中國馬鈴薯種薯生產(chǎn)及質(zhì)量控制

邱彩玲，申 宇，高艷玲，范國權(quán)，張 抒，

張 威，馬 紀，王紹鵬，張靜華，胡林雙，呂典秋

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院植物脫毒苗木研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部脫毒馬鈴薯種薯質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心，黑龍江 哈爾濱 150086）

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是人們非常喜愛的一種糧菜兼用作物，在世界范圍內(nèi)廣泛種植。但與其他常規(guī)的種子繁殖作物不同的是，在生產(chǎn)上通常采用塊莖無性繁殖，而不用生物學種子——實生種子繁殖。長期的無性繁殖通常會導致一些病害的累積和延續(xù)，降低種性，使馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)下降。本文針對馬鈴薯獨有的特點，綜述了馬鈴薯種薯的發(fā)展歷程、生產(chǎn)模式、質(zhì)量控制以及中國馬鈴薯種薯生產(chǎn)中存在的問題等，以期為從事相關(guān)工作的人員提供參考。

1 馬鈴薯種薯發(fā)展歷程

1.1 世界馬鈴薯種薯發(fā)展歷程

馬鈴薯原產(chǎn)于氣候冷涼的南美安第斯山區(qū)，栽培歷史已逾7 000年[1]。種植馬鈴薯的國家和地區(qū)已有150余個，分布區(qū)域僅次于玉米[2]。隨著馬鈴薯種植面積的不斷擴大，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了馬鈴薯的退化現(xiàn)象，表現(xiàn)為：隨著馬鈴薯播種代數(shù)的增加，植株變得越來越矮小，葉片皺縮、花葉，莖稈變得細弱，塊莖變小，龜裂等，導致產(chǎn)量越來越低，品質(zhì)變劣。為此，許多專家、學者針對該現(xiàn)象開展了許多研究，并提出了一些馬鈴薯種薯退化學說，歸納起來主要有以下3類：高溫學說、衰老學說和病毒學說[3]。其中，病毒學說認為馬鈴薯種性退化是由病毒引起的。該學說在后期的種薯生產(chǎn)中也得到了充分證明，并以此學說為基礎(chǔ)開展了種薯的生產(chǎn)技術(shù)研究。20世紀60年代末期，人們開始采用熱療法和分生組織培養(yǎng)的方式脫除病毒，生產(chǎn)脫毒馬鈴薯種薯。與此同時，實驗室檢測病毒的能力也開始形成。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，20世紀80年代中期，誕生了酶聯(lián)免疫吸附測定法，該檢測方法使馬鈴薯種薯病原物的檢測變得非常便捷[4]，從而推動了馬鈴薯脫毒技術(shù)的發(fā)展，促進了脫毒種薯的普及。

目前，在馬鈴薯種薯生產(chǎn)比較發(fā)達的國家（如荷蘭、英國、比利時）脫毒馬鈴薯種薯質(zhì)量檢測手段已經(jīng)非常先進，檢測技術(shù)也隨著科技的發(fā)展更新?lián)Q代，越來越快捷、靈敏、可靠?，F(xiàn)在，馬鈴薯種薯的檢測參數(shù)非常全面，基本涵蓋了影響馬鈴薯種薯質(zhì)量的真菌病害、細菌病害、病毒病、類病毒病、植原體以及部分有害昆蟲等。更為重要的是，馬鈴薯種薯產(chǎn)業(yè)發(fā)達的國家或地區(qū)的馬鈴薯種薯都已經(jīng)實行了嚴格的質(zhì)量檢測認證制度，未經(jīng)認證的種薯不允許銷售。他們擁有經(jīng)過政府授權(quán)的權(quán)威檢測認證機構(gòu)，如荷蘭的農(nóng)業(yè)種子和馬鈴薯種薯檢測服務(wù)公司（Dutch General Inspection Service for Agricultural Seed and Seed Potatoes，NAK）、蘇格蘭的蘇格蘭農(nóng)業(yè)科學與咨詢局（Science and Advice for Scottish Agriculture， SASA）、比利時的食品鏈安全局（Federal Agency for the Safety of the Food Chain，F(xiàn)ASFC）[5]。全面的檢測參數(shù)、先進的檢測手段加上嚴格的質(zhì)量檢測及認證制度，能夠保證脫毒馬鈴薯種薯的質(zhì)量，維護種薯市場的穩(wěn)定。

