梅 猛，徐成勇，陳學(xué)才，彭 潔，余麗萍，王西瑤*

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，四川 成都 611130；2.四川省涼山州西昌農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所高山作物研究站，四川 昭覺 616150；3.四川省涼山州農(nóng)牧局，四川 西昌 615000）

涼山彝族自治州位于四川省西南山區(qū)，是四川省重要的馬鈴薯生產(chǎn)地區(qū)。涼山州馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)海拔較高，晝夜溫差大、光照充足、工農(nóng)業(yè)污染程度低，生產(chǎn)的馬鈴薯產(chǎn)量高，商品性與口感好。作為涼山州傳統(tǒng)優(yōu)勢農(nóng)作物，馬鈴薯是廣大農(nóng)民種植業(yè)收入的主要來源，同時也是涼山人民喜愛的糧菜兼用型作物。在穩(wěn)定全州糧食生產(chǎn)方面地位突出，為糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收做出了重要貢獻[1]。

種質(zhì)資源又稱遺傳資源，是具有某些種質(zhì)或基因生物體的總稱，是選育新品種最基本的原始材料[2]。馬鈴薯種質(zhì)資源是馬鈴薯遺傳改良和相關(guān)基礎(chǔ)研究的物質(zhì)基礎(chǔ)，包括野生資源、品系、地方品種、選育品種、遺傳材料等。馬鈴薯種質(zhì)資源的數(shù)量和質(zhì)量，直接影響到種質(zhì)資源的利用和產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展[3]。通過對涼山州馬鈴薯種質(zhì)資源現(xiàn)狀調(diào)研，旨在加大對涼山州馬鈴薯種質(zhì)資源的重視，運用科學(xué)技術(shù)保存種質(zhì)及開展遺傳育種研究，進而推動馬鈴薯育種工作的循環(huán)快速發(fā)展。

1 涼山州馬鈴薯種質(zhì)資源現(xiàn)狀

1.1 選育引進品種

涼山州目前推廣使用品種主要包括雜交育成品種、實生種子后代推廣篩選出的品種以及引種形成的品種。其中雜交育成的代表品種有‘涼薯3 號’、‘涼薯8號’、‘涼薯17’、‘涼薯30’、‘涼薯97’、‘川涼薯1號’、‘川涼薯2號’、‘川涼薯3號’、‘川涼薯4號’、‘川涼薯5號’、‘川涼薯6號’、‘川涼薯7號’、‘川涼薯8號’、‘川涼薯9號’、‘川涼薯10號’、‘川涼芋1號’、‘西薯1號’和‘西芋2號’[4]；實生種子后代推廣篩選出的代表品種有‘涼薯14’、‘水葫蘆洋芋’、‘內(nèi)蒙洋芋’等；引種的代表品種有‘米拉’、‘大西洋’、‘會-2’、‘壩薯10號’、‘合作88’、‘抗青9-1’、‘青薯9號’、‘費烏瑞它’、‘轉(zhuǎn)心烏’等。

1.2 地方特色品種

通過長期自然選擇和人工選擇，早期引進的馬鈴薯品種已適應(yīng)當?shù)刈匀画h(huán)境和消費習(xí)慣，并具有一定的區(qū)域種植面積[5]。由于涼山州地理氣候環(huán)境特殊，容易形成豐富多彩的地方品種，如‘烏洋芋’、‘牛角洋芋’、‘山道花’和‘紅麻皮’。值得注意的是，涼山州‘烏洋芋’根據(jù)種植地區(qū)不同，有‘布托烏洋芋’、‘昭覺烏洋芋’和‘喜德烏洋芋’之分，且表現(xiàn)性狀各不一致，存在同一名稱不同品種的情況。

2 研究利用現(xiàn)狀及問題

涼山州馬鈴薯種植歷史悠久，早在17世紀就已種植，并且長期積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗。20世紀50年代初，就有馬鈴薯研究隊伍在涼山州開展品種選育、栽培管理、病蟲害防治、貯藏加工和種質(zhì)資源保存與創(chuàng)新等研究工作[6]。此外，四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)、西昌學(xué)院、涼山州西昌農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所等科研機構(gòu)持續(xù)為馬鈴薯種質(zhì)資源研究助力，培育和引進適合涼山州各種生態(tài)類型種植和各種用途的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種。

