陜西省馬鈴薯育種現(xiàn)狀及發(fā)展建議

張圓　方玉川　汪奎　馬文偉

摘? ?要? ?簡(jiǎn)要介紹了陜西省馬鈴薯生產(chǎn)概況和育種工作現(xiàn)狀，梳理分析當(dāng)前育種工作中存在的主要問(wèn)題，并提出相應(yīng)的發(fā)展建議：加強(qiáng)種質(zhì)資源的收集和保存;創(chuàng)新育種方法;確定合理的育種目標(biāo);脫毒技術(shù)保障育種;育種單位間加強(qiáng)合作;加大科研投入，充實(shí)育種隊(duì)伍。

關(guān)鍵詞? ?馬鈴薯;育種;現(xiàn)狀;問(wèn)題;發(fā)展建議;陜西省

中圖分類號(hào)：F326.11? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C? ? DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.19.015

馬鈴薯原產(chǎn)于南美洲安第斯山脈，它營(yíng)養(yǎng)豐富，被稱為“地下蘋果”，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)量潛力大，糧菜兼用，是全球第四大糧食作物，中國(guó)的第五大糧食作物。

1 陜西馬鈴薯育種工作現(xiàn)狀

1.1 生產(chǎn)概況

陜西是全國(guó)馬鈴薯生產(chǎn)大省，種植面積常年位居全國(guó)前十位。陜西省馬鈴薯種植面積僅次于玉米和小麥，常年種植面積約40萬(wàn)公頃，總產(chǎn)約600萬(wàn)噸，按5∶1的比例可折糧120萬(wàn)噸，約占全省糧食產(chǎn)量的9%。省內(nèi)馬鈴薯種植主要集中在陜北和陜南地區(qū)，分別占全省種植面積的60%和35%，對(duì)兩地的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。

陜西省擁有非常適合馬鈴薯生長(zhǎng)的自然條件。陜北地區(qū)無(wú)霜期長(zhǎng)（140 d左右），光照充足，晝夜溫差大，土質(zhì)疏松且富含鉀元素，地下水資源豐富且易于開采，是全國(guó)五大馬鈴薯優(yōu)生區(qū)之一，近幾年規(guī)模化種植發(fā)展迅速，已建成集中連片66.7 hm2以上的標(biāo)準(zhǔn)化基地1.07萬(wàn)公頃，年產(chǎn)量約60萬(wàn)噸，產(chǎn)業(yè)化水平較高，創(chuàng)造出了多項(xiàng)全國(guó)產(chǎn)量記錄;目前陜北地區(qū)種植的馬鈴薯品種主要有克新1號(hào)、冀張薯8號(hào)、青薯9號(hào)、冀張薯12號(hào)等。陜南地區(qū)的生態(tài)條件和馬鈴薯原產(chǎn)地秘魯安第斯山脈接近，中高山區(qū)土質(zhì)疏松，降水充足，高海拔地區(qū)氣候冷涼、病蟲害較輕，主要種植一些早熟菜用型馬鈴薯，主要有費(fèi)烏瑞它、早大白、秦芋32號(hào)、鄂馬鈴薯5號(hào)等品種。

目前全省脫毒種薯繁育體系建設(shè)日趨完善，脫毒種薯覆蓋率超過(guò)了40%。榆林市實(shí)施了馬鈴薯脫毒種薯統(tǒng)繁統(tǒng)供的“一畝田”工程，形成“政府引導(dǎo)、企業(yè)主導(dǎo)”的市縣鄉(xiāng)“三級(jí)”種薯繁供體系，實(shí)現(xiàn)了12區(qū)縣全覆蓋;陜南地區(qū)創(chuàng)新了多項(xiàng)促進(jìn)提質(zhì)增效的栽培模式，推廣馬鈴薯—玉米間套作模式1 300余公頃;漢中市大力發(fā)展三膜馬鈴薯種植，能夠在全國(guó)馬鈴薯生產(chǎn)空檔期上市，收購(gòu)價(jià)超過(guò)4元/kg，經(jīng)濟(jì)效益顯著，極大調(diào)動(dòng)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民種植馬鈴薯的積極性。

