好山东丨从土疙瘩到金疙瘩，德州乐陵马铃薯科技育种与全球化之旅|乐陵市|全国农业种质资源|全粉|山东省|希森|德州市|种植|金疙瘩|马铃薯

齐鲁晚报·齐鲁壹点李梦晴李庆都通讯员张梓琪苏安矗

种子是农业的芯片,事关国家粮食安全。你可知道,我国马铃薯的种子有很大一部分是来自德州乐陵。在这里,这些看似平凡的“土疙瘩”,在科技与汗水的浇灌下绽放出独特魅力,成为名副其实的“金疙瘩”,据统计,乐陵每年马铃薯原种和脱毒种薯产能分别达8亿粒和15万吨,“希森”系列品种全国累计推广种植超过3450万亩,规模和产能均位居全国第一位,带动了25个省区超100万薯农增收致富,累计创造社会效益超190亿元。不仅如此,“希森”马铃薯种还踏上了“一带一路”,走向国际市场,让世界尝到中国马铃薯的滋味。

“十年磨一薯”

万里挑一育种

12月4日,在位于国家农业科技园区德州(乐陵)省级农高区的国家马铃薯工程技术研究中心,病毒检测实验室主任孙莎莎正带领团队在马铃薯种质资源库中精心呵护着2800多份珍贵的试管苗。这些试管苗承载着早熟、高产、高淀粉、耐盐碱、耐高温、抗旱等多种功能性特征,是马铃薯育种的关键材料。

希森马铃薯组培幼苗

据悉,乐陵希森马铃薯产业集团有限公司(以下简称“希森薯业”)是国内马铃薯行业第一家“育繁推”一体化企业,国家马铃薯工程技术研究中心就是依托该企业组建,先后在德州乐陵市、北京市延庆区、内蒙古商都县建立了3个现代化马铃薯育种基地,致力于中国马铃薯品种的繁育。

为了确保试管苗的存活与繁衍,实验室内的环境控制极为严格。“温度维持在6℃到8℃,光照时间长达16个小时,而黑暗时间则固定为8小时。”孙莎莎介绍,由于试管苗的保存时间仅有3到4个月,因此需要定期更新,另外,中心每年对200余份资源进行评价、鉴定、筛选,收集实验数据及信息采集,这些数据将被录入到马铃薯种质资源信息数据库进行保存,并逐步实现科研机构间的资源共享。

遗传与育种实验室主任崔长磊则基于品种选育的目标,从马铃薯种质资源库中挑选相关试管苗进行杂交,经过播种、开花、授粉杂交等步骤,最终收获实生籽。“每年9月份,马铃薯会长出圣女果大小的果实,每个果实里大概有100到200颗的实生籽。”崔长磊介绍,这些实生籽经过催芽、育苗、移栽后,培育出微型薯。实生籽和微型薯都有三个月的休眠期,之后被放入大田中进行选育。

2024年9月，希森集团内蒙古马铃薯育种试验基地4000余份资源及品系，10万余单株（包括太空搭载的实生籽繁殖的单株1.5万株）进行收获。

马铃薯品种的选育过程漫长而艰辛,每一株马铃薯都需要经过三至四年的观察与择优,才能从众多候选者中脱颖而出。

崔长磊告诉记者,他们在内蒙古的大田里将微型薯间隔半米种植,第一年种植10万株,覆盖100亩土地。马铃薯成熟后,需要人工挖掘出马铃薯,科研人员逐株对马铃薯的表现进行筛选,挑选出2000株左右符合品种选育目标的马铃薯,这一过程往往需要十几个人花费半个月的时间。“每一株为一份,第二年重复第一年的操作,留下100到200份的马铃薯,第三年留下二三十份,第四年留下四到五份,之后是两年时间的生产试验和区域试验。”崔长磊说。

经历了如此严格的筛选,在各环节顺利的前提下,一个品种的落地仍需至少十年的时间。这期间,受到温度、湿度等环境因素的影响,育种工作充满了不确定性。但科研人员并未气馁,他们不断探索新的育种路径,以期突破传统育种的局限。

