【千人薯业盛会】魏景龙:马铃薯全球育种技术发展与趋势
烏蘭察布德民種業有限公司總經理 魏景龍
馬鈴薯是全球重要糧食作物,是可以戰略物資。
馬鈴薯無性繁殖,無需授粉,容易種植;飽腹感強;營養豐富且全面,VC蘋果10倍,B族維生素4倍,可長期食用;地域適應性強,耐寒耐旱耐貧瘠,易出芽;吃法多樣,煎炒烹炸蒸;化肥農藥殘留少,對身體影響小;易保存,易食用;單產高。
2022年我國農業有很多重大的進展,關鍵就是:基因編輯。
馬鈴薯育種的劣勢:效率低,出新慢。對作物遺傳學認識的不足限制了馬鈴薯育種的新突破。
現階段馬鈴薯育種的難點:
與多數作物不同的是,作為一種四倍體作物,目前的馬鈴薯品種是利用薯塊(馬鈴薯的塊莖)進行無性繁殖的。無性繁殖的方式使得馬鈴薯的性狀衰退,而四倍體遺傳的復雜性又造成馬鈴薯品種的改良十分困難。此外,四倍體的種植需要使用薯塊,相比于種子,運輸難度要大得多,同時更容易遭受病蟲害。涉及總生產成本的10%。
馬鈴薯存在大量的結構變異,并且由于長期無性繁殖策略,這些結構變異很難通過有性繁殖被清除出去。
馬鈴薯中的抗病基因拷貝數更多。由于無性繁殖的馬鈴薯更容易受到病原菌侵襲,推測抗病基因數量的增多,是為了應對病原菌感染所演化出的策略。
馬鈴薯通過營養塊莖無性繁殖了數千年,因此,具有大效應的有害等位基因“隱藏”在基因組中,處于雜合狀態,如其他克隆繁殖作物,因此,預計克隆繁殖植物的近親繁殖抑制將比種子植物更嚴重,這增加了近交系的難度。
馬鈴薯育種的未來發展
黃三文團隊構建了高質量的二倍體馬鈴薯泛基因組圖譜,用二倍體替代四倍體,并用雜交種子替代薯塊,徹底變革馬鈴薯的育種和繁殖方式。
實際上,70%的天然馬鈴薯種質,包括野生物種和地方品種,是二倍體。
馬鈴薯種子發展機遇——新趨勢,育種·繁種,實生種子、整薯播種、超極脫毒、霧培法、航天育種、生物育種、射線誘導、基因編輯等。
如何改變現狀?品種+技術(脫毒質量)+成本(機械化)+產量。
在這里面,種薯選擇是排在首位的。
當下,種薯行業存在的問題:
品種研發:雜交育種能力、品種篩選能力、示范推廣能力、種薯繁育能力、全進口品種。
推廣混亂:生產環節質量把控不嚴格,200株/瓶,組培苗帶毒率高。
成本、土壤:生產成本居高不下,連年攀升;土傳病害問題、種子質量訴求、種子代數提高,提高成本。
張冠李戴:品種名張冠李戴,售后問題張冠李戴,商品當種子。
認證監管:荷蘭NAK,無植入民心的有效第三方認證體制、各自為戰,魚目混雜。
育種家目標:用地球最少的水、資源獲得最高產量。高產早熟品種是未來主要方向。
瓦大實生種子,2014―2018荷蘭融資10億歐元
國外關于馬鈴薯種子基因改造的應用。一個名為DuRPh項目,實施期從2006年至2016年。在這個項目中,瓦大的研究人員致力于研究一種對疫霉病具有多重抗性的馬鈴薯。瓦赫寧根植物育種研究院的最新研究表明,馬鈴薯已經具有特定的抗性基因,但處于失活狀態。“采用CRISPR Cas技術,可以重新啟動這些基因。這就是所謂的基因編輯。”
轉基因種子:2018美國轉基因品種
Russet Burbank,Ranger Russet和Atlantic甜菜:美國的轉基因甜菜主要為抗除草劑甜菜。商店貨架上超過一半的砂糖來源于轉基因甜菜。2005年轉基因甜菜在美國上市,2013年美國種植的99.9%的甜菜是轉基因甜菜。
