馬鈴薯種質(zhì)資源現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)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(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)豐富、經(jīng)濟(jì)效益高，在我國(guó)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(guó)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(guó)馬鈴薯種植面積560 萬(wàn)hm2，年總產(chǎn)量達(dá)9 682 萬(wàn)t，其中食用消費(fèi)5 895 萬(wàn)t，加工消費(fèi)3787 萬(wàn)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(guó)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(wú)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(wú)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(zhǎng)的主要原因。

薯塊繁殖存在繁殖系數(shù)低，種植、儲(chǔ)運(yùn)成本高，易攜帶病蟲(chóng)害等問(wèn)題，這是馬鈴薯種植的瓶頸。近年來(lái)，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(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)馬鈴薯生產(chǎn)中應(yīng)用的絕大多數(shù)品種是由中國(guó)育種單位自主選育的，尤其是近年來(lái)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(kāi)展。劉甜甜等[2]以感病品種Favorita 為對(duì)照，通過(guò)多重接種試驗(yàn)，對(duì)75 份馬鈴薯資源進(jìn)行了晚疫病抗性的評(píng)價(jià)和篩選，了解了來(lái)自國(guó)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(duì)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(wèn)題

我國(guó)已發(fā)展成世界第一大馬鈴薯生產(chǎn)國(guó)，作為“外來(lái)作物”的馬鈴薯在我國(guó)種植面積日益擴(kuò)增，在我國(guó)扶貧攻堅(jiān)和鄉(xiāng)村振興國(guó)家戰(zhàn)略中發(fā)揮著不可替代的作用。我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但仍面臨諸多問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)馬鈴薯平均單產(chǎn)約1.4 t/ 667 m2，平均產(chǎn)量?jī)H相當(dāng)于美國(guó)、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(guó)共審定和登記了818 個(gè)馬鈴薯新品種（含國(guó)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(chǎng)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(chǎng)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(wú)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(guó)主要從事馬鈴薯品種選育的單位超過(guò)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(guó)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(yíng)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(guó)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(chǎng)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(méi)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(guó)馬鈴薯單產(chǎn)與新西蘭、美國(guó)、荷蘭等發(fā)達(dá)國(guó)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(guò)莖尖脫毒—組織培養(yǎng)試管苗—溫室繁育—原種生產(chǎn)—一級(jí)種薯—二級(jí)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(duì)環(huán)境條件要求高。但由于目前我國(guó)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(wèn)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(duì)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(kù)

種業(yè)是國(guó)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(kù)，對(duì)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(duì)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(kāi)展。

3.1.2 堅(jiān)持種質(zhì)創(chuàng)新

從國(guó)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(guò)多年的培育、試驗(yàn)、篩選工作，選育出一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新品種（系），通過(guò)長(zhǎng)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(tái)。

要加強(qiáng)對(duì)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(duì)性地從外地、國(guó)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(guó)馬鈴薯科研院所引進(jìn)6個(gè)新品種，通過(guò)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(hào)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(duì)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(guò)對(duì)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(guò)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(kāi)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(wèn)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(píng)價(jià)、多元投入、利益共享等新機(jī)制。強(qiáng)化優(yōu)勢(shì)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(cè)試等協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，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(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力。

開(kāi)展馬鈴薯良種科研聯(lián)合攻關(guān)，對(duì)于馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。一是可以通過(guò)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(guò)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(cè)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(guò)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。