国家马铃薯工程技术研究中心科研人员在观察航天马铃薯种子组培苗。

为了加速育种进程,科研人员还将马铃薯种子送上太空。2022年,神州十四号搭载了20000粒实生籽；2023年,神州十六号又搭载了66500粒实生籽,其中包括10800粒耐盐碱实生籽。“这些种子在太空中经历了基因突变,如今搭载神州十四号顺利回来的实生籽已经被培育成微型薯,种植在内蒙古大田里,并收获了部分材料。”实验室技术员王珍珍说。

种子是农业的芯片,事关国家粮食安全,希森薯业科研团队为此付出了巨大努力。如今,已经育成高淀粉加工、薯片和薯条加工、早熟鲜食、彩色高营养等具有完全自主知识产权专用型新品种33个。

耐盐碱、做薯条

马铃薯新品种表现出彩

“这就是我们培育出来的‘希森77号’,你看它这个薯型、长度就很适合做薯条。”国家马铃薯工程技术研究中心主任胡柏耿博士拿着一颗“希森77号”马铃薯介绍道。

今年9月份,希森马铃薯种业联合会第五届年会盛典在内蒙古乌兰察布市商都县举行,在年会盛典上,希森薯业发布了其最新科研成果——“希森77号”马铃薯新品种,该品种在产量、品质、抗病性等方面均表现出色,它的“出世”打破了薯条用马铃薯品种国外垄断,为我国马铃薯产业的发展注入了强劲动力。

国家马铃薯工程研究中心科研人员在观察雾培彩色马铃薯长势。

据了解,“希森77号”在选育过程中,充分利用了现代生物技术和传统育种手段,通过严格的田间试验与数据分析,最终脱颖而出。

在田间试验中,“希森77号”表现优异,不仅产量显著提升,而且薯形整齐、口感细腻,不易空心。同时,对马铃薯晚疫病、早疫病等多种常见病害具有良好的抗性,有效降低了种植过程中病虫害的发生,提高了农产品的安全性。作为中早熟鲜食、薯条加工兼用型品种,它抗高温,喜水肥,干物质含量高达21.6%-24%,适宜在内蒙古、河北、陕西等北方一季作区和山东等中原二季作区种植。

另一方面,耐盐碱马铃薯育种是希森薯业近年来重点突破的领域之一。据悉,全国有近15亿亩的盐碱地,可利用的盐碱地约5.5亿亩,是一笔“沉睡”的宝贵资源,开展盐碱地综合利用,对保障国家粮食安全、端牢中国饭碗具有重要战略意义。然而,农业生产在盐碱地上的挑战一直巨大,在盐碱地条件下,其他作物往往难以生存,“希森6号”却展现出了强大的生命力,让盐碱地这一曾经的“禁区”被逐步突破。

据希森薯业植物保护研究室主任张志凯介绍,2017年,希森马铃薯产业集团、国家马铃薯工程技术研究中心联合山东省农科院共同承担了山东省良种工程——马铃薯耐盐碱育种项目,在东营黄三角农高区设立研究基地,开始了耐盐碱马铃薯品种选育及配套栽培技术研究协作攻关。科研团队在盐碱地上对746个杂交组合的175224个单株、6670份资源/品系和167个品种进行筛选,经过多年试验研究,成功育成国内首个耐中度盐碱且具有商业化价值的马铃薯新品种“希森53号”,目前已获农业农村部登记为推广应用品种,后续再通过良种+良法配套,届时一定能在全国盐碱地上实现推广种植,助力黄河流域生态保护和高质量发展。

“别拿土豆不当干粮”

马铃薯的主粮化

刚出锅的马铃薯馒头,散发着诱人的热气,咬一口,筋道十足,越嚼越有丝丝的甜意漫上舌尖,让人回味无穷。

今年8月份,在希森薯业位于内蒙古自治区商都县的食品公司内,国内首条马铃薯生浆馒头全自动生产线成功调试,据了解,该生产线长达100多米,具备全自动化的生产能力,达产后,计划年产4000万个马铃薯馒头,消耗马铃薯150万公斤,节约小麦粉50多万公斤。