2.1 環(huán)境變化影響

人類社會的不斷發(fā)展導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境發(fā)生劇烈變化，例如溫度和降雨，導(dǎo)致部分地區(qū)馬鈴薯病蟲害加重發(fā)生，部分地方種未能適應(yīng)劇烈變化，因而造成地方特色品種的銳減甚至消失。因此，必須及時對種質(zhì)資源加以保護，否則將會給馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展造成不可彌補的損失。

2.2 地方種以農(nóng)戶自留種為主

涼山州地方特色馬鈴薯基本沒有脫毒種薯，農(nóng)戶多以自留種為主。一方面，當?shù)剞r(nóng)民多以往年生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)薯塊作為種薯。在復(fù)雜多樣的地理氣候環(huán)境下，自留種在長期選擇、馴化的過程中，形成了當?shù)靥赜械鸟R鈴薯資源，與其引進品種相比，適應(yīng)性更好、品質(zhì)更佳；但另一方面，馬鈴薯連年留種導(dǎo)致種薯退化較為嚴重，種植過程中被農(nóng)戶淘汰，部分種質(zhì)資源材料也因此消失。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大部分農(nóng)戶貯藏意識不夠，馬鈴薯多堆于自家墻角且混貯現(xiàn)象普遍存在，且貯藏過程沒有密切關(guān)注貯藏情況，導(dǎo)致馬鈴薯發(fā)芽、腐爛情況嚴重。

2.3 馬鈴薯種質(zhì)資源利用率低

2013 年引進‘青薯9 號’，至2015 年發(fā)展到2 800 hm2；2016 年全州馬鈴薯面積15.74 萬hm2，‘青薯9號’面積1.43萬hm2；2017年全州馬鈴薯面積15.95 萬hm2[7]，‘青薯9 號’面積6.77 萬hm2，占比42.4%。涼山州地方品種‘山道花’、‘紅麻皮’、‘烏洋芋’等品種食用品質(zhì)好，但產(chǎn)量較低，未形成品牌，導(dǎo)致經(jīng)濟效益較低；引進品種‘青薯9號’產(chǎn)量高、商品薯率高，受到當?shù)卣块T的大力推廣。隨著‘青薯9號’的大面積推廣，直接導(dǎo)致涼山州自育品種以及地方特色品種種植面積減少；個別品種基本沒有種植面積，進而導(dǎo)致馬鈴薯種質(zhì)資源的消失。由此導(dǎo)致的種質(zhì)資源單一使得涼山州馬鈴薯遺傳基礎(chǔ)變窄，遺傳脆弱性加大。

2.4 病害防范難度大

黑脛病、晚疫病、癌腫病等病害發(fā)病迅速、根治困難，防范不及時容易導(dǎo)致絕產(chǎn)絕收。實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，涼山州部分地區(qū)存在馬鈴薯連作、病蟲害防治意識較差、栽培管理不規(guī)范、監(jiān)測機制不完善等問題，導(dǎo)致病蟲害發(fā)生發(fā)展加速，不僅影響馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)，造成部分種質(zhì)資源的喪失，而且有重大疫情出現(xiàn)風(fēng)險。

3 保護利用對策

3.1 建立現(xiàn)代化種質(zhì)資源庫

建立完善馬鈴薯種質(zhì)資源庫是做好馬鈴薯種質(zhì)資源收集、鑒定、評價、保存和開發(fā)利用的前提條件。馬鈴薯種質(zhì)資源的收集、評價、保存及利用，是一項長期且艱巨的工作，只有通過建立種質(zhì)資源庫才能及時保護現(xiàn)有資源，并對其開展相關(guān)研究[8]。對此，應(yīng)充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)科研院所、大專院校的優(yōu)勢，利用院所校完善的條件對當?shù)伛R鈴薯種質(zhì)資源進行莖尖低溫保存以及基因文庫保存。

3.1.1 試管苗保存

利用組織培養(yǎng)技術(shù)逐漸將資源材料轉(zhuǎn)化成試管苗，并在MS培養(yǎng)基中添加適量B9、矮壯素、甘露醇等可適當延長繼代培養(yǎng)時間[9]。但試管苗保存種質(zhì)資源需要定期繼代培養(yǎng)，多次轉(zhuǎn)接可能導(dǎo)致材料污染。此外，試管苗在保存過程中有可能發(fā)生變異，且變異的可能性將隨著保存時間的延長而增大[10]。

