土豆日历(马铃薯晚疫病的来源)

老猫

全球发展促进中心

2022-12-15 19:29

发表于北京

编辑：促促

转载请注明来源：国家国际发展合作署全球发展促进中心&物种日历

编者按：

2022年1月20日，“全球发展倡议之友小组”正式成立。“之友小组”由中方发起成立，旨在呼吁国际社会形成合力，落实全球发展倡议，加快推动落实联合国2030年可持续发展议程，实现更加强劲、绿色、健康的全球发展。

全球发展促进中心

与果壳物种日历合作，以“一国一物”的形式介绍“之友小组”成员国家的生物多样性，从物种与生态的角度出发，展现成员国的自然文化特色。

在秘鲁首都利马南郊的两栋不甚起眼的小楼里，有一些

神秘的大房间

。房间的厚窗帘拉得严严实实，但里面却亮得晃眼。房间的布置看上去像是库房，密密麻麻摆满了货架，但货架上只有

一排排的玻璃试管

——透过挂满水珠的玻璃看进去，里面都是绿油油的植物小苗。

可能会让生物专业觉得眼熟的奇怪“仓库” | cipotato.org

这些房间的确是仓库，但不是简单的仓库，而是国际马铃薯中心（Centro Internacional de la Papa, CIP）的

马铃薯种质资源库

。这里存放着世界上最完整的马铃薯种质收藏，4870个不同品种的马铃薯小苗被种在装有培养基的试管里，等待着全球科学家、育种专家来函索取。

国际马铃薯中心总部｜machutravelperu.com

为什么要存那么多种马铃薯？

随着农业的现代化进程，农作物的

多样性一直在降低

，栽培的物种越来越少，品种也越来越单一。在上世纪的百年时间里，农作物的基因多样性已经丧失了75%。多样性的丧失，是

效率最大化

的代价。农场主希望，他们用不菲价格买进大型农用机械，能够换来整齐划一的农作物——一样高、一样深，同时播种、同时采摘。但是，品种的单一也有可能带来严重的问题，甚至是灾难。

现代化的马铃薯收割机 | AVR bv / Wikimedia commons

19世纪中期发生的

爱尔兰大饥荒

，一定程度上便是作物品种单一带来的灾难。当时，几乎所有爱尔兰人种植的都是一个叫做“爱尔兰脚夫（Irish Lumper）”的土豆品种。它非常优秀，即便是在泥泞、贫瘠的田地里，也可以取得相当不错的收成，一小块土地便能养活一大家子人。然而，面对来自墨西哥的致病疫霉（

Phytophthora infestans

）的侵袭，这个品种却

败下阵来

，丝毫没有还手之力。

被晚疫病侵染的马铃薯块茎 | Howard F. Schwartz / Colorado State University

之后，马铃薯晚疫病席卷爱尔兰，带来了令人绝望的饥荒与流离失所。其实，在抵达爱尔兰之前，

马铃薯晚疫病

已经先后袭击了美国和欧洲本土的土豆产区。虽然也造成了一定损失，但

破坏性远不及爱尔兰

。究其原因，一方面当然是因为这些地区没有那么依赖马铃薯；另一方面则是因为美国和欧洲本土种植的土豆品种更加多样，

其中不少对致病疫霉有着一定的抗性

。

马铃薯晚疫病的两次主要传播路径，其中红色的路径便是引起爱尔兰大饥荒的那次｜Kentaro Yoshida

et al

. / wiki commons

如今，将近两个世纪过去，晚疫病仍是威胁马铃薯生产的

重要病害

之一，但其危害远不如前。今天，我们有了更多的农药和田间管理方法来防治这种病害，还可以直接从根源上做起——

培育抗病的品系

。

事实上，晚疫病并非唯一的威胁。马铃薯作为人类最主要的粮食作物之一，大面积的种植让它有可能接触各种已知和未知的植物病原，它的产出还受到气候变化的深刻影响。也就是说，

我们不仅要培育抗病抗虫的品种，还要培育耐旱耐涝、抗热抗寒的品种。那么这些抗性品种的基因从哪里来呢？首先，当然来自那些

已知的抗性品系

；其次，一些缺乏研究的

传统品种

里还隐藏着许多抗性基因，等待我们发现探索；再退一步，我们还可以求助马铃薯的

近缘物种

，通过种间杂交的手段，将抗性基因“植入”我们想要的作物品系里。

不同品种的马铃薯块茎 | Michael Major / Global Crop Diversity Trust

这就是为什么要

尽可能地保护马铃薯的基因多样性

——在未来面对灾难时，我们能有更多的应对手段，有

更多的可能性

。

为什么要存马铃薯苗？

说到种质资源库，我们往往会想到一堆一堆不同的种子。为什么保存马铃薯品种时偏偏要选择更脆弱、维护成本更高昂的

活体小苗

呢？

工作人员需要定期检查小苗的生存状态 | cipotato.org

这要从马铃薯的繁殖方式说起。在农业生产中，马铃薯可以非常容易地通过块茎来繁殖，并稳定地保留这个品种的性状。因此，这种作物可以被看作一种典型的

“克隆作物”

——新生的幼体和母株拥有完全相同的基因。克隆作物没有办法通过种子来保存，因为如果等它们开花结果、用种子繁殖，很多优良的性状不一定能够保留下来。而

活体保存是储存克隆作物的唯一方式。

我们种的所谓“马铃薯种子”，其实都是马铃薯的块茎 | Doug Beckers / Wikimedia commons

块茎的保存时间有限，在小小的无菌试管里装上培养基，让植物在里面缓慢生长，目前来看是相对安全有效、又

尽可能占据更少空间

的一种策略。为了延缓小苗的生长，研究人员还专门降低了储藏温度（6～8°C），并在培养基里加入了山梨糖醇，给小苗施加了一定的渗透压胁迫。这些措施成功地让换瓶频率从 6～8 周一次降低到了 2 年一次。

严苛的环境会让小苗看上去似乎有点不健康，生长也非常缓慢。但实际只需取一小点进行组织培养就够了｜cipotato.org

国际马铃薯中心还在尝试使用更具性价比的长效储存方式，例如用

液氮深冻

——理论上，在超低温的环境下，样本可以安全地储存数个世纪而不丧失活性。不过，深冻的样本

经不起反复冻融

。和活体保存相比，取样的成本与风险无疑更高。国际马铃薯中心为此专门优化了流程，让活体保存与深冻保存结合起来，充分利用二者优势。现在，越来越多的马铃薯品种在冰库里留下备份，等到需要它的那一天再苏醒过来。

用零下196摄氏度的液氮处理马铃薯的茎尖组织，以达到长期保存活体组织的目的 | cipotato.org

为什么是在秘鲁？

世界上有

超过10亿人以马铃薯为主食

，种植区域北至格陵兰、南至智利南部，高可抵海拔4700米，可以说几乎覆盖了人类可以进行农业生产的所有疆域。但是，如果回溯它的生长源地，则要聚焦南美洲秘鲁与玻利维亚境内的安第斯山脉。

壮美的安第斯山脉 | Paolo Costa Baldi / Wikimedia commons

马铃薯的人工栽培最早可追溯到大约公元前8000年到公元前5000年。遗传标记的分析告诉我们，所有可食用的马铃薯品种源地都是今天秘鲁南部的地区。在已知的4000多个马铃薯品种里，

绝大多数都来自于安第斯山区

，其中单单秘鲁境内发现收集的就超过3000种。可以说，秘鲁是当之无愧的“马铃薯之乡”。

收集自秘鲁的不同马铃薯品种 | cipotato.org

土豆日历(马铃薯晚疫病的来源)

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