳ代種薯；C類：生產(chǎn)基礎(chǔ)種薯和合格種薯。種植者的責任包含：按國家統(tǒng)一種薯生產(chǎn)體系，和省份統(tǒng)一檢驗標準進行馬鈴薯種薯生產(chǎn)，確保種薯來自官方渠道，履行提交申請，要求進行種薯檢驗和鑒定的義務(wù)，確保種植的莊稼和設(shè)備得到良好的管理，以符合加拿大食品檢驗署的要求，保持生產(chǎn)和銷售記錄，保持品種的純度和統(tǒng)一性。所有種薯生產(chǎn)相關(guān)信息，包括級別證明、田間檢驗結(jié)果、實驗室檢驗結(jié)果、標簽和發(fā)運證書的頒發(fā)、譜系檢索等，通過加拿大種薯認證方案（付費申請進入，50美元申請費，每公頃20美元），都將進入MCAP數(shù)據(jù)庫，每塊地和批次都通過唯一認證號碼來標識（圖2）[2]。

圖2 種薯認證號碼Figure 2Seed potato certification number

A類生產(chǎn)種薯農(nóng)場如始建于1965年，屬于新布倫瑞克省農(nóng)林水產(chǎn)漁業(yè)部（NBDAAF）的加拿大Bon Accord馬鈴薯原種中心（BAESPC），位于海拔300 m的山區(qū)，具備優(yōu)越的馬鈴薯生產(chǎn)和隔離條件，中心占地約405 hm2,其中101 hm2進行馬鈴薯原種實際生產(chǎn)，其余的是用于隔離的林地，嚴格實行馬鈴薯、燕麥、牧草三年輪作制。每年AAFC，CFIA，NBDAAF向BAESPC經(jīng)理提供市場趨勢報告，企業(yè)需求信息，并建議種薯繁殖的品種類別和規(guī)模。弗雷德里克頓的馬鈴薯繁育中心（PPC）專門為BAESPC提供用于擴繁的試管苗和試管薯。試管苗和試管薯首先在BAESPC的智能溫室內(nèi)進行核心級（Nuclear stock）微型薯的繁殖，收獲的塊莖繼續(xù)于智能溫室生產(chǎn)原原種（Pre-elite），原原種用于田間繁殖I級原種（Elite I）和II級原種（Elite II）。每年BAESPC將大部分的高級別原種出售給B類種薯種植場進行后續(xù)種薯生產(chǎn)。

4 加拿大馬鈴薯質(zhì)量安全保障體系

加拿大是全球主要的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)國和出口國之一，其農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)達不僅依靠豐富的自然資源，還得益于其完備的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障體系[2-6]。馬鈴薯品質(zhì)的好壞和產(chǎn)量高低關(guān)鍵在種薯。加拿大馬鈴薯種薯繁育中嚴格的質(zhì)量監(jiān)測制度是有力保障。不僅對不同級別種薯的種植環(huán)境有明確要求和規(guī)定，加拿大食品檢驗機構(gòu)（CFIA）在種薯生長季節(jié)至少進行2次全面的病害發(fā)生情況檢測與預(yù)警。嚴格實行易感PVY的‘Calwhite’，‘Russet Norkotah’，‘Shepody’等品種的原原種和其原種I代種薯的獨立區(qū)域隔離種植制度，并定期田間取樣進行病毒檢測。生長季節(jié)主要利用黃盤全程進行蚜蟲監(jiān)測，結(jié)合噴施除草劑，殺真菌劑和油制劑等進行藥劑預(yù)防，確保無病毒健康馬鈴薯種薯生產(chǎn)。

