马铃薯在人类的主食当中占有重要的地位，但是传统的种植方式，都是把它切成块儿种植，很少有人见过用种子来种植马铃薯。

如今的科技发展可以做到这一点。近年来，我国科学家通过基因组设计培育出杂交马铃薯，并用杂交种子繁殖替代传统的薯块繁殖。那么改良后的马铃薯能否解决病虫害等问题，在口感上又会发生什么样的变化呢？何时能用上马铃薯种子呢？

央视节目《透视新科技》四集系列片《育种新说》第二集“马铃薯的新生”邀请到中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员黄三文和中国农业科学院研究员王韧，为大家带来详细介绍。

马铃薯用薯块繁殖的由来

马铃薯原产于南美的安第斯山脉，在自然界中，野生的马铃薯主要是二倍体，它既可以用种子繁殖，也可以用茎块（薯块）繁殖。但是野生的马铃薯个头很小，产量也很低。

在几千年前，以马铃薯为食的印第安人为了得到高产的马铃薯，他们就把吃不完的马铃薯埋在地里，等它发芽、开花、结果。

在自然驯化的不断改良选择中，原本二倍体的马铃薯突变为四倍体，个头变大，产量也提高。从此，人类驯化之后的马铃薯一直用薯块繁殖后代。

为什么不用种子繁殖马铃薯？

以人来举例，人属于二倍体，其中一倍体来自于父亲，另外一倍体来自于母亲，人有两套染色体，水稻和玉米也是二倍体。

而野生的马铃薯是二倍体，在栽培过程中突变成了四倍体，也就是说马铃薯有四套染色体。这导致马铃薯种子高度分离，从四倍体上收集的种子再播种下去之后，长出来的样子可能千姿百态，很难保持优良性状。

正是由于马铃薯本身的特性，所以育种特别困难，培育新品种需要花费很长时间，以至于在美国，100年前的一个老品种还在继续种植，这在其他作物上比较少见。

而今，科学家又是如何通过基因组设计培育出马铃薯新品种呢？

新品种第一代种子如何培育出来的？

根据遗传学规律，要想培育出一个马铃薯的优良品种，需要找到马铃薯可以互补的母本和父本优良的基因进行组合。

然而传统的四倍体马铃薯是靠茎块种植，无法利用基因组设计出性状稳定的马铃薯种子，于是我国的科学家利用二倍体马铃薯进行基因组设计，改良了马铃薯的基因，培育出了马铃薯种子。

在这个研究过程中，科学家面临两个“卡脖子”问题：

一是自交不亲和，指植物自花授粉后不会产生种子。

四倍体用种子繁殖的话，无法实现一致性，所以只能切块繁殖，也就是无性繁殖。不同的薯块之间属于同一套基因，这样就实现了一致性。但有性繁殖的话，必须要把四倍体变成二倍体。二倍体有一个特点，即自交不亲和性，就是自己跟自己授粉接不了种子，所以首先要打破这个自交不亲和性。

科研团队通过基因组编辑技术敲除了控制马铃薯自交不亲和的基因，筛选到了这一基因的天然突变体，并克隆了来自野生种的自交亲和基因，彻底解决了自交不亲和的问题。

二是自交衰退，指生物在自交之后出现生理机能的衰退。

这就好比近亲不能结婚，否则会导致很多遗传疾病。由于长期无性繁殖，马铃薯累积了大量隐性有害突变。一旦自交后，这些突变就会显现出来，导致“自交衰退”。通过基因分析，科学家把这些有害基因进行了淘汰。

克服了这两大障碍，科学家才培育出来整齐一致的马铃薯二倍体的种子。

▲“优薯1号”

▲“优薯1号”

种子繁殖马铃薯有哪些优势？

第一，降低农民的种植成本。马铃薯种子体积小，重量轻，一亩地只需2克种子。如果用马铃薯原薯来种的话，大概需要500斤。马铃薯种薯的价格大概是1元/斤左右，种薯成本在500元左右。而使用种子的话，成本预计会大大降低。

对于非洲一些国家来说，马铃薯的年消费量和种植量都在快速上升，例如，卢旺达、马拉维马铃薯每年的人均消费量达到112公斤，而当地没有铁路，公路交通又不方便，用种子的话能方便农民生产。

第二、育种速度会大大加快。如果用四倍体育种，周期是10-15年，但是用种子育种，周期缩短到3-5年，只有之前的1/3。

第三、和传统种植方式相比，使用种子繁殖能够节省大量马铃薯种薯用田。

第四、薯块种植容易感染病虫害，其中影响最大的就是马铃薯晚疫病，它能通过薯块带菌传播。直至今天，晚疫病仍然是马铃薯生产中的一大问题，一般会造成减产20%-40%，严重时甚至绝收。除了晚疫病以外，马铃薯还会受到其他病害的侵扰。和薯块繁殖相比，在病虫害的防治上，用种子繁殖是一个非常有力的突破点。

“优薯1号”表现如何？

新培育出的杂交马铃薯是否已经大面积推广种植了呢？目前研究结果已从实验室走到了实验田，培育出的“优薯1号”在田间实验中表现出色。

它的亩产量高，和传统品种接近，在2.5-3吨/亩，具有显著的产量杂种优势。该品种干物质含量比较高，一般的马铃薯品种干物质含量大概在20%，优薯1号大概能达到26%左右，吃起来面面的，口感好。这个品种含有大量的胡萝卜素，颜色金黄，营养价值高。还有哪些技术难关需要突破？

下一步，新品种还要从实验田走进农民的生产田。“优薯1号”还需要改良抗病性和光周期的适应性，让杂交马铃薯不仅能在南方栽培，还能在北方栽培。同时，饲料性专用的马铃薯品种也正在科学攻关过程中。

据规划，“优薯计划”已完成了第一个“五年计划”，接下来的第二个“五年计划”和第三个“五年计划”将分别解决产业化涉及的关键问题，开始小规模推广，以及培育出一系列满足市场需求的新品种，并大面积推广。未来将会有更多马铃薯食用性品种及饲料性专用品种问世。