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马铃薯育种的福建探索

2022-05-12 07:00:00 福建日报

  核心提示

  民以食为天。也许您不知道,如今您吃的马铃薯,或许就凝结着福建科研人员的贡献。

  种子是农业的“芯片”,好种子是丰收的基础。眼下,福建主要春粮马铃薯采收已进入尾声。今年“五一”前,一场验收会在福州市长乐区江田镇友爱村的利丰农业专业合作社举行。经专家测产,由省农科院薯类科研团队选育的新品种“闽薯5号”,实现平均亩产3692.8公斤。不久前,该品种刚刚通过国家马铃薯南方冬作区试验,亩产在国内8个参加区试的品种中位于第一。

  2015年国家启动马铃薯主粮化战略,马铃薯被列为水稻、小麦、玉米之后的我国第四大主粮作物。在福建,马铃薯是仅次于水稻、甘薯的第三大粮食作物。多年来,沿海平原地区利用冬闲田种植马铃薯,与北方错峰上市,福建由此成为马铃薯南方冬作区的领衔者。然而,囿于气候条件限制,福建马铃薯育种进展迟缓,种薯长期依赖北方调运。

  福建育种专家历经十多年艰辛探索,成功选育出一批原创马铃薯品种。2020年,福建马铃薯自育品种种植面积已超过四成。

  多年曾受无自育品种之苦

  亩产近3700公斤,这让利丰农业专业合作社负责人陈颖感到惊喜。

  陈颖一家种植马铃薯近20年。过去,近千亩马铃薯基地都靠省外引种。来自黑龙江克山县的“紫花851”曾是当家品种。“一开始种得很好,但种性逐年退化,病害频发,产量锐减。”陈颖还记得2015年的“至暗时刻”,“受晚疫病、疮痂病等病害影响,薯块开裂严重,亩产腰斩。”

  2016年,迫不得已,利农合作社转种市面上流行的“兴佳2号”,但依然摆脱不了种薯“水土不服”种性退化的恶性循环。从小就跟着父亲种植马铃薯的“90后”新农人陈颖,不禁感慨:“福建马铃薯何时拥有适合本地的原创优良品种?”

  福建是最早种植马铃薯的省份之一,明末《松溪县志》便有相关记载。高海拔地区向来有种植马铃薯的传统,但仅限于零星栽培,自给自足。马铃薯产业化发展则始于上世纪90年代的闽南沿海地区。

  在漳州龙海,春夏种双季稻,秋冬轮作小麦,是当地特色耕作制度,但南方冬小麦亩产低,效益差,久而久之,冬闲田便出现了。从厦门同安引进的马铃薯产业,改变了冬闲田的境遇。

  “冬种春收,充分利用冬闲田,不与水稻争地。”漳州市龙海区农业技术推广站副站长方明清说,福建冬季气候温暖、昼夜温差大、无霜期长,尤其适合种植马铃薯。更重要的是,福建冬作马铃薯最早于春节前后上市,持续供应至5月份,此时正值北方主产区断档期,价格优势明显。“20多年前,一斤马铃薯田间收购价就有一块多。”

  可观的效益吸引农民争相种植。最高峰时,龙海马铃薯种植规模近5万亩。目前,全省马铃薯种植面积近70万亩,其中冬作马铃薯占比超过八成。

  可是,作为南方冬作区的代表,福建以往却没有自己的马铃薯品种。

  事实上,早在上世纪60年代初,福建便有计划地启动了马铃薯科研工作,但最终止步于老品种提纯复壮与外来品种引进,杂交育种难有突破。最大的瓶颈在于马铃薯生长习性与本地气候间的天然矛盾。

  “马铃薯是冷凉作物,开花结实需长日照条件。”省农科院作物研究所薯类研究室副研究员罗文彬说,南方地区普遍光照不足,马铃薯开花结实难,人工杂交自然无从开展。此外,在高温高湿条件下,马铃薯还易出现热害,引发种性退化,致使其杂交后代在选拔过程中,应有的优良性状无法充分表现。

  此外,长期以来,福建马铃薯生产所需种薯,高度依赖外省调运。“渠道多而杂,无法保证脱毒种薯供应,质量参差不齐。”陈颖说,“在冷凉的北方地区,病毒处于抑制状态,一旦到了南方地区,就‘原形毕露’,引发减产。”

  在高山上实现育种突破

  进入5月,位于周宁县浦源镇溪坪村的国家南方薯类科学观测实验站马铃薯高山科研基地,马铃薯迎来盛花期。罗文彬和同事忙着人工杂交授粉。今年,他将完成50个杂交组合,产出5万粒杂交种子。

  溪坪村海拔近900米。正是在这里,福建马铃薯育种实现了突破。

  2005年,福建省农科院作物研究所所长汤浩带领科研团队,启动了马铃薯育种技术攻关。第一步便是广泛收集种质资源,2008年首次大批量从中国农业科学院蔬菜所引进了107份种质资源。

  “福建马铃薯种植历史悠久,但育种研究起步晚,种质资源引进和保存不足,对亲本的遗传特性和配合力研究更少。”罗文彬说,育种团队首先致力于种质资源引进与评价,构建了首个南方冬作区马铃薯种质资源保存库和数据库。

  有了充足的育种材料供杂交后,如何克服日照不足、开花结果难的问题?