加拿大馬鈴薯原原種必須在受到保護的環(huán)境里生長，生長期必須至少檢驗一次，目測沒有混雜，沒有疾病，繁殖原原種前12個月內(nèi)進行過檢測，并且BRR，PSTVd，PVA，PVM，PVS，PVX，PVY，PLRV，PMTV和PotLV（RLSV）檢測結(jié)果呈陰性。原種來自原原種級別的種薯或等同級別的種薯，要求實行2～3年輪作制種植，至少檢驗兩次，在所有檢驗過程中目測沒有病害，最后檢驗時目測沒有混雜。原種Ⅰ代（Elite I）的生產(chǎn)，生長季節(jié)要求進行三次田間病害檢驗，第一次是馬鈴薯的現(xiàn)蕾期(早花期)，第二次是花后期，第三次是馬鈴薯地上部分枯死之前進行。原種Ⅰ代的田間病株率必須是0，原種Ⅱ代（EliteⅡ）的生產(chǎn)與原種Ⅰ代的生產(chǎn)相同。原種Ⅲ代的生產(chǎn)，生長季節(jié)要求進行三次田間檢驗,病株率嚴格控制在0.25%,雜株為0?；A(chǔ)種薯的生產(chǎn)，生長季節(jié)要求進行兩次田間檢驗，病株率嚴格控制在0.5%以下，雜株為0。合格種薯的生產(chǎn)，生長季節(jié)要求進行二次田間病害檢驗，病株率嚴格控制在2%以下，雜株0.1%。以上各級別的馬鈴薯種薯生產(chǎn)中要求環(huán)腐病、PSTV病毒病的感病率均為0級（表3）[2,4]。

表3 加拿大種薯鑒定體系的耐受性要求Table 3Potato seed identification system of tolerance in Canada

加拿大食品檢驗署（CFIA）是聯(lián)邦政府規(guī)模最大的執(zhí)法機構(gòu)，CFIA實驗室是其行政執(zhí)法的重要技術(shù)支撐[5,7]，為CFIA種植馬鈴薯計劃提供檢測和參考資料，開展馬鈴薯檢疫性細菌病、病毒病研究。圣約翰實驗室則主要從事馬鈴薯癌腫病和胞囊線蟲診斷。

此外各省還有CFIA批準建立的對聯(lián)邦內(nèi)馬鈴薯種植戶聯(lián)盟負責的非盈利機構(gòu)，農(nóng)業(yè)認證服務(wù)協(xié)會（Agricultural Certification Services Inc，ACS)。ACS主要職責是通過嚴格的程序化的種薯質(zhì)量監(jiān)測，市場供需調(diào)查，保證馬鈴薯種薯安全生產(chǎn)，確保馬鈴薯優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)；根據(jù)企業(yè)需求推薦種植品種與建議種植規(guī)模，降低馬鈴薯種植風險，并獲得最大化的市場盈利。對聯(lián)邦內(nèi)馬鈴薯種植戶聯(lián)盟負責[1,7]。

5 啟示

中國作為世界上最大的馬鈴薯生產(chǎn)國，目前仍然存在健全的脫毒種薯檢測、監(jiān)督和管理體系缺乏等問題，雖然馬鈴薯種植規(guī)模很大，但生產(chǎn)中脫毒種薯的應(yīng)用比例低。同時生產(chǎn)中仍較多采用人工栽培，種植粗放，生產(chǎn)效率低下，馬鈴薯單產(chǎn)水平維持在14 t∕hm2，因而未達到世界馬鈴薯產(chǎn)量的平均水平。

隨著國際交流的日益頻繁，中國馬鈴薯育種技術(shù)和水平與發(fā)達國家之間的差距不斷縮小。在這種情況下中國與發(fā)達國家相比，脫毒種薯的生產(chǎn)與應(yīng)用水平差距顯著。要縮短這一差距，可以從以下幾方面作出努力：一是通過實行種薯生產(chǎn)者和生產(chǎn)地的國家認證制度，建立和完善包括種薯繁育、脫毒、種薯質(zhì)量標準、質(zhì)量監(jiān)督與檢測在內(nèi)的脫毒種薯生產(chǎn)體系，解決種薯生產(chǎn)質(zhì)量問題。二是加強不同地形地貌適用型的機械化創(chuàng)新，逐步實現(xiàn)機械化作業(yè)；研究、推廣自動化、科學化測土配方施肥；解決病蟲害防治的全程監(jiān)控等技術(shù)難題，提高生產(chǎn)效率。