1.2 中國馬鈴薯種薯發(fā)展歷程

中國由于戰(zhàn)爭、經(jīng)濟等歷史原因，馬鈴薯種薯方面的研究工作起步較晚。直到20世紀70年代，中國才開始脫毒馬鈴薯種薯生產(chǎn)技術(shù)的研究。吉林農(nóng)業(yè)大學、遼寧省農(nóng)業(yè)科學院和黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院克山農(nóng)業(yè)科學研究所等對馬鈴薯莖尖分生組織培養(yǎng)技術(shù)進行了初步試驗，并取得了成功。中國馬鈴薯種薯生產(chǎn)一般認為是從1974年莖尖組織培養(yǎng)技術(shù)成功和生產(chǎn)脫毒種薯開始的。此后，中國科學院植物研究所、中國科學院動物研究所、黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院克山農(nóng)業(yè)科學研究所、內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市農(nóng)業(yè)科學研究所和內(nèi)蒙古大學等單位合作進行了脫毒與病毒檢測技術(shù)的研究，從而使中國的脫毒馬鈴薯種薯生產(chǎn)技術(shù)由試驗研究進入到了生產(chǎn)示范階段。在這些工作的基礎(chǔ)上，中國于1976年在內(nèi)蒙古自治區(qū)建立了中國第一個馬鈴薯脫毒原種場[6,7]。20世紀80年代末期，隨著脫毒種薯生產(chǎn)優(yōu)勢的不斷顯現(xiàn)，越來越多的人認識到了脫毒馬鈴薯種薯的增產(chǎn)價值，并開始使用脫毒馬鈴薯種薯，脫毒馬鈴薯種薯開始在中國大多數(shù)地區(qū)廣泛推廣使用[8]。隨后，許多大型的馬鈴薯種薯生產(chǎn)企業(yè)也應(yīng)運而生，如北京希森馬鈴薯產(chǎn)業(yè)股份公司、雪川農(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司以及內(nèi)蒙古坤元太和農(nóng)業(yè)科技有限公司，中國的脫毒馬鈴薯種薯生產(chǎn)進入了一個新的階段。2016年中國將馬鈴薯列為主糧作物，并計劃到2020年將馬鈴薯種植面積擴大到667萬hm2以上[9-11]，更加促進了中國馬鈴薯脫毒種薯的發(fā)展。此外，中國也出臺了一系列的優(yōu)惠政策鼓勵馬鈴薯脫毒種薯的推廣應(yīng)用[12]。然而，由于中國馬鈴薯種薯質(zhì)量檢測工作起步較晚，與荷蘭等發(fā)達國家相比，在馬鈴薯種薯質(zhì)量檢測上還有很長的路要走，檢測技術(shù)有待提高，質(zhì)量監(jiān)督亟待加強。

2 馬鈴薯種薯生產(chǎn)

在20世紀初開始認識到馬鈴薯退化的現(xiàn)象后，人們便著手開始生產(chǎn)馬鈴薯種薯。最初的20年，種薯生產(chǎn)的一般過程為系選、指數(shù)法、單種、去雜、衛(wèi)生消毒和使用冬季測定小區(qū)等[4]，但這些方法對病害難以控制。20世紀60年代末期出現(xiàn)了應(yīng)用熱療和分生組織的組織培養(yǎng)產(chǎn)生脫毒無性繁殖系，之后便開始利用分生組織培養(yǎng)生產(chǎn)脫毒馬鈴薯種薯。

在植物體內(nèi)，病毒的分布是不均勻的，莖尖分生組織的細胞增殖速度要比病毒向上運輸?shù)乃俣瓤?，生長點附近的病毒含量一般都很低，有時候分生組織內(nèi)甚至不含病毒[13]。因此，可以采用剝離莖尖分生組織，經(jīng)組織培養(yǎng)再生成脫毒苗的途徑獲得脫毒馬鈴薯試管苗。該技術(shù)是目前馬鈴薯種薯生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的脫毒技術(shù)。該技術(shù)體系已經(jīng)在許多無性繁殖的作物上廣泛應(yīng)用，如馬鈴薯、甘蔗、甘薯[14-16]。目前，在馬鈴薯莖尖脫毒及組培快繁技術(shù)方面已經(jīng)開展了大量的研究工作，并取得了較大的進展，推動了脫毒種薯的生產(chǎn)和普及[17-22]。