番木瓜:名為“彩虹番木瓜”的轉基因番木瓜品種拯救了夏威夷島的番木瓜產業。
蘋果:轉基因蘋果主要為抗褐變品種,在蘋果切開之后不會變褐變黑,減少浪費,因為許多消費者認為褐變的蘋果是變質壞掉了。2017年,轉基因蘋果在美國上市。
苜蓿:美國的轉基因苜蓿主要為抗除草劑品種,能夠減少苜蓿生產過程中雜草對苜蓿的產量以及干物質量的影響。轉基因苜蓿主要用作奶牛的飼料,2005年開始在美國上市。
西葫蘆:西葫蘆是美國第一批上市的轉基因作物,但是沒有廣泛種植。
土豆:美國上市的轉基因土豆主要是抗蟲、抗病以及抗褐變土豆。
基因編輯選育新品種過程
共享新技術:以色列灌溉、抗旱技術。
希伯來大學農業科學家開發了一種商標技術“TraitUP”,希伯來大學的戴維·利維教授開發了在炎熱干燥的氣候條件下種植的土豆,可以被鹽水灌溉。
種子處理新技術:包衣、拌種、浸種、隔離、供養、防腐、殺菌、防蟲、促生、免疫。
調節土壤:腐植酸鉀、海藻酸、礦粉
養分:礦粉(滑石粉、火山灰、草木灰)氮磷肥
免疫:酵素、新調節劑、生物拌種(菌根真菌)、磁化、輻射
栽培措施創新:整薯播種、催芽播種
出苗一致性、病害輕、早出苗、出壯苗、根系發達、多株減少、腐爛減少、人工成本低(切拌倒)。
解決人工問題、機械化自動化問題。
植物營養新技術:調土、防病、革命性增產
選擇具有調理土壤的肥料。要邊種地邊養地。
知識產權:品種登記、品種保護、推廣標識、商標注冊。
推廣協作:資源整合、優勢互補、蜂群式發展
共享資源新品種、新技術、新設備、新渠道。
要做好示范推廣,協作避雷、2年3地、管理技術、品種特性。
目前,馬鈴薯種薯產業缺少系統推廣、缺少品牌宣傳、缺少產權保護、缺少認證體制、缺少真正聯盟組織。
微型薯處于行業前端。
微型薯生產存在問題:
門檻低(民房、廢棄賓館就可生產)
菌毒高(生產環節質量把控不嚴格,200株/瓶,組培苗帶毒率高)
管理差(絕大多數技術及管理人員沒有經過系統培訓,沒有嚴格的管理制度)
技術低(40年前的生產設備和生產技術)
必帶菌(生產前半程難把控,移栽時戳斷感染,管理不嚴格)。
超極微型薯是什么?是容器薯(試管薯)P3實驗室組培產出的0病毒0真菌0細菌的馬鈴薯種子的種子。
最核心的是成本不高,產量能夠顯著提高。
超極微型薯優點:
基因更健康、更壯(容器薯)。
無菌無毒率更高(黑科技&嚴管理)。
質量保障更多(至少2份官方質檢報告)。
產量更高,同株系更高后代產量≥300KG。
性價比更高、資金占用少。
同種同株零毒零菌更高產更優價
超極微型薯繁種技術:將容器薯在專利抑菌基質中經智能光干預嬰兒育苗法培養出來的具有多份國家級官方菌毒檢測報告的零毒零菌的同株系更高后代產量的超極微型薯
資源:軟硬件資源。
技術資源:2000萬引進瓦赫寧根大學試管薯技術。
硬件資源:世界先進、中國領先的無菌植物工廠生產中心,投資1.1億元興建的馬鈴薯超極智種現代農業產業園區。
新品種:英皇一號、英皇。
所以改變現狀?就是品種+技術(脫毒質量)+成本+產量→新品種+增產技術+栽培+機械
總之,共享新品種,為種薯企業和繁種大戶賦能。科技·品種,帶我們走向世界。