4870個品種，秘魯為什么要收藏這么多的土豆？

在秘魯首都利馬，南郊的兩棟不甚起眼的小樓里，有一些神秘的大房間。房間的厚窗簾拉得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)，但里面卻亮得晃眼。房間的布置看上去像是庫房，密密麻麻擺滿了貨架，但貨架上只有一排排的玻璃試管——透過掛滿水珠的玻璃看進(jìn)去，里面都是綠油油的植物小苗。

可能會讓生物狗覺得眼熟的奇怪“倉庫” | cipotato.org

這些房間的確是倉庫，但不是簡單的倉庫，而是國際馬鈴薯中心（Centro Internacional de la Papa, CIP）的馬鈴薯種質(zhì)資源庫。這里存放著世界上最完整的馬鈴薯種質(zhì)收藏，4870個不同品種的馬鈴薯小苗被種在裝有培養(yǎng)基的試管里，等待著全球科學(xué)家、育種專家來函索取。

國際馬鈴薯中心總部｜machutravelperu.com

為什么要存那么多種馬鈴薯？

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程，農(nóng)作物的多樣性一直在降低，不只是栽培的物種越來越少，品種也越來越單一。在上個世紀(jì)的一百年時間里，農(nóng)作物的基因多樣性已經(jīng)喪失了75%。

多樣性的喪失，是效率最大化的代價。農(nóng)場主希望，他們用不菲價格買進(jìn)的大型農(nóng)用機(jī)械，面對的是整齊劃一的農(nóng)作物——一樣高、一樣深、同時播種、同時采摘。但是，品種的單一也有可能帶來嚴(yán)重的問題，甚至是災(zāi)難。

現(xiàn)代化的馬鈴薯收割機(jī) | AVR bv / Wikimedia commons

發(fā)生于19世紀(jì)中期的愛爾蘭大饑荒，從一個側(cè)面來講，便是作物品種單一帶來的災(zāi)難。

當(dāng)時，幾乎所有愛爾蘭人種植的都是一個叫做“愛爾蘭腳夫（Irish Lumper）”的土豆品種。它非常優(yōu)秀，即便是在泥濘、貧瘠的田地里，也可以取得相當(dāng)不錯的收成，一小塊土地便能養(yǎng)活一大家子人。但在面對來自墨西哥的致病疫霉（Phytophthora infestans）的時候，這個品種敗下陣來，絲毫沒有還手之力。

被晚疫病侵染的馬鈴薯塊莖 | Howard F. Schwartz / Colorado State University

之后，馬鈴薯晚疫病席卷愛爾蘭，帶來了令人絕望的饑荒與流離失所。

但關(guān)于這場災(zāi)難，我們還需要注意一個細(xì)節(jié)：在抵達(dá)愛爾蘭之前，這個菌株其實(shí)已經(jīng)先后襲擊了美國和歐洲本土的土豆產(chǎn)區(qū)。馬鈴薯晚疫病在美國和歐洲大陸的確也造成了一定的損失，但破壞性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及愛爾蘭。究其原因，一方面當(dāng)然是因?yàn)檫@些地區(qū)對于馬鈴薯的依賴沒有那么嚴(yán)重，另外一方面則是因?yàn)槊绹蜌W洲本土種植的土豆品種多樣性更高，其中不少對致病疫霉有著一****定的抗性。

馬鈴薯晚疫病的兩次主要傳播路徑，其中紅色的路徑便是引起愛爾蘭大饑荒的那次｜Kentaro Yoshida et al. / wiki commons

將近兩個世紀(jì)過去了，晚疫病至今依然是威脅馬鈴薯生產(chǎn)的重要病害之一，只不過危害遠(yuǎn)不如前。今天，我們有了更多的農(nóng)藥和田間管理方法來防治這種病害，而且還可以直接從根源上做起，培育抗病的品系。

不僅僅是晚疫病。馬鈴薯作為人類最主要的糧食作物之一，要面臨的遠(yuǎn)非一種病害的威脅——大面積的種植讓它有機(jī)會接觸各種已知甚至未知的植物病原，可以預(yù)見的氣候變化也將威脅著馬鈴薯的產(chǎn)出。我們不僅需要抗病抗蟲的品種，還需要耐旱耐澇的品種、抗熱抗寒的品種。