1.2 育種工作現(xiàn)狀

陜西省現(xiàn)主要有3家單位開展馬鈴薯育種研究，分別是安康市農(nóng)科所、榆林市農(nóng)科院和西北農(nóng)林科技大學(xué)。安康市農(nóng)科所馬鈴薯育種工作始于20世紀(jì)60年代，以選育抗晚疫病、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)品種為主要目標(biāo)。該所于20世紀(jì)70年代初在高海拔冷涼地區(qū)建立了一個(gè)馬鈴薯育種基地——鎮(zhèn)坪高山試驗(yàn)站;70年代末至80年代初，先后選育出安農(nóng)5號(hào)、175號(hào)品種，90年代選育出國(guó)審安薯56號(hào)，2000年選育出國(guó)審安薯58號(hào)（秦芋30號(hào)），2006年選育出國(guó)審薯2006008（秦芋31號(hào)），2011年選育出國(guó)審薯2011003（秦芋32號(hào)）[1]，其中安薯 56 號(hào)、秦芋 30 號(hào)、秦芋 31 號(hào)等品種成為陜南及周邊地區(qū)的主栽品種[2];中熟新品系0402-9（秦芋33號(hào)）、安1108-175（秦芋34號(hào)）、安1103-359（秦芋36號(hào)），早熟新品系0302-4（秦芋35號(hào)）目前正在參加國(guó)家或省級(jí)區(qū)域試驗(yàn)，有望登記為新品種。榆林市農(nóng)科院以高產(chǎn)、抗旱、優(yōu)質(zhì)為育種目標(biāo)。1962年從河北省張家口地區(qū)引入的株系中選育出沙雜15號(hào)，之后該品種成為榆林地區(qū)主栽品種被大面積推廣種植;20世紀(jì)80年代選育出榆薯1號(hào);之后由于人員調(diào)整，馬鈴薯育種工作曾一度中斷，造成育種材料的大量流失，2010年才又重新開始馬鈴薯育種工作;榆林市農(nóng)科院每年種植實(shí)生苗1萬(wàn)余株，保存無(wú)性系材料1千余份，選育出了1106-67、1106-68、1105-1等一批優(yōu)良品系，正在參加國(guó)家或省級(jí)區(qū)試。西北農(nóng)林科技大學(xué)馬鈴薯育種工作開始得較晚，2019年其自主選育的三個(gè)彩色馬鈴薯品種紅玫瑰3號(hào)、紫玫瑰2號(hào)和黑玫瑰4號(hào)通過(guò)了國(guó)家品種登記。2015年陜西省開始開展馬鈴薯省級(jí)區(qū)域試驗(yàn)，主持單位為榆林市農(nóng)科院，根據(jù)不同生態(tài)區(qū)域?qū)ζ贩N的需求將全省劃分為陜北組和陜南組，大大加速了對(duì)新品種（系）的選擇和推廣。

2 存在的問(wèn)題

2.1 育種手段傳統(tǒng)單一，周期長(zhǎng)，選擇效率低

馬鈴薯育種方法有常規(guī)雜交育種、倍性育種即種間遠(yuǎn)緣雜交和2n配子利用、遺傳工程即體細(xì)胞變異、細(xì)胞融合和基因工程，以及物理化學(xué)因素誘變等[3]。常規(guī)雜交育種目前依然是陜西省馬鈴薯育種的主要技術(shù)手段。育種者在第一年選配親本進(jìn)行人工授粉雜交，收獲雜交種子，第二年利用種子培育實(shí)生苗（F1），實(shí)生苗為分離世代，第三年以后逐年在無(wú)性系中根據(jù)目標(biāo)性狀進(jìn)行篩選淘汰。常規(guī)育種對(duì)品種的選擇主要是根據(jù)植株的表現(xiàn)型，依靠育種者的經(jīng)驗(yàn)判斷。普通馬鈴薯栽培種大多為同源四倍體，性狀分離較為復(fù)雜，根據(jù)表現(xiàn)型來(lái)選擇的準(zhǔn)確率低、周期長(zhǎng)，育成一個(gè)品種一般需要10年左右的時(shí)間。