  “一开始,我们在平原地区使用生长调节剂促花,但效果有限。”罗文彬以福州地区为例,要确保马铃薯开花结实,需要在1月份播种,但其生长后期又恰逢高温高湿天气,容易导致落花掉果。

  在高山上寻求突破!

  几易方案后,省农科院薯类科研团队在周宁的高山上建立马铃薯杂交育种科研基地。“高海拔地区日照要长得多,借助适当的人工补光,日照条件就能满足马铃薯开花结果的要求。”

  第一年,杂交授粉,收获杂交种子;第二年,撒播种子,培育实生薯;第三年,收获薯块,汰弱选优……经过多年探索,2008年,福建第一个自主选育的马铃薯品种“闽薯1号”通过福建省品种审定。

  “薯型美观,商品薯率高,亩产在2500公斤以上。”罗文彬说,相比起市场主流“紫花851”,“闽薯1号”增产超过5%。甫一问世,“闽薯1号”便备受市场青睐,如今已成为福建冬作区的主栽品种,年种植规模近15万亩。同时,在广东、广西、云南等南方冬作区也备受青睐,每年示范推广面积10万亩以上。

  “闽彩薯”系列是福建马铃薯品种的另一代表作。

  与传统马铃薯“灰头土脸”的固有模样不同,“闽彩薯”实现了“颜值”上的突破,多元色彩更加契合多样化消费需求。同时,彩色马铃薯富含花青素,兼具保健功能,拓展了马铃薯的市场空间。

  目前,省农科院薯类科研团队已累计选育出12个马铃薯新品种。去年12月,“闽薯2号”“闽薯3号”获得农业农村部植物新品种权授权。省内马铃薯种植格局也由此打破。数据显示,福建马铃薯自育品种种植面积从2008年的5.16万亩增加至2020年的30.43万亩,占比从5.3%增加至41.86%。

  马铃薯育种的新构想

  尽管选育品种突破不断,但近年来马铃薯种植效益却不尽如人意。

  “在龙海,平均每斤马铃薯种植成本要八九毛钱。前段时间,田间收购价才每斤七八毛,种植户普遍亏损。”方明清说,马铃薯效益降低,一方面源自农资、劳动力成本高企,另一方面则是空档期优势在减弱。福建是全国上市最早的马铃薯产区,正好与北方主产区错峰上市。但近年来,北方广建地窖进行窖藏,马铃薯上市季节前移,极大冲击了福建春收马铃薯市场。

  国家马铃薯产业体系福州综合试验站站长、省农科院副院长汤浩认为,应当通过品种创新,重塑福建马铃薯产业优势。“重点是做到人无我有,人有我优。”他说,育种目标多元化是未来福建马铃薯产业突围的关键,“既要适应新的消费趋势,又要立足生产端,解决产业实践中的技术难题”。

  如今,福建马铃薯育种已经有了更多“小目标”:选育早熟品种,巩固档期优势;选育耐寒品种,减少霜冻灾害对产量的影响;开发富含花青素等功能型品种,契合大健康消费理念;开发适宜加工的专用型品种,实现鲜食与深加工两条腿走路……

  育种技术,同样亟待创新。

  “生产上用的马铃薯品种多为四倍体,基因复杂,杂交后代性状分离大。”罗文彬说,因此,在农业生产中,马铃薯并不直接用种子来播种,而是用块茎进行无性繁殖。“马铃薯块茎生长过程中容易积累病毒,造成品种快速退化,进而影响产量。”

  为此,马铃薯种薯在退化后,需要进行脱毒处理。相比起种子直播,无论是块茎运输还是脱毒过程,都伴随着生产成本提高。“种1亩马铃薯,一般需要200公斤左右种薯,种薯的栽培、储存、运输、损耗等成本,都要比一般的粮食种子更高。”罗文彬说。

  如今,福建马铃薯在省政府与中国农业科学院农业高质量发展超越“5511”协同创新工程项目的支持下,有望嫁接分子标记辅助育种、基因编辑等技术,开展高新技术育种合作研究,共同推动福建省马铃薯育种技术提升,推动福建省马铃薯产业发展。

 (张 辉)

 

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