3.1.2 超低溫保存

植物種質(zhì)資源超低溫保存一般是在液氮（-196 ℃）及液氮蒸汽相（-180～-150 ℃）的超低溫條件下保存植物細胞、組織或器官。馬鈴薯離體莖尖、體細胞胚超低溫保存通常采用空氣干燥、包埋脫水、水滴玻璃化等技術(shù)，各種調(diào)節(jié)和控制細胞生長代謝的酶功能在超低溫條件下受到極大抑制，新陳代謝活動基本停止，從而達到長期保存植物材料的目的。并且超低溫環(huán)境能最大程度避免組織、細胞繼代培養(yǎng)突變的發(fā)生，是無性繁殖植物種質(zhì)資源長期安全保存的方法[10]。

3.1.3 基因文庫保存

基因文庫是一組含有不同基因組片段的重組顆粒，將基因組DNA酶切后插入到載體中，并通過體外包裝并轉(zhuǎn)染大腸桿菌而獲得的。該文庫包含了基因組內(nèi)全部的基因片段，可存儲基因組的所有序列信息。基因文庫保存能克服傳統(tǒng)保存利用效率低、工作量大、勞動強度大、占地面積大、不易管理等缺陷，已廣泛運用到植物種質(zhì)資源保存中[11]。

3.2 加強種質(zhì)資源保護宣傳

種質(zhì)資源蘊藏著豐富的遺傳基因，是馬鈴薯新品種選育及理論研究工作的物質(zhì)基礎(chǔ)[12]。因此，應(yīng)加大馬鈴薯種質(zhì)資源重要性的宣傳力度，引起政府和農(nóng)業(yè)科研人員的重視。長期以來，種質(zhì)資源的收集及保護由當?shù)乜蒲胁块T承擔，但受經(jīng)費和人員的限制造成種質(zhì)資源未能得到有效的保護和利用。因此，政府部門需加強資金投入與政策引導(dǎo)，保證馬鈴薯種質(zhì)資源保護和利用工作持續(xù)開展。農(nóng)業(yè)科研人員是種質(zhì)資源保護的主力軍，深入基層開展工作中，主動收集地方特色馬鈴薯資源，提高馬鈴薯種質(zhì)資源收集效率，做到及時收集，及時保護，避免優(yōu)質(zhì)資源的流失。

3.3 加大種質(zhì)資源使用力度

充分利用資源優(yōu)勢，選育出農(nóng)民愿接受、鮮食口感好、市場有潛力、推廣潛力大的品種，是對當?shù)剞r(nóng)業(yè)科研成效的基本評價指標。一方面，根據(jù)對當?shù)噩F(xiàn)有種質(zhì)資源的鑒定評價，從中選擇優(yōu)勢互補、配合力較好、無明顯不良性狀的材料進行組合，選育新品種；另一方面，可以對涼山州地方特色資源材料進行品種申報，加強品種權(quán)保護，并在品種審定后進行推廣[13]。李佩華等[14]研究發(fā)現(xiàn)，涼山州馬鈴薯地方種與其他品種遺傳差異大，是較好的育種材料，可為今后育種中親本的選擇提供依據(jù)。針對涼山州馬鈴薯品種規(guī)劃布局，應(yīng)根據(jù)品種熟期、特性及發(fā)育規(guī)律，因地制宜選擇品種。

此外，應(yīng)加強地方特色品種品牌建設(shè)。據(jù)調(diào)查，市場上一般的馬鈴薯為1.5元/kg，但涼山正宗‘烏洋芋’可賣到10元/kg。在種質(zhì)資源利用上，可適當加大地方特色品種的推廣，促進增收致富的同時，能有效避免種質(zhì)資源的喪失。

3.4 拓寬種質(zhì)資源研究深度

種質(zhì)資源蘊藏著育種所需要的全部基因，如何發(fā)揮種質(zhì)資源所蘊藏基因的作用，關(guān)鍵在于對種質(zhì)資源的了解程度[15]。因此，需要對馬鈴薯種質(zhì)資源進行全面、系統(tǒng)的鑒定與評價。資源評價主要包括標記輔助種質(zhì)評價、離體評價、遺傳多樣性分析、統(tǒng)計已收集資源的冗余和缺失、等位基因挖掘等[16]。充分利用分子標記、遺傳圖譜構(gòu)建、QTL精細定位等分子生物學(xué)和基因組學(xué)技術(shù)，對馬鈴薯進行分子育種，提高親本選擇效率，加快育種進程[17]顯得尤其重要和迫切。

3.4.1 現(xiàn)代分子植物育種技術(shù)

