新品种、新技术赋能,我国马铃薯产业走向世界

作者:《农资与市场》传媒 胡晶晶 2023/4/22 10:15:54
马铃薯是全球重要粮食作物,是战略物资。 马铃薯属无性繁殖,无需授粉,容易种植;饱腹感强;营养丰富且全面;地域适应性强,耐寒耐旱耐贫瘠,易出芽;吃法多样,煎炒烹炸蒸;化肥农药残留少,对身体影响小;易保存,易食用;单产高。 但是,我国马铃薯产业面临着诸多问题,比如育种效率低、土传病害严重、成本上升、种植户风险大等。 如何改变现状?答案就是品种+技术(脱毒质量)+成本+产量

馬鈴薯是全球重要糧食作物,是戰(zhàn)略物資。

 

馬鈴薯屬無性繁殖,無需授粉,容易種植;飽腹感強(qiáng);營養(yǎng)豐富且全面;地域適應(yīng)性強(qiáng),耐寒耐旱耐貧瘠,易出芽;吃法多樣,煎炒烹炸蒸;化肥農(nóng)藥殘留少,對身體影響小;易保存,易食用;單產(chǎn)高。

 

但是,我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)面臨著諸多問題,比如育種效率低、土傳病害嚴(yán)重、成本上升、種植戶風(fēng)險大等。

 

如何改變現(xiàn)狀?答案就是品種+技術(shù)(脫毒質(zhì)量)+成本+產(chǎn)量,到種植端也就是新品種+增產(chǎn)技術(shù)+栽培+機(jī)械化。

 

其中,新品種種薯的選擇是排在首位的。

 

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展一般都會經(jīng)歷3個階段:產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段、品種競爭階段和品牌競爭階段。

 

產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段(技術(shù)競爭階段)。技術(shù)創(chuàng)新競爭優(yōu)勢成為核心競爭力。

 

但是在大多數(shù)時候,技術(shù)創(chuàng)新無法形成持續(xù)的競爭壁壘,尤其是在國內(nèi)專利權(quán)保護(hù)實(shí)際效力缺失的大環(huán)境下。一是因?yàn)榧夹g(shù)容易被模仿,尤其是農(nóng)業(yè)技術(shù)門檻本來就低;二是技術(shù)路線很多,存在較大被趕超甚至革新的可能;三是雖然有時候技術(shù)很難被模仿,但在生產(chǎn)與持續(xù)研發(fā)過程中難以保密。

 

所以,基于以上幾點(diǎn),農(nóng)業(yè)技術(shù),尤其是馬鈴薯這種主要依靠無性繁殖的作物,技術(shù)競爭持續(xù)的時間更短。就目前我國的馬鈴薯發(fā)展來看,技術(shù)競爭的差異化很小,大家掌握的技術(shù)都很好,技術(shù)競爭的優(yōu)勢越來越不明顯。


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品種競爭階段。競爭激烈,市場迅速增長,行業(yè)利潤率下降。市場發(fā)展比較成熟,行業(yè)的競爭焦點(diǎn)開始分化。

 

于是,許多種薯企業(yè)推出了差異化、個性化的品種,用差異化的手段來競爭。這個階段行業(yè)開始洗牌,要么走大規(guī)模生產(chǎn),降低成本的路子,要么就降低品質(zhì),轉(zhuǎn)產(chǎn)或者是滅亡。

 

經(jīng)過洗牌,行業(yè)就會進(jìn)入下一個發(fā)展階段。

 

品牌競爭階段。市場開始穩(wěn)定,品種不再作為一種稀缺資源。企業(yè)開始強(qiáng)化品牌的個性,穩(wěn)定消費(fèi)者,確立市場地位,其核心競爭力就體現(xiàn)在品牌競爭。新進(jìn)來的企業(yè)要想有大的發(fā)展非常難。也就是說,這個行業(yè)到了一個相對壟斷的地步了。品牌競爭是最復(fù)雜的競爭階段,一般這個階段持續(xù)的時間也會比較長。

 

所以,在行業(yè)發(fā)展的不同階段,要想在行業(yè)競爭中立于不敗之地,你就要找到行業(yè)競爭焦點(diǎn),之后制定合適的策略,這樣才能成功。

 

馬鈴薯育種程序:配制雜交組合,有性雜交方式(簡單雜交、回交、復(fù)式雜交);實(shí)生苗單株選擇;株系、品系選擇、品系比較、區(qū)域試驗(yàn)。

 

經(jīng)過以上育種程序,育成1個新品種需要8—13年(季)。


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總結(jié)下來,馬鈴薯育種效率低,出新慢。

 

與多數(shù)作物不同的是,作為一種四倍體作物,目前的馬鈴薯是利用薯塊(馬鈴薯的塊莖)進(jìn)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(fù)雜性又造成馬鈴薯品種的改良十分困難。