2.1 馬鈴薯種薯生產(chǎn)的基本模式

目前，從馬鈴薯種薯生產(chǎn)的整體情況來看，種薯生產(chǎn)基本模式為，（1）獲得脫毒核心種苗：利用馬鈴薯莖尖分生組織剝離技術(shù)，結(jié)合熱療法、超低溫冷療法、化學療法等進行脫毒，培養(yǎng)再生脫毒馬鈴薯試管苗，脫毒苗經(jīng)檢測合格后，作為核心種苗；（2）生產(chǎn)脫毒試管苗：合格的核心種苗在組織培養(yǎng)室利用MS培養(yǎng)基進行快繁，移栽前進行檢測，合格后準備原原種生產(chǎn)；（3）原原種：將試管苗練苗后，移植到具有隔離措施的溫室或者網(wǎng)棚中生產(chǎn)原原種，也可以采用氣霧法或者水培法進行無土栽培，生產(chǎn)馬鈴薯原原種；（4）大田種薯：利用馬鈴薯原原種在開放但有隔離條件、蚜蟲較少且不利于蚜蟲降落的基地生產(chǎn)馬鈴薯原種和合格種薯（除原原種以外的其他級別種薯）。在上述生產(chǎn)過程中，種薯/苗質(zhì)量檢測貫穿整個馬鈴薯種薯生產(chǎn)過程。目前，國內(nèi)外的馬鈴薯種薯生產(chǎn)基本都是采用這樣的技術(shù)體系[23]。馬鈴薯種薯生產(chǎn)的技術(shù)核心一方面是脫毒，即脫除降低馬鈴薯種性的病毒或類病毒，另一方面是做好生產(chǎn)隔離，防止病毒或類病毒再次侵染，導致馬鈴薯種薯質(zhì)量下降，重新失去種性。因此，做好莖尖剝離、生產(chǎn)隔離和質(zhì)量檢測是馬鈴薯種薯生產(chǎn)過程中的3個重要環(huán)節(jié)。其中莖尖剝離是基礎(chǔ)，生產(chǎn)隔離是保障，質(zhì)量檢測是把關(guān)，三者缺一不可。

此外，確定核心種苗是否仍然保持原品種的特性而沒有發(fā)生變異也是非常重要的。很多國家都對核心種苗進行鑒定，一方面鑒定其是否保持了原有品種的特性，另一方面也可以觀察病毒的脫除情況。在脫毒的過程中，有些病毒如馬鈴薯S 病毒（Potato virus S，PVS）和馬鈴薯X 病毒（Potato virus X，PVX）比較難以脫除，經(jīng)常需要結(jié)合熱療法、超低溫保存法等，馬鈴薯紡錘塊莖類病毒（Potato spindle tuber viroid，PSTVd）更加難以脫除，最好在選取脫毒材料時進行檢測，排除攜帶該病害的材料。鑒于上述原因，在選取脫毒材料時，如果可以對材料進行檢測，掌握材料的帶毒情況，脫毒時會更有針對性，便于采取相應(yīng)的措施提高脫毒效率。

2.2 種薯分級

馬鈴薯種薯從莖尖剝離獲得脫毒試管苗（核心種苗）到大田種薯，中間經(jīng)過了多代繁殖。為了區(qū)分這些不同級別，便于生產(chǎn)和利用種薯，人們將種薯繁殖代數(shù)結(jié)合種薯的質(zhì)量情況將種薯進行了人為分級。在馬鈴薯種薯的分級方面，根據(jù)各國情況的不同，馬鈴薯種薯分級情況也非常復雜，甚至同一個國家內(nèi)部都存在著不同的分級體系，各級種薯的名稱也不盡相同[24-30]。根據(jù)現(xiàn)行中國國家標準——馬鈴薯種薯（GB 18133-2012）的規(guī)定，中國目前執(zhí)行的是四級分級體系[31]：原原種（G1，Pre-elite）、原種（G2，Elite）、一級種（G3，Qualified Ⅰ）和二級種（G4，Qualified Ⅱ）。

