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种瓜得瓜种豆得豆,种土豆... 怎么种?

作者:马秋香、冯艳彩、张延娣、张鹏 发布时间:2021-08-21 阅读量:531

  提到马铃薯,大部分人脑海中浮现的都是菜市场里带泥的、疙疙瘩瘩的朴实模样,不过这些其实是马铃薯的块茎,马铃薯也是有果实和种子的!

 

一株完整的马铃薯 (图片来源:veer图库)

土豆花还是蛮好看的 (图片来源:veer图库)

  问题来了,一个麦穗有30~40个籽粒,一个番茄有种子100多粒,那一个马铃薯果实里有多少种子呢?

  其实,马铃薯的果实是浆果,里面可有100~250粒种子。种子非常小,比芝麻粒还小,千粒重只有0.3~0.6克,也仅仅相当于一个小花生米的重量。

马铃薯的种子 (图片来源:中国农科院基因组所)

  不过,马铃薯可不是用它的种子种出来的。

  马铃薯,以及其他薯类如甘薯、木薯、山药、芋头等等,都是无性繁殖的农作物,通常农户们可以利用它们的营养器官如块茎、秧苗、茎杆来作为常规种植的“种子”进行农业生产,也可以用组织培养方法获得种薯——脱毒微型薯。但是,这样的种植方法其实存在育种速度慢、种植成本高等问题。

  为什么不直接用它们的种子来种植呢?

  由于马铃薯种子有6个月的休眠期,加上发芽缓慢,顶土能力弱,早期生长非常缓慢并易受伤害,因此利用实生种子种植实在是困难和麻烦。

  难道这就是不用种子种植的直接原因?不不不还没完,这事儿另有蹊跷。

  马铃薯不像小麦等农作物,可以自花授粉结实。由于马铃薯具有自交不亲和、生殖障碍和自交衰退等特性,所以马铃薯果实里的种子都是其它品种的花粉经过授粉后结实的,里面的种子可能有多个父本,它们在遗传上五花八门。这样的种子一旦种到地里,长起来的马铃薯也是杂七杂八的,收获时,地下结薯情况更是千变万化,这就给种植户带来了很多烦恼。

  而今,中国的农业育种家利用基因组设计育种解决了这个问题。

  育种家们首先选择了品系比较纯、性状比较好的品种,进行基因组测序,确定有害和有益基因,进一步培育获得高度纯合的品种。最后选择遗传背景互补的组合进行杂交,最终获得了第一代二倍体杂交种“优薯1号”,这种马铃薯可以不通过块茎种植,而是用种子直接种出来。它肉质金黄,口感软糯,且产量很高,实现马铃薯的种子化种植后,种植1亩地只需要2克种子。

  这就意味着在不久的未来,要想种植马铃薯的农户可以直接买种子播种,这大大降低了马铃薯的种植成本。而未来你在超市买到的土豆,可能就是用这种“优薯1号”的种子种植收获的!

杂交马铃薯(图片来源:中国农科院基因组所)

  这边马铃薯种植户开始翘首以待,那边的木薯、甘薯种植户表示慕了慕了。以 “薯类三兄弟”的老大哥木薯为例,这位在拉丁美洲和非洲可是主粮,在亚洲也是妥妥的大宗工业原材料,用来生产变性淀粉、燃料酒精等化工产品。而木薯也有类似马铃薯的烦恼,面临自交不亲和、自交衰退等问题。(“薯类三兄弟”系列推文放在文末了,快去补课)

田间开花结果的木薯(图片来源:张鹏 摄)

  而且木薯雌雄异花,结实率低,种子数量少,一棵树结的种子还不如马铃薯一个浆果结的数量多,利用种子进行农业种植,简直是农户们的梦想。

木薯种子(图片来源:张鹏 摄)

  别着急,其实木薯、甘薯也在改造路上了。

  早在十几年前,国际热带农业研究中心就联合我国科研人员开展木薯小孢子离体培养,希望能够获得加倍单倍体木薯。近年来,我国木薯育种家也一直致力于利用生物技术手段,开展自交不亲和性的研究。

  总之,马铃薯种业变革的第一步已经迈出,木薯、甘薯兄弟要加快脚步不要掉队喔!

 

作者单位:中国科学院分子植物科学卓越创新中心