 

馬鈴薯存在大量的結(jié)構(gòu)變異,由于長期無性繁殖,導(dǎo)致這些結(jié)構(gòu)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(shù)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(shù)量的增多,是為了應(yīng)對病原菌感染所演化出的。

 

而四倍體的種植需要使用薯塊,相比于種子,運(yùn)輸難度要大得多,同時更容易遭受病蟲害,且成本較高,種薯成本涉及總生產(chǎn)成本的10%。

 

當(dāng)下,種薯行業(yè)也存在很多問題,如生產(chǎn)環(huán)節(jié)質(zhì)量把控不嚴(yán)格,組培苗帶毒率高;生產(chǎn)成本居高不下,連年攀升;土傳病害問題、種子質(zhì)量訴求、種子代數(shù)提高,提高成本;品種名張冠李戴,售后問題張冠李戴,商品當(dāng)種子;無深入民心的有效第三方認(rèn)證體制,各自為戰(zhàn),魚龍混雜。

 

新品種為種薯企業(yè)和繁種大戶賦能。馬鈴薯用途廣泛,各種用途需要不同的專用品種,合理設(shè)定育種方向,能有效對接生產(chǎn)和市場。馬鈴薯的品種一般有:抗氧化、褐變慢的品種;龍葵素含量低、形成慢的品種;抗性好、低還原糖、抗高溫褐化的本土化加工品種;高淀粉含量的品種;用于觀光農(nóng)業(yè)的長花期品種;瞄準(zhǔn)功能性品種,指具有多種有生理作用的功能因子(鐵、硒、γ-氨基丁酸、膳食纖維、抗性淀粉、黃酮和脂肪酸、花色苷類化合物)的品種。

 

所有育種家的目標(biāo)是用最少的資源來獲得最高產(chǎn)量。因此,高產(chǎn)早熟品種應(yīng)是未來馬鈴薯育種主要方向。

 

目前,馬鈴薯育種繁種發(fā)展新趨勢有:實(shí)生種子、整薯播種、超級脫毒、霧培法、航天育種、生物育種、射線誘導(dǎo)、基因編輯等。

 

國外關(guān)于馬鈴薯種子基因改造的應(yīng)用已經(jīng)很成熟。比如,美國上市的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯主要是抗蟲、抗病以及抗褐變馬鈴薯。而瓦赫寧根大學(xué)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,采用CRISPR Cas技術(shù)(一種基因組編輯技術(shù)),可以重新啟動處于失活狀態(tài)的特定的抗性基因。

 

對作物遺傳學(xué)認(rèn)識的不足限制了馬鈴薯育種的新突破。2022年我國農(nóng)業(yè)有很多重大的進(jìn)展,關(guān)鍵就是基因編輯。

 

2022年中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所黃三文團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了高質(zhì)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(shí)際上,70%的天然馬鈴薯種子(包括野生物種和地方品種)是二倍體。

 

據(jù)了解,黃三文團(tuán)隊(duì)已經(jīng)培育出了第一代高純合度(>99%)二倍體馬鈴薯自交系和雜交馬鈴薯品系“優(yōu)薯1號”。小區(qū)試驗(yàn)“優(yōu)薯1號”的產(chǎn)量接近 3 噸/畝,有顯著的產(chǎn)量雜種優(yōu)勢,且具有高干物質(zhì)和高類胡蘿卜素含量的特點(diǎn),蒸煮品質(zhì)佳。

 

“優(yōu)薯 1 號”的成功選育證明了雜交馬鈴薯育種的可行性,馬鈴薯育種進(jìn)入快速迭代的時代。未來,馬鈴薯雜交種子的大規(guī)模應(yīng)用將會給馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來一場革命性的變革。


降低農(nóng)民的種植成本。馬鈴薯種子體積小,重量輕,每畝只需要幾克種子。如果用馬鈴薯原薯來種的話,大概需要500斤。馬鈴薯種薯的價格大概是1元/斤,種薯成本在500元左右。而使用種子的話,成本會大大降低。

 

育種速度會大大加快。如果用四倍體育種,周期是10—15年,但是用種子育種,周期縮短到3—5年,只有之前的1/3。

 

節(jié)省馬鈴薯種薯用田。和傳統(tǒng)種植方式相比,使用種子繁殖能夠節(jié)省大量馬鈴薯種薯用田。而且在病蟲害的防治方面,和薯塊繁殖相比,用種子繁殖也是一個非常有力的突破點(diǎn)。

 

不管是培育實(shí)生種子,還是基因編輯、射線誘導(dǎo)等現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù),利用這些技術(shù)繁育新品種可能會在不久的將來改變馬鈴薯產(chǎn)業(yè),帶領(lǐng)我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)走向世界。


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