2.2 種質(zhì)資源缺乏，遺傳背景狹窄

雜交育種需要保存數(shù)量足夠多的品種資源，才能在其中選配適合的親本。目前陜西省保存的馬鈴薯種質(zhì)資源數(shù)量明顯不足，其中榆林市農(nóng)科院保存的資源約有100份，且部分材料因退化導(dǎo)致難以利用;而且我國(guó)目前推廣種植的馬鈴薯品種大都屬于S.tuberosum血緣，遺傳基礎(chǔ)狹窄。一些野生種含有豐富的基因，在品質(zhì)和抗逆性提高等方面潛力很大，可以用來(lái)改良栽培種。青海省農(nóng)科院張永成研究員認(rèn)為，野生資源的研究利用不夠是中國(guó)馬鈴薯育種長(zhǎng)期徘徊不前的主要原因[4]。當(dāng)前省內(nèi)育種單位在野生種利用方面開展的工作還很少，只有西北農(nóng)林科技大學(xué)開始了初步探索。

2.3 育種規(guī)模小

栽培馬鈴薯的遺傳方式是較為復(fù)雜的四體遺傳，所以要求后代群體要有足夠大的數(shù)量。據(jù)美國(guó)的一個(gè)育種項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)，約20萬(wàn)株實(shí)生苗才能選出一個(gè)優(yōu)良品種[5]。陜西省3家育種單位每年種植的實(shí)生苗只有1萬(wàn)～3萬(wàn)株，規(guī)模的局限性導(dǎo)致難以選出突破性的優(yōu)良品種。

2.4 退化快，脫毒跟不上

馬鈴薯退化時(shí)植株變矮，葉片卷曲、花葉或皺縮壞死，嚴(yán)重影響其生長(zhǎng)，導(dǎo)致種性變差和產(chǎn)量嚴(yán)重下降。退化快的問(wèn)題在陜北地區(qū)尤其明顯，因?yàn)殛儽钡貐^(qū)夏秋季溫度較高，若不進(jìn)行脫毒，無(wú)性系材料種植3～4代后就會(huì)因退化而長(zhǎng)勢(shì)變?nèi)酰诤蟠x擇中往往被淘汰。

2.5 育種經(jīng)費(fèi)不足，人員少，工作量大

馬鈴薯常規(guī)育種不僅費(fèi)時(shí)，還費(fèi)財(cái)費(fèi)力。花期要選配父母本進(jìn)行雜交授粉，無(wú)性系后代需要全程跟蹤，逐一記錄不同生育期的長(zhǎng)勢(shì)或產(chǎn)量，工作量很大。目前陜西省專門從事馬鈴薯育種的人員較少，每個(gè)單位僅2～3人，無(wú)法滿足育種工作需要。例如，榆林市農(nóng)科院2015年種植了18萬(wàn)株馬鈴薯實(shí)生苗，但因工作量太大的緣故，后幾年只能縮減規(guī)模。

3 發(fā)展建議

3.1 加強(qiáng)種質(zhì)資源的收集和保存

利用國(guó)家馬鈴薯中心（CIP）和國(guó)家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系從國(guó)內(nèi)外廣泛征集優(yōu)良品種進(jìn)行鑒定和篩選。利用試管苗無(wú)性擴(kuò)繁和低溫手段進(jìn)行合理保存，對(duì)田間生長(zhǎng)的品種要及時(shí)進(jìn)行脫毒，保證其良好長(zhǎng)勢(shì)，因?yàn)樨S富的親本材料是雜交組合基因多樣性的基礎(chǔ)。

3.2 創(chuàng)新育種方法

雖然目前我國(guó)馬鈴薯育種普遍以常規(guī)育種為主，但不能否認(rèn)常規(guī)育種的局限性和其他育種方法的先進(jìn)性。國(guó)內(nèi)外很多單位早已開始采用新技術(shù)手段開展馬鈴薯育種，如國(guó)外育種單位通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)育成了大面積種植的米拉和卡它丁等品種，國(guó)內(nèi)育種單位通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交育成了東農(nóng)304等品種，通過(guò)芽變育種育成了新品種壩豐收。陜西省育種單位應(yīng)盡快掌握新的育種方法，探索利用倍性技術(shù)開展野生種的利用，在實(shí)驗(yàn)室或溫室大棚內(nèi)進(jìn)行無(wú)性系后代的品質(zhì)和抗性鑒定，以及利用分子標(biāo)記技術(shù)輔助育種。綜合利用多種育種方法可大大提高選擇效率，縮短育種年限。