据悉,自2015年,我国启动了马铃薯主粮化战略,马铃薯成为继水稻、小麦、玉米之后的第四大主粮,马铃薯主粮化的重要性也日益凸显。“怎么让马铃薯从地头走到老百姓的餐桌,一直是我们思考的问题。”胡柏耿说。

胡柏耿介绍,除了鲜食,马铃薯主粮化的第一步基本都是加工成全粉,这种全粉是制作面条、馒头乃至薯片的基础原料,储存期限可达15年,对于粮食储备而言意义重大。然而,由于马铃薯本身含水量大,加工过程中需去除约70%的水分,这使得加工成本相对较高。

“马铃薯没有面筋,制作马铃薯馒头需要和面粉混合,之前都是把马铃薯全粉和面粉按照3:7的比例混合制作。如今,马铃薯生浆馒头在制作工艺上进行了创新,把收获的马铃薯洗干净、去皮后,直接打成生浆,与面粉按照1:1的比例混合制作馒头,这不仅大大降低了生产成本,还提高了产品的口感和营养价值。”胡柏耿介绍,每个马铃薯生浆馒头重80克,维生素C含量达5.1毫克,钾元素含量高达362毫克,形象地说,一个马铃薯生浆馒头相当于1个苹果+1根香蕉+1个普通馒头的营养价值。

从马铃薯全粉馒头“升级”为马铃薯生浆馒头,并不是一件简单的事。希森薯业先后与山东理工大学等科研院所合作,投入3000余万元,历时1年多,研发出“马铃薯生浆馒头加工工艺”。团队反复试验,解决了生浆馒头持气差、易开裂等多项技术难题,全自动化生产的马铃薯生浆馒头质量进一步提升,实现了标准化。

除了生浆馒头,马铃薯还“变身”为饼干、面条等食物,口感与营养双重升级,也成功缓解了马铃薯产量持续攀升与加工转化效率相对较低之间的矛盾。

踏上“一带一路”

乐陵马铃薯种走向国际市场

走出德州、走出山东的乐陵马铃薯如今还踏上了“一带一路”,成功走向国际市场,让世界尝到中国马铃薯的滋味。

在哈萨克斯坦,马铃薯是主食之一,但中亚一带马铃薯亩产量低、抗病虫害能力差、品种单一。“希森”系列品种被引入当地后获得成功,2018年,阿斯塔纳希森马铃薯示范园种植的500亩“希森6号”喜获丰收,亩产超过当地主栽品种两倍,同时,“希森6号”的薯肉颜色和味道也都符合哈萨克斯坦居民的喜好,在赛福林农业技术大学的推动下,该品种成为哈萨克斯坦重点推广的马铃薯新品种。

据了解,“希森6号”仅用2年时间就完成了哈萨克斯坦原需5年的推广认证,被列入当地马铃薯品种种植补贴目录,是我国首个在哈萨克斯坦登记的马铃薯品种,另一个由乐陵国家马铃薯工程技术研究中心与赛福林农业技术大学联合研发的马铃薯新品种——“红玫瑰”也在哈萨克斯坦完成了登记。在哈萨克斯坦建立的马铃薯产业示范园被列为“山东省境外农业示范园区”,成为“一带一路”中国农业走出去的成功典范。

“我们今年还和俄罗斯进行了合作。”实验室技术员龚丽娟说。据悉,俄罗斯是世界第三大马铃薯生产国,拥有世界上最大的三个马铃薯种质资源库之一,也是我国共建“一带一路”合作中最重要的战略协作伙伴之一,此次与俄罗斯的合作,将引进俄罗斯优良马铃薯品种及种质资源不少于30份,开展马铃薯种质资源评价、鉴定及筛选高产、优质、抗旱各种性状的种质资源,运用现代育种技术和种植技术,提供2-3个适应“一带一路”沿线国家农业生产特点的优良品种,在核心节点建立高产马铃薯示范区300—500亩,示范推广2万亩,辐射带动10万亩以上,促进“一带一路”沿线国家马铃薯产业健康发展。