專家團隊參觀位于嵩明縣的“優(yōu)薯計劃”育種基地。 供圖

近年來，中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)基因組研究所聯(lián)合云南師范大學馬鈴薯科學研究院發(fā)起“優(yōu)薯計劃”，率先培育出二倍體雜交馬鈴薯“優(yōu)薯1號”，真正把馬鈴薯變成了種子作物。袁隆平院士曾如此評價“優(yōu)薯1號”的成功選育：“馬鈴薯雜交種子繁殖技術(shù)是顛覆性創(chuàng)新，將帶來馬鈴薯的綠色革命?！痹摷夹g(shù)證明了雜交馬鈴薯育種的可行性，使馬鈴薯的遺傳改良進入了快速迭代的軌道，標志著我國馬鈴薯基礎(chǔ)與育種應(yīng)用研究占據(jù)了國際領(lǐng)先地位。

從“溫飽薯”到“致富薯”

我國是世界第一大馬鈴薯種植國，馬鈴薯不僅是我國重要的糧食作物，也是全國大宗蔬菜和重要加工原料。云南是我國的馬鈴薯生產(chǎn)大省，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)是我省最具代表性的高原特色產(chǎn)業(yè)之一。

云南師范大學馬鈴薯研究工作開始于20世紀70年代，1991年云南省教育廳批準在云南師大成立我國西南地區(qū)最早的薯類作物研究所。從1986年開始，云南師大與國際馬鈴薯中心合作引進新品種，通過篩選獲得CIP-24、I-1085等4個新品種，截至1995年累計推廣面積達2400萬畝，占云南省馬鈴薯種植面積的50%，平均增產(chǎn)幅度在原主栽品種“米拉”的60%以上，是云南省第一代主栽馬鈴薯新品種。

從1996年開始，云南師范大學獨立開展馬鈴薯新品種選育，構(gòu)建了一年三季穿梭式育種，將傳統(tǒng)新品種選育時間由10年至15年縮短為5年至8年，選育出以“合作88”“合作3810”“昆薯2號”為代表的第二代云南省主栽新品種，自1996年以來累計推廣應(yīng)用面積超過1億畝。其中，“合作88”累計應(yīng)用面積超過8000萬畝，占云南省馬鈴薯面積的30%以上，是云南省馬鈴薯加工業(yè)的最主要原料和大宗出口品種，入選了我國與國際農(nóng)業(yè)研究磋商組織戰(zhàn)略合作30周年代表性品種。此外，云南師大的馬鈴薯研究團隊還牽頭制定了國家馬鈴薯種薯標準，構(gòu)建了種薯脫毒、晚疫病防控技術(shù)體系，為云南省的種薯產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

挑戰(zhàn)世界性難題

據(jù)專家介紹，馬鈴薯原本也可以用種子來種植。在自然界中，野生馬鈴薯主要是二倍體（有兩套染色體組），是可以用種子繁殖的。在自然馴化過程中，二倍體馬鈴薯突變?yōu)樗谋扼w馬鈴薯，個頭變得飽滿碩大，產(chǎn)量也提高了，因而被人類廣泛栽培至今。但是同源四倍體馬鈴薯的種子高度分離，播種后長出來可能奇形怪狀，很難保持優(yōu)良性狀，于是人們普遍采用薯塊來種植馬鈴薯。

相比于用種子種植二倍體馬鈴薯，用薯塊種植四倍體馬鈴薯有著天然的劣勢。云南省馬鈴薯種質(zhì)資源和育種領(lǐng)域中青年學術(shù)和技術(shù)帶頭人李燦輝介紹，一是同源四倍體馬鈴薯基因組更加復雜，因而培育新品種的過程十分漫長。比如，用于制作薯條的主要馬鈴薯品種麻皮布爾斑克還是在100多年之前選育的品種。二是薯塊種植的繁殖系數(shù)低，用種子種植一畝馬鈴薯只需要2克種子，用薯塊則需要200公斤種薯，二者的薯種成本、儲運成本相差極大。三是薯塊的含水量較高，在種植、儲藏和運輸過程中容易感染多種病蟲害。而馬鈴薯種子基本上不會攜帶病蟲害，在合適的條件下可以保存10年甚至更久。

