馬鈴薯種質(zhì)資源現(xiàn)狀及發(fā)展對策

李彥軍，耿偉，史超，許士霖

（吉林省蔬菜花卉科學(xué)研究院，吉林長春130033）

馬鈴薯發(fā)源于南美洲安第斯山脈，是世界第四大主糧作物。它適應(yīng)性廣、豐產(chǎn)性好、營養(yǎng)豐富、經(jīng)濟(jì)效益高，在我國廣泛種植。馬鈴薯主糧化和主食化發(fā)展戰(zhàn)略將引領(lǐng)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，為我國的糧食安全作出貢獻(xiàn)。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部網(wǎng)站數(shù)據(jù)顯示，2017 年全國馬鈴薯種植面積560 萬hm2，年總產(chǎn)量達(dá)9 682 萬t，其中食用消費(fèi)5 895 萬t，加工消費(fèi)3787 萬t。

種質(zhì)資源又被稱作品種資源，是在遺傳領(lǐng)域內(nèi)一切具有一定種質(zhì)或基因的生物類型的總稱，被認(rèn)為是一個(gè)國家最具有價(jià)值和戰(zhàn)略意義的物質(zhì)財(cái)富。馬鈴薯種質(zhì)資源豐富，這是任何栽培作物都無法比擬的，它在產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等方面存在著廣泛的遺傳多樣性，這是育種學(xué)家從事品種改良的基礎(chǔ)[1,2]。

1 馬鈴薯種質(zhì)資源現(xiàn)狀

馬鈴薯既是蔬菜也是糧食作物。與其它谷物類糧食作物不同，馬鈴薯是同源四倍體物種，主要依靠薯塊繁殖。由于存在無性和有性結(jié)合的混合繁殖方式，造成其遺傳組成高度雜合，在自然界中存在大量從二倍體到六倍體的結(jié)薯和非結(jié)薯種，使得優(yōu)良等位基因很難聚合在一起，這是導(dǎo)致馬鈴薯育種周期長的主要原因。

薯塊繁殖存在繁殖系數(shù)低，種植、儲運(yùn)成本高，易攜帶病蟲害等問題，這是馬鈴薯種植的瓶頸。近年來，全世界科學(xué)家都在致力于馬鈴薯的“種子化”進(jìn)程，著力解決馬鈴薯自交不親和與自交衰退兩大問題。目前，國內(nèi)馬鈴薯生產(chǎn)中應(yīng)用的絕大多數(shù)品種是由中國育種單位自主選育的，尤其是近年來新育成的品種比原有品種的塊莖外觀形狀和商品性明顯改善、抗病性顯著提高、豐產(chǎn)性和適應(yīng)性適度增強(qiáng)，這些品種性狀的改良得益于種質(zhì)資源研究的深入開展。劉甜甜等[2]以感病品種Favorita 為對照，通過多重接種試驗(yàn)，對75 份馬鈴薯資源進(jìn)行了晚疫病抗性的評價(jià)和篩選，了解了來自國內(nèi)外不同種質(zhì)資源的晚疫病抗性，獲得了具有晚疫病廣譜抗性的馬鈴薯品種。金黎平等[3]對馬鈴薯種質(zhì)資源重要性狀的基因發(fā)掘及遺傳多樣性進(jìn)行了研究，他認(rèn)為，馬鈴薯遺傳育種要從馬鈴薯種質(zhì)資源保存和利用、馬鈴薯基因組學(xué)研究、馬鈴薯重要性狀遺傳學(xué)和決定基因等三個(gè)方面進(jìn)行研究和發(fā)展。實(shí)踐證明，啟動(dòng)馬鈴薯的全產(chǎn)業(yè)鏈研究將集馬鈴薯繁育、加工、種植、銷售于一體，有力推動(dòng)當(dāng)?shù)伛R鈴薯的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

2 馬鈴薯種質(zhì)資源發(fā)展面臨的問題

我國已發(fā)展成世界第一大馬鈴薯生產(chǎn)國，作為“外來作物”的馬鈴薯在我國種植面積日益擴(kuò)增，在我國扶貧攻堅(jiān)和鄉(xiāng)村振興國家戰(zhàn)略中發(fā)揮著不可替代的作用。我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但仍面臨諸多問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國馬鈴薯平均單產(chǎn)約1.4 t/ 667 m2，平均產(chǎn)量僅相當(dāng)于美國、北歐地區(qū)單產(chǎn)的1/3。

