專家團隊參觀位於嵩明縣的“優薯計劃”育種基地。供圖

　　近年來，中國農科院農業基因組研究所聯合雲南師範大學馬鈴薯科學研究院發起“優薯計劃”，率先培育出二倍體雜交馬鈴薯“優薯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“優薯1號”的成功選育：“馬鈴薯雜交種子繁殖技術是顛覆性創新，將帶來馬鈴薯的綠色革命。”該技術證明瞭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反覆運算的軌道，標誌著我國馬鈴薯基礎與育種應用研究佔據了國際領先地位。

　　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。雲南是我國的馬鈴薯生產大省，馬鈴薯產業是我省最具代表性的高原特色產業之一。

　　雲南師範大學馬鈴薯研究工作開始於20世紀70年代，1991年雲南省教育廳批准在雲南師大成立我國西南地區最早的薯類作物研究所。從1986年開始，雲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，占雲南省馬鈴薯種植面積的50%，平均增產幅度在原主栽品種“米拉”的60%以上，是雲南省第一代主栽馬鈴薯新品種。

　　從1996年開始，雲南師範大學獨立開展馬鈴薯新品種選育，構建了一年三季穿梭式育種，將傳統新品種選育時間由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”為代表的第二代雲南省主栽新品種，自1996年以來累計推廣應用面積超過1億畝。其中，“合作88”累計應用面積超過8000萬畝，占雲南省馬鈴薯面積的30%以上，是雲南省馬鈴薯加工業的最主要原料和大宗出口品種，入選了我國與國際農業研究磋商組織戰略合作30周年代表性品種。此外，雲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，構建了種薯脫毒、晚疫病防控技術體系，為雲南省的種薯產業快速發展奠定了基礎。

　　挑戰世界性難題

　　據專家介紹，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，二倍體馬鈴薯突變為四倍體馬鈴薯，個頭變得飽滿碩大，產量也提高了，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，很難保持優良性狀，於是人們普遍採用薯塊來種植馬鈴薯。

　　相比於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。雲南省馬鈴薯種質資源和育種領域中青年學術和技術帶頭人李燦輝介紹，一是同源四倍體馬鈴薯基因組更加複雜，因而培育新品種的過程十分漫長。比如，用於製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係數低，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性問題，導致目前我國馬鈴薯單產水準仍然較低、優異種質資源不足，遺傳效應難以累積，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週期，加快品種及相關加工產品反覆運算速度。2019年，《科學》期刊曾在封面發文認為，雜交馬鈴薯有可能帶來馬鈴薯產業的“綠色革命”，是馬鈴薯基礎與應用研究領域的重大變革。鑒於二倍體雜交馬鈴薯巨大的潛在優勢，德國、美國、荷蘭等國多家科研機構和育種公司紛紛投入鉅資，啟動二倍體雜交馬鈴薯科技攻關，意圖搶佔馬鈴薯育種高地。

　　為加速二倍體雜交馬鈴薯育種研究，2016年，雲南師大與中國農業科學院農業基因組研究所、雲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——馬鈴薯科學研究院。研究院整合了雲南師大40年馬鈴薯特色學科所積累的研究經驗與成果、中國農業科學院農業基因組研究所在馬鈴薯組學大數據研究領域的國際領先地位以及英茂集團在現代農業產業化方面的優勢，由中國科學院院士、中國熱帶農業科學院院長黃三文擔任首任院長，並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。基因組是所有基因的總和，我們要對整個基因組進行選育，從底層創新，系統性重建。”經過第一個五年攻關，2021年，中方團隊在激烈的國際競爭中率先取得重大突破，先後解決了二倍體馬鈴薯自交不親和、自交衰退等難題，應用“基因組設計”理論和方法體系率先培育出二倍體雜交馬鈴薯“優薯1號”，標誌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。該研究成果分別發表在國際知名學術期刊《自然·遺傳》《自然·植物》《細胞》《分子植物》，併入選了中國農學會評選的“2021中國農業農村重大新技術新產品新裝備”。

　　去年，“優薯1號”育種團隊與南京農業大學共同申報了國家自然科學基金委卓越研究群體專案“雜交馬鈴薯基因組設計育種”專案，今年2月19日，項目啟動會在雲南師範大學召開。該專案聚焦馬鈴薯雜交育種，通過開展有組織的基礎研究和集體攻關，挖掘一批具有重大育種應用價值的新基因，開發快速淘汰有害突變和聚合優異基因的新育種技術。

　　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“優薯1號”，實現從實驗室到試驗田的基礎上，未來5年，將進一步創製更多的自交系，設計開發雜種優勢，提升產量，增強抗性，培育出可商業化的新品種“優薯2號”，實現從試驗田到生產田。此外，研究院將繼續發揮在傳統馬鈴薯基礎與育種應用研究領域的優勢，開展“師大6號”紫色馬鈴薯等系列特色新品種推廣；與北大荒薯業集團、雲南理世集團等馬鈴薯食品加工企業合作，開發馬鈴薯全粉、馬鈴薯蛋白以及複合薯片等高附加值產品。

　　雲報全媒體記者張雪飛