3.3 確定合理的育種目標(biāo)

根據(jù)生態(tài)特點(diǎn)，陜西省馬鈴薯生產(chǎn)區(qū)域可劃分為陜北長(zhǎng)城沿線風(fēng)沙區(qū)和丘陵溝壑一季單作區(qū)、秦嶺山脈東段雙季間作區(qū)、陜南雙季單作區(qū)。不同生態(tài)區(qū)域的自然條件差異較大，對(duì)品種的需求也不相同，如陜北長(zhǎng)城沿線風(fēng)沙區(qū)水肥條件良好，需要生育期較長(zhǎng)、綜合性狀良好、產(chǎn)量潛力大的品種;陜北丘陵溝壑區(qū)往往只能依靠自然降水，需要耐旱耐瘠薄的品種;陜南地區(qū)降水豐富，濕度大，需要中早熟、高抗晚疫病的品種。自2015年我國(guó)啟動(dòng)馬鈴薯主食化戰(zhàn)略以來(lái)，市場(chǎng)上迫切需求適宜主食化加工的馬鈴薯品種。育種單位應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)和時(shí)期的生產(chǎn)需求，確定合理的育種目標(biāo)，培育出真正適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際的好品種。

3.4 脫毒技術(shù)保障育種

脫毒技術(shù)已經(jīng)是一種發(fā)展相對(duì)成熟的技術(shù)手段，在陜北和陜南地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，但還需與育種工作緊密配合。對(duì)田間表現(xiàn)好的株系要盡早安排脫毒，避免因退化導(dǎo)致長(zhǎng)勢(shì)弱而被淘汰;對(duì)有苗頭品系的脫毒擴(kuò)繁要盡量選在高海拔冷涼地區(qū)進(jìn)行，以減少病蟲害的傳播，保證種薯質(zhì)量，為后續(xù)的區(qū)域試驗(yàn)和推廣打好基礎(chǔ)。

3.5 加大科研投入，充實(shí)育種隊(duì)伍

應(yīng)加大對(duì)馬鈴薯育種的經(jīng)費(fèi)支持，加強(qiáng)育種基地建設(shè)和條件改善。榆林市農(nóng)科院可以嘗試在本地區(qū)的定邊縣等海拔較高的地方建設(shè)專門的馬鈴薯育種基地，解決因夏季高溫導(dǎo)致退化快的問(wèn)題。馬鈴薯育種周期長(zhǎng)、工作量大，應(yīng)努力壯大育種團(tuán)隊(duì)，避免因人員流動(dòng)造成的工作間斷或材料流失。

3.6 育種單位間加強(qiáng)合作

育種單位之間應(yīng)加強(qiáng)交流學(xué)習(xí)，互通有無(wú)，開展合作攻關(guān)育種。后代材料可以互相交換，在不同育種單位所在的生態(tài)區(qū)域進(jìn)行試種，篩選利用。大專院校在新技術(shù)研究和品質(zhì)分析等方面具有優(yōu)勢(shì)，而科研單位則在后代篩選和試驗(yàn)推廣等方面更為有力，因此加強(qiáng)育種單位之間的合作可以充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，提高效率，避免重復(fù)工作，加快育種進(jìn)程，推動(dòng)陜西省馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蒲正斌，鄭敏，張百忍，等.安康市馬鈴薯育種及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（1）：137-139.

[2] 方玉川.陜西省馬鈴薯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及思考[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2015（10）：4-6.

[3] 金黎平，屈冬玉，謝開云，等.我國(guó)馬鈴薯種質(zhì)資源和育種技術(shù)研究進(jìn)展[J].種子，2003（5）：98-100.

[4] 張永成.青海省馬鈴薯育種現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].青海農(nóng)林科技，2007（1）：42-44.

[5] 孫慧生.馬鈴薯育種學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003.

（責(zé)任編輯：易? 婧）