2.1 專用型品種少

截止2018 年底，我國共審定和登記了818 個(gè)馬鈴薯新品種（含國外引進(jìn)品種），其中絕大多數(shù)為鮮食品種，而早熟優(yōu)質(zhì)特色品種尤其是加工專用型品種較少，難以滿足馬鈴薯產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展和市場多樣化的需求[4]。目前，馬鈴薯早熟和高淀粉加工品種是市場最需要的，同時(shí)，彩色馬鈴薯的附加值是菜薯和傳統(tǒng)加工薯無法比擬的，而事實(shí)上加工型馬鈴薯和彩色馬鈴薯產(chǎn)量普遍偏低，使大規(guī)模的加工提取受到原料的制約，限制了馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展。

目前，我國主要從事馬鈴薯品種選育的單位超過70家，以科研院所和大學(xué)為主，企業(yè)較少，種質(zhì)資源保存量約5 000 份[5]。閆雷等[6]提出，我國現(xiàn)有馬鈴薯加工專用型品種嚴(yán)重不足，滿足不了加工業(yè)的需求，因此選育營養(yǎng)價(jià)值高、加工品質(zhì)好、產(chǎn)量高、適應(yīng)性好的馬鈴薯加工專用型品種具有深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義。目前，我國馬鈴薯油炸專用型品種匱乏，生產(chǎn)上廣為種植的品種主要是大西洋和夏坡蒂等品種。

2.2 優(yōu)異種質(zhì)資源不足

當(dāng)前馬鈴薯優(yōu)異種質(zhì)資源不足和共享困難；晚疫病和土傳病害嚴(yán)重，抗性品種缺乏；自主選育早熟品種和加工型品種少；脫毒種薯繁育成本高，質(zhì)量較差；育成新品種推廣速度緩慢，不能滿足市場和生產(chǎn)需求[7]。如毀滅性的細(xì)菌性病害——馬鈴薯青枯病，在馬鈴薯生產(chǎn)中造成重大損失，目前還沒有有效的防治措施，而且在馬鈴薯栽培種中尚未發(fā)現(xiàn)青枯病抗源，僅在野生種、原始栽培種中存在少數(shù)青枯病抗性材料，因而擴(kuò)大馬鈴薯遺傳基礎(chǔ)研究是加快馬鈴薯青枯病抗性育種進(jìn)程的關(guān)鍵。

2.3 種薯生產(chǎn)基礎(chǔ)條件薄弱

馬鈴薯可以利用種薯切塊繁殖，但當(dāng)播種時(shí)土壤條件較差或種薯本身抗性較差時(shí)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量降低。而且切塊刀具不消毒也會(huì)導(dǎo)致許多病毒、細(xì)菌性病害的傳播，因此目前多采用組培方式繁殖[8]。良種直接決定單產(chǎn)，目前我國馬鈴薯單產(chǎn)與新西蘭、美國、荷蘭等發(fā)達(dá)國家相比差距懸殊，這與脫毒種薯推廣不利有直接關(guān)系[9]。馬鈴薯種薯繁育要經(jīng)過莖尖脫毒—組織培養(yǎng)試管苗—溫室繁育—原種生產(chǎn)—一級種薯—二級種薯多個(gè)環(huán)節(jié)，操作規(guī)程嚴(yán)，基地設(shè)施建設(shè)投資大，生產(chǎn)成本高，對環(huán)境條件要求高。但由于目前我國脫毒種薯行業(yè)發(fā)展不成熟，存在繁育不規(guī)范，質(zhì)量參差不齊，種薯繁育規(guī)模小等問題，亟需建設(shè)技術(shù)先進(jìn)、規(guī)模化的脫毒種薯繁育基地。

3 馬鈴薯種質(zhì)資源發(fā)展對策

3.1 發(fā)掘、選育優(yōu)異馬鈴薯種質(zhì)資源

3.1.1 建立種質(zhì)資源庫

種業(yè)是國家戰(zhàn)略性基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的源頭。馬鈴薯產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，品種選育是第一步。建立完善的馬鈴薯種質(zhì)資源庫，對各地現(xiàn)有的種質(zhì)資源進(jìn)行初步的特性鑒定，主要是針對育種和生產(chǎn)最為重要的農(nóng)藝性狀，如抗性、倍性及品質(zhì)等進(jìn)行鑒定，能夠方便育種工作的順利開展。