四倍體馬鈴薯育種存在的系統(tǒng)性問題，導致目前我國馬鈴薯單產(chǎn)水平仍然較低、優(yōu)異種質(zhì)資源不足，遺傳效應(yīng)難以累積，資源引進、精準鑒定、評價和共享困難，品種專用性不強。開展二倍體馬鈴薯實生種雜交育種可大幅縮短育種周期，加快品種及相關(guān)加工產(chǎn)品迭代速度。2019年，《科學》期刊曾在封面發(fā)文認為，雜交馬鈴薯有可能帶來馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的“綠色革命”，是馬鈴薯基礎(chǔ)與應(yīng)用研究領(lǐng)域的重大變革。鑒于二倍體雜交馬鈴薯巨大的潛在優(yōu)勢，德國、美國、荷蘭等國多家科研機構(gòu)和育種公司紛紛投入巨資，啟動二倍體雜交馬鈴薯科技攻關(guān)，意圖搶占馬鈴薯育種高地。

為加速二倍體雜交馬鈴薯育種研究，2016年，云南師大與中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)基因組研究所、云南英茂集團共同組建了全國首個專門從事馬鈴薯研究的科研機構(gòu)——馬鈴薯科學研究院。研究院整合了云南師大40年馬鈴薯特色學科所積累的研究經(jīng)驗與成果、中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)基因組研究所在馬鈴薯組學大數(shù)據(jù)研究領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位以及英茂集團在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化方面的優(yōu)勢，由中國科學院院士、中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院院長黃三文擔任首任院長，并引進了清華大學理學博士尚軼等。

黃三文院士說：“這是一項巨大的工程?；蚪M是所有基因的總和，我們要對整個基因組進行選育，從底層創(chuàng)新，系統(tǒng)性重建?！苯?jīng)過第一個五年攻關(guān)，2021年，中方團隊在激烈的國際競爭中率先取得重大突破，先后解決了二倍體馬鈴薯自交不親和、自交衰退等難題，應(yīng)用“基因組設(shè)計”理論和方法體系率先培育出二倍體雜交馬鈴薯“優(yōu)薯1號”，標志著我國率先把馬鈴薯變成了種子作物，意味著未來的馬鈴薯可以像小麥、水稻一樣用種子種植。該研究成果分別發(fā)表在國際知名學術(shù)期刊《自然·遺傳》《自然·植物》《細胞》《分子植物》，并入選了中國農(nóng)學會評選的“2021中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村重大新技術(shù)新產(chǎn)品新裝備”。

去年，“優(yōu)薯1號”育種團隊與南京農(nóng)業(yè)大學共同申報了國家自然科學基金委卓越研究群體項目“雜交馬鈴薯基因組設(shè)計育種”項目，今年2月19日，項目啟動會在云南師范大學召開。該項目聚焦馬鈴薯雜交育種，通過開展有組織的基礎(chǔ)研究和集體攻關(guān)，挖掘一批具有重大育種應(yīng)用價值的新基因，開發(fā)快速淘汰有害突變和聚合優(yōu)異基因的新育種技術(shù)。

尚軼介紹，為更好地實施馬鈴薯雜交育種，研究院制定了“兩步走”策略。在過去率先培育出二倍體雜交馬鈴薯“優(yōu)薯1號”，實現(xiàn)從實驗室到試驗田的基礎(chǔ)上，未來5年，將進一步創(chuàng)制更多的自交系，設(shè)計開發(fā)雜種優(yōu)勢，提升產(chǎn)量，增強抗性，培育出可商業(yè)化的新品種“優(yōu)薯2號”，實現(xiàn)從試驗田到生產(chǎn)田。此外，研究院將繼續(xù)發(fā)揮在傳統(tǒng)馬鈴薯基礎(chǔ)與育種應(yīng)用研究領(lǐng)域的優(yōu)勢，開展“師大6號”紫色馬鈴薯等系列特色新品種推廣；與北大荒薯業(yè)集團、云南理世集團等馬鈴薯食品加工企業(yè)合作，開發(fā)馬鈴薯全粉、馬鈴薯蛋白以及復合薯片等高附加值產(chǎn)品。

云報全媒體記者 張雪飛

來源：https://society.yunnan.cn/system/2025/04/02/033437184.shtml