3 影響馬鈴薯種薯質(zhì)量的主要病害

經(jīng)過國內(nèi)外學者多年的研究，最終確認病毒是影響馬鈴薯種薯質(zhì)量的關(guān)鍵病害。截至目前的報道，在植物界很多種病毒都可以感染馬鈴薯，并引起馬鈴薯種性退化[32-34]。其中在中國危害比較嚴重的病毒主要有PVX、馬鈴薯Y 病毒（Potato virus Y，PVY）、PVS、馬鈴薯A病毒（Potato virus A，PVA）、馬鈴薯M病毒（Potato virus M，PVM）以及馬鈴薯卷葉病毒（Potato leaf roll virus，PLRV）[35,36]。另外，還有馬鈴薯H病毒（Potato virus H，PVH）。自2013年報道以來[37]，宋靜靜等[38]又在廣西冬種區(qū)發(fā)現(xiàn)了PVH的發(fā)生。在馬鈴薯生產(chǎn)中，2種以上病毒復合侵染的情況普遍存在，而且危害更為嚴重[39]。一般來講，馬鈴薯病毒能引起馬鈴薯減產(chǎn)30%～50%，如果不同病毒復合侵染，則可以造成更大的損失，減產(chǎn)幅度可達到80%以上[40-42]。另外，PSTVd也是影響馬鈴薯種薯質(zhì)量的重要病原之一。該病害也能夠隨著種薯的無性繁殖逐代傳遞，而且隨著帶毒代數(shù)的增加，癥狀越來越重，產(chǎn)量急劇降低，塊莖變小，龜裂、畸形，基本失去商品性，更無種用價值，而且非常難以脫除。

除病毒、類病毒以外，還有一些真、細菌病害能夠影響種薯的質(zhì)量， 如馬鈴薯晚疫病（Phytophthora infestans）、馬鈴薯干腐?。‵usarium spp.）、馬鈴薯濕腐?。≒ythium ultimum）、馬鈴薯黑痣?。≧hizoctonia solani）、馬鈴薯癌腫病（Synchytrium endobioticum）、馬鈴薯環(huán)腐?。–lavibacter michiganensis subsp.sepedonicus）、馬鈴薯普通瘡痂?。⊿treptomyces scabies）、黑脛病和軟腐?。‥rwinia carotovora subsp.atroseptica，E.carotovora subsp.carotovora，E.chrysanthemi）和馬鈴薯青枯病（Ralstonia solanacearum）。另外，馬鈴薯叢枝植原體（Potato witches' broom phytoplasma）也是影響馬鈴薯種薯質(zhì)量的病害之一。

4 脫毒馬鈴薯種薯的質(zhì)量控制

脫毒馬鈴薯種薯的質(zhì)量控制是馬鈴薯種薯生產(chǎn)過程中最重要的環(huán)節(jié)。英國、荷蘭、法國、德國、美國、日本和加拿大等國家都制定了嚴格的種薯生產(chǎn)、檢測、監(jiān)督和認證體系，實行種薯產(chǎn)品合格證制度，并擁有一套專門的機構(gòu)來檢驗及監(jiān)督馬鈴薯種薯質(zhì)量[43-49]，未經(jīng)認證的種薯不能銷售。

4.1 標準體系的建立

中國在馬鈴薯脫毒種薯質(zhì)量控制方面雖然起步較晚，但也在逐年加強。1982年5月23日，由中華人民共和國農(nóng)業(yè)部提出，農(nóng)業(yè)部種子局、黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院克山農(nóng)業(yè)科學研究所等單位聯(lián)合起草，中國國家標準局發(fā)布的第一個馬鈴薯種薯生產(chǎn)技術(shù)標準“馬鈴薯種薯生產(chǎn)技術(shù)操作規(guī)程GB 3243-82”誕生，拉開了中國馬鈴薯種薯標準化生產(chǎn)的序幕[50,51]。之后，與馬鈴薯種薯相關(guān)的標準陸續(xù)的制/修訂。目前現(xiàn)行有效的馬鈴薯種薯產(chǎn)品標準有3項，技術(shù)標準9項[52]，這些標準分布于馬鈴薯生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，為中國馬鈴薯持續(xù)健康發(fā)展提供了技術(shù)保障。