3.1.2 堅(jiān)持種質(zhì)創(chuàng)新

從國內(nèi)外引進(jìn)、收集馬鈴薯育種親本材料、雜交實(shí)生種子及加工型優(yōu)良品種等種質(zhì)資源。再經(jīng)過多年的培育、試驗(yàn)、篩選工作，選育出一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新品種（系），通過長期離體保存馬鈴薯種質(zhì)資源，這是馬鈴薯種質(zhì)資源收集、保存的主要平臺。

要加強(qiáng)對馬鈴薯種質(zhì)資源的創(chuàng)新，提高資源的可利用性。馬鈴薯種質(zhì)資源的創(chuàng)新利用與糧油作物相比存在較大的差距，利用優(yōu)良四倍體栽培種、二倍體野生種、近緣種及遠(yuǎn)緣種種間雜交、2n 配子利用、應(yīng)用生物技術(shù)進(jìn)行種質(zhì)創(chuàng)新，得到新的種質(zhì)，為育種和生產(chǎn)服務(wù)。

3.1.3 篩選和選育出優(yōu)質(zhì)品種

應(yīng)堅(jiān)持種質(zhì)資源的收集與整理，豐富種質(zhì)的多樣性，有針對性地從外地、國內(nèi)外引進(jìn)優(yōu)良品種，經(jīng)鑒定后直接在本地推廣應(yīng)用或把有個(gè)別優(yōu)良性狀的資源作為親本，育成新的可在本地推廣的優(yōu)良品種，這是選育馬鈴薯新品種的關(guān)鍵。如姚蘭等[1]從全國馬鈴薯科研院所引進(jìn)6個(gè)新品種，通過試驗(yàn)篩選出了適宜西北干旱半干旱區(qū)氣候特點(diǎn)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)馬鈴薯新品種，并進(jìn)行田間比較試驗(yàn)。結(jié)果表明，中薯20 號表現(xiàn)出較高的適應(yīng)性和高產(chǎn)性，產(chǎn)量達(dá)到2 633 kg/667 m2，較對照增產(chǎn)11.95%，商品薯率高，在定西市可作為潛在主推品種。雷婷[12]通過對實(shí)驗(yàn)室前期已獲得的親本具有青枯病抗性基因的三個(gè)雜交群體的青枯病進(jìn)行抗性鑒定，篩選出了具有青枯病抗性的材料，同時(shí)通過原生質(zhì)體電融合方式，創(chuàng)制優(yōu)質(zhì)多抗的馬鈴薯新種質(zhì)。

3.2 加強(qiáng)資源共享，開展科研聯(lián)合攻關(guān)

下一步要注意加強(qiáng)各成員、攻關(guān)聯(lián)合體、科研教學(xué)及推廣單位之間的聯(lián)合與協(xié)作，聚焦生產(chǎn)重大問題和體制機(jī)制創(chuàng)新，推動(dòng)企業(yè)與科研單位合作，逐步形成產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向、成果評價(jià)、多元投入、利益共享等新機(jī)制。強(qiáng)化優(yōu)勢資源和力量整合，逐步構(gòu)建馬鈴薯種質(zhì)創(chuàng)新與利用、品種選育、聯(lián)合測試等協(xié)同創(chuàng)新平臺，篩選和創(chuàng)制一批滿足馬鈴薯育種需求的優(yōu)異種質(zhì)資源，選育綜合性狀優(yōu)良、適應(yīng)性廣、具有重大生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值的專用品種，推動(dòng)品種更新?lián)Q代，提高我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力。

開展馬鈴薯良種科研聯(lián)合攻關(guān)，對于馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。一是可以通過種質(zhì)資源共享和利用，豐富各單位育種資源的遺傳基礎(chǔ)，引入優(yōu)質(zhì)種質(zhì)培育目標(biāo)性狀突出、綜合性狀均衡的新品種。二是可以通過不同生態(tài)區(qū)聯(lián)合體單位品種（系）聯(lián)合試驗(yàn)和新品種展示示范，測試品系或品種的特征特性和適應(yīng)區(qū)域，為新品種選育和推廣提供依據(jù)。三是通過育種人才培養(yǎng)和信息交流，提高育種技術(shù)水平，促進(jìn)聯(lián)合體內(nèi)單位尤其是企業(yè)自主品種創(chuàng)新能力。