（1）分子標記輔助選擇育種

分子標記輔助選擇育種（Marker assisted selection，MAS），是利用與目標基因緊密連鎖的分子標記，準確鑒定雜種后代不同個體的基因型，從而進行輔助選擇育種[18]。此外，分子輔助選擇育種可以克服重復(fù)利用隱形基因和同時聚合多個目標基因的難度，從而提高育種效率和水平[19]。在馬鈴薯育種研究中，已開發(fā)一批抗蟲、抗晚疫病、抗病毒病、早熟、塊莖休眠等性狀的標記[20]，育種家可通過分子標記輔助選擇，有目的的將標記基因?qū)朐耘喾N中以改良栽培種的性狀。

（2）轉(zhuǎn)基因育種

轉(zhuǎn)基因育種是利用重組DNA技術(shù)，通過遺傳轉(zhuǎn)化將功能明確的基因?qū)胧荏w品種的基因組，并使其表達期望的性狀。由于克隆的基因可來自任何物種，所以能打破基因在不同物種間交流的障礙，克服傳統(tǒng)育種方法難以解決的問題[18]。馬勝等[21]用草銨膦噴施轉(zhuǎn)Bar基因馬鈴薯，結(jié)果表明轉(zhuǎn)基因株系葉色濃綠，生長正常，未轉(zhuǎn)基因植株全部死亡。周壯志等[22]將cry3A和vhb雙基因轉(zhuǎn)入馬鈴薯中表達，研究表明轉(zhuǎn)雙基因馬鈴薯株系可能具有更好的抗蟲和耐澇性能。馬鈴薯轉(zhuǎn)基因育種研究應(yīng)遵守相關(guān)法律法規(guī)，并做好風(fēng)險評估與檢測。

3.4.2 馬鈴薯功能基因分析

農(nóng)作物的性狀受相應(yīng)的基因控制，作物育種與改良實際上就是基因的轉(zhuǎn)移與重組。通過結(jié)合傳統(tǒng)的基因發(fā)掘手段，將植物基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)的研究成果充分運用于發(fā)掘作物基因資源中蘊藏有重要經(jīng)濟價值與理論價值的基因[23]，從而開展作物遺傳改良工作。目前在馬鈴薯中發(fā)現(xiàn)與產(chǎn)量、品質(zhì)、抗晚疫病、抗青枯病、抗病毒病、抗旱、耐霜凍密切相關(guān)的基因[24]。Zhang等[25]研究發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)基因CHS，F(xiàn)3H，DFR，GST，F(xiàn)3'5'H 和ANS在有色馬鈴薯塊莖花青素生物合成中發(fā)揮重要作用。此外，還鑒定了4個新的轉(zhuǎn)錄因子MYB11207，MYB47415，MYB79714 和bHLH31926。其通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)基因的表達，特別是MYB47415在馬鈴薯塊莖中花青素合成中發(fā)揮重要作用。曹紅菊[26]對馬鈴薯7個環(huán)境下的馬鈴薯塊莖進行休眠期統(tǒng)計，最終將休眠期QTLs定位在了2號、3號、5號、6號、9號、10號和11號染色體上，可通過對測序結(jié)果進行分析得到差異表達基因，進而獲得調(diào)控休眠期的候選基因，探究馬鈴薯塊莖休眠的分子機制。

3.5 防范重大病蟲害

3.5.1 建立病蟲害監(jiān)測體系

馬鈴薯病蟲害具有多變性和突發(fā)性，因此有必要加強馬鈴薯病蟲害的預(yù)測預(yù)報工作，建立田間病蟲害監(jiān)測體系[27]。利用現(xiàn)代信息技術(shù)與智能終端，對田間小氣候檢測儀進行布置，構(gòu)建農(nóng)作物重大病蟲害數(shù)字化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)平臺，提高病蟲害監(jiān)測預(yù)警能力[28]。

3.5.2 加強綜合防治技術(shù)的推廣

馬鈴薯病害種類多，來源廣，因此應(yīng)加快抗病種質(zhì)資源的評價，加強與玉米等作物的輪作。同時，結(jié)合物理防治、化學(xué)防治、生物防治及優(yōu)化栽培措施等技術(shù)進行綜合防治[27]。政府部門及農(nóng)技推廣人員應(yīng)提高農(nóng)民病蟲害防治意識，指導(dǎo)農(nóng)民進行科學(xué)防控，并對農(nóng)戶進行貯藏培訓(xùn)，使農(nóng)戶掌握貯藏保鮮技術(shù)。