4.2 檢驗檢測機構(gòu)的設(shè)立及人員培訓

為了提高中國脫毒馬鈴薯種薯的質(zhì)量，2001年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部（農(nóng)業(yè)部）和國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗檢疫局通過評審，在中國設(shè)立了2個部級脫毒馬鈴薯種薯質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心來控制中國馬鈴薯種薯的質(zhì)量。這2個“中心”分別是“農(nóng)業(yè)農(nóng)村部（農(nóng)業(yè)部）脫毒馬鈴薯種薯質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心·哈爾濱”和“農(nóng)業(yè)農(nóng)村部（農(nóng)業(yè)部）脫毒馬鈴薯種薯質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心·張家口”。2個“中心”均設(shè)在馬鈴薯商品薯和種薯生產(chǎn)都比較發(fā)達的地區(qū)。“中心”建成后，開展了馬鈴薯種薯/苗質(zhì)量檢測、種薯質(zhì)量普查、檢測技術(shù)培訓等工作。通過對全國種薯/苗質(zhì)量檢測和普查，在一定程度上對種薯/苗質(zhì)量進行了把關(guān)，了解了中國馬鈴薯種薯質(zhì)量現(xiàn)狀、生產(chǎn)方式、病蟲害發(fā)生情況以及脫毒種薯推廣應(yīng)用、市場銷售、馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀等，為提高中國馬鈴薯種薯質(zhì)量提供了指導和建議[53]。哈爾濱分中心連續(xù)舉辦8 次馬鈴薯種薯質(zhì)量檢測技術(shù)培訓班，培訓了來自甘肅、陜西、云南、內(nèi)蒙古、寧夏等23 個?。ㄊ?、自治區(qū)）的科研單位、種子管理部門和部分種薯企業(yè)技術(shù)人員465 人次，幾乎覆蓋中國馬鈴薯種薯產(chǎn)區(qū)，為在全國實行馬鈴薯種薯質(zhì)量認證制度奠定了基礎(chǔ)[52]。

5 中國的馬鈴薯種薯質(zhì)量認證工作

一方面，僅通過目測根本無法準確判斷馬鈴薯是否為種薯，更無從知曉其級別以及質(zhì)量，導致中國的馬鈴薯種薯購買者難以選擇到優(yōu)質(zhì)種薯。另一方面，種薯質(zhì)量控制較好的企業(yè)也經(jīng)常被以次充好，甚至被以商品薯代替種薯的不法商販所沖擊，導致良種不能賣良價，種薯市場非?；靵y。提高種薯質(zhì)量僅依靠先進的技術(shù)是不夠的，政策引導、市場導向和有力的監(jiān)管也是確保種薯質(zhì)量的重要保障[54-56]。如果采用馬鈴薯種薯質(zhì)量認證制度，則可以通過種薯質(zhì)量合格證了解相關(guān)信息，不合格種薯和商品薯則不能作為種薯進行銷售，這樣可以很好地規(guī)范種薯市場，保護種薯使用者和生產(chǎn)者的利益。

為解決上述問題，中國也在摸索馬鈴薯種薯質(zhì)量檢測認證之路。2017～2018年，在由全國農(nóng)技中心組織的種子認證試點示范工作中，將馬鈴薯脫毒種薯納入到該工作體系中，并占據(jù)重要位置。在該工作中，黑龍江、河北和內(nèi)蒙古的種子管理部門、部分種薯企業(yè)和馬鈴薯種薯檢驗部門參加了馬鈴薯種薯質(zhì)量認證試點示范工作。通過種薯質(zhì)量認證試點示范工作的開展，使種薯生產(chǎn)企業(yè)進一步提高了種薯質(zhì)量意識，完善了種薯質(zhì)量管理體系，同時也發(fā)現(xiàn)了在馬鈴薯種薯質(zhì)量檢測認證工作中存在的困難和問題。該試點示范工作為中國脫毒馬鈴薯種薯質(zhì)量認證工作奠定了基礎(chǔ)，促進了中國馬鈴薯種薯質(zhì)量檢測認證制度的實施，將為提高中國馬鈴薯種薯質(zhì)量，規(guī)范種薯市場做出重要貢獻。

6 中國馬鈴薯種薯生產(chǎn)和質(zhì)量控制中存在的問題及建議

（1）部分種薯生產(chǎn)企業(yè)和種薯使用者對種薯質(zhì)量的認識仍然不足，尚需加強馬鈴薯種薯質(zhì)量檢測工作的宣傳和科普。

（2）目前馬鈴薯種薯質(zhì)檢隊伍和機構(gòu)不能滿足國家巨大的市場需求，需要進一步培養(yǎng)這方面的人才，并加強機構(gòu)建設(shè)。

（3）馬鈴薯種薯質(zhì)量認證試點示范工作的開展雖然已經(jīng)初見成效，但相對于全國巨大的馬鈴薯種薯產(chǎn)業(yè)來講仍需進一步擴大范圍，加強宣傳和普及力度，以期取得更大的成效，為將來在全國實現(xiàn)種薯質(zhì)量檢測認證制度奠定更為堅實的工作基礎(chǔ)。