致謝：

中華人民共和國農(nóng)業(yè)部的派遣與資金支持；加拿大AAFC馬鈴薯研究中心的邀請；加拿大AAFC馬鈴薯研究中心病理研究室的聶先舟博士；育種部的Agnes Murphy女士、Benoit Bizimungu先生；分子生物學實驗室的David De Koeyer和Helen Tai博士；加拿大NBDAA的技術(shù)主管Terry Brodie女士；加拿大BAESPC的園藝師Brian DuPlessis先生；加拿大ACS負責人Mathuresh Singh先生；北美著名馬鈴薯育種家George Tai先生、Hielke De Jong先生；PEI著名的馬鈴薯病蟲專家和私人育種家Robert Coffin夫婦，加拿大CFIA的Sean Li博士等，在上述部門和專家學者的幫助下，筆者一行人圓滿完成了對加拿大馬鈴薯繁育體系的訪問。

[1]Agriculture and Agri-Food Canada.Canadian potatoes[EB∕OL]. (2011-08-11)[2014-02-14].http:∕www.marquecanadabrand.agr. gc.ca∕fact-fiche∕4691-eng.htm.

[2]Canadian Food Inspection Agency.PI-005:Chapter 5-Seed potato crop inspection 4.0 application for seed potato crop inspection[EB∕OL].(2014-02-12)[2014-02-14].http:∕www. inspection.gc.ca∕plants∕potatoes∕guidance-documents∕pi-005∕chapter-5∕eng∕1383761839133∕1383762066614?chap=10#s1c10.

[3]Canadian Food Inspection Agency.PI-009:Seed potato tuber inspection procedure[EB∕OL].(2013-11-22)[2014-02-14].http:∕www.inspection.gc.ca∕plants∕potatoes∕guidance-documents∕pi-009∕eng∕1383933490053∕1383934020925?chap=1.

[4]朱世峰,曲振士,楊艾茹.加拿大的馬鈴薯種薯檢測體制及技術(shù)[J].種子世界,1993(9):34-36.

[5]葉苗.加拿大農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全保障體系研究[J].世界農(nóng)業(yè),2013 (4):7-10.

[6]李陽,李玉,成余捷.加拿大農(nóng)業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全考察報告[J].農(nóng)場經(jīng)濟管理,2007(1):19-21.

[7]解衛(wèi)華,汪云崗,俞開錦.加拿大有機農(nóng)業(yè)的發(fā)展及啟示[J].中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃,2010,31(3):81-85.

Survey on Potato Breeding and Seed Production in Canada

QIN Yuzhi1,LIU Mingyue1,XIONG Xingyao1,2＊
(1.College of Horticulture and Landscape,Hunan Agricultural University,Changsha,Hunan 410128,China；2.Institute of Vegetables and Flowers,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China)

Canada is one of the main agricultural production and export countries in the world due to its developed agricultural industry.Canada can produce the world's best potato products and seed potatoes,relying on the national high strength of agricultural scientific research investment,strict variety breeding and release program,and complete seed potato production and quality safety guarantee system.The analysis of Canada potato industry from the aspects of research and development system,potato variety breeding and release system,and seed production and quality safety guarantee system wereintroducedinthispaper,hopingtoprovidebeneficialinspirationforChinapotatoindustrydevelopment.

Canada;potato;breeding;seed potato production

S532

B

1672－3635（2014）02-0117-06

2014-02-15

948項目國外優(yōu)異和特色作物種質(zhì)資源引進與利用（2011-G2-12）；“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計劃課題馬鈴薯綜合育種技術(shù)研究與新品種選育（2012BAD02B05-8）；農(nóng)業(yè)部馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學家基金（CARS-10-P19）。

秦玉芝（1971-），女，副教授，博士，主要從事馬鈴薯遺傳育種研究。

熊興耀，教授，主要從事園藝作物優(yōu)異資源研究與利用，E-mail:xiongxingyao@126.com。