而這些抗性品種的基因從哪里來？第一選擇，當(dāng)然是來自那些已知的抗性品系；其次，很多抗性基因隱藏在那些缺乏研究的傳統(tǒng)品種里，等待我們發(fā)現(xiàn)；第三，實(shí)在不行我們還可以求助馬鈴薯的近緣物種，通過種間雜交的手段，我們可以將抗性基因“植入”我們想要的作物品系里。

不同品種的馬鈴薯塊莖 | Michael Major / Global Crop Diversity Trust

這就是為什么我們要盡可能地保護(hù)馬鈴薯的基因多樣性——為了讓我們在未來面對災(zāi)難時，能有更多的應(yīng)對手段，能有更多的可能性。

為什么要存馬鈴薯苗？

當(dāng)提及種質(zhì)資源庫的時候，我們首先能想到的往往是一堆一堆不同的種子，為什么保存馬鈴薯的品種時，偏偏要選擇更脆弱、維護(hù)成本更高昂的活體小苗呢？

工作人員需要定期檢查小苗的生存狀態(tài) | cipotato.org

這要從馬鈴薯的繁殖方式說起。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，馬鈴薯可以非常容易地通過塊莖來繁殖，并穩(wěn)定地保留這個品種的性狀。因此，馬鈴薯可以被看作是一種典型的“克隆作物”——新生的幼體和母株擁有完全相同的基因，被稱為一個“克隆群體”，有時候甚至?xí)豢醋魍粋€生命體。

克隆作物沒有辦法通過種子來保存，因?yàn)槿绻人鼈冮_花結(jié)果、用種子繁殖的話，很多優(yōu)良的性狀不一定能夠保留下來。活體保存是儲存克隆作物的唯一方式。

我們種的所謂“馬鈴薯種子”，其實(shí)都是馬鈴薯的塊莖 | Doug Beckers / Wikimedia commons

塊莖的保存時間有限，在小小的無菌試管里裝上培養(yǎng)基，讓植物在里面緩慢生長，目前來看是相對安全有效，又盡可能占據(jù)更少空間的一種策略。為了延緩小苗的生長，研究人員還專門降低了儲藏溫度（6～8°C），并在培養(yǎng)基里加入了山梨糖醇，給小苗施加了一定的滲透壓脅迫——這些措施成功地讓換瓶頻率從 6～8 周一次降低到了 2 年一次。

嚴(yán)苛的環(huán)境會讓小苗看上去有一點(diǎn)點(diǎn)不健康，生長也非常緩慢。但是需要的時候，其實(shí)只要取一小點(diǎn)進(jìn)行組織培養(yǎng)就夠了｜c(diǎn)ipotato.org

國際馬鈴薯中心還在嘗試使用更具性價比的長效儲存方式，譬如說用液氮深凍。在超低溫的環(huán)境下，樣本理論上可以安全地儲存數(shù)個世紀(jì)而不喪失活性。

不過，深凍的樣本經(jīng)不起反復(fù)凍融，和活體保存相比，取樣的成本與風(fēng)險(xiǎn)無疑更高了。國際馬鈴薯中心為此專門優(yōu)化了流程，讓活體保存與深凍保存結(jié)合起來，充分利用二者的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在，越來越多的馬鈴薯品種在冰庫里留下了備份，等到需要它的那一天再蘇醒過來。

用零下196攝氏度的液氮處理馬鈴薯的莖尖組織，以達(dá)到長期保存活體組織的目的 | cipotato.org

為什么是在秘魯？

世界上有超過10億人以馬鈴薯為主食，種植區(qū)域北至格陵蘭、南至智利南部，高可抵海拔4700米，可以說幾乎覆蓋了人類可以進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的所有疆域。但是，如果回溯它生長與馴化的源頭，我們的目光最終都會聚焦于南美洲秘魯與玻利維亞境內(nèi)的安第斯山脈。

壯美的安第斯山脈 | Paolo Costa Baldi / Wikimedia commons

馬鈴薯的人工栽培最早可追溯到大約公元前8000年到公元前5000年，通過遺傳標(biāo)記的分析，所有可食用的馬鈴薯品種都源自當(dāng)年相當(dāng)于今天秘魯南部的地區(qū)。在已知的4000多個馬鈴薯品種里，絕大多數(shù)都來自于安第斯山區(qū)，其中單單秘魯境內(nèi)發(fā)現(xiàn)收集的就超過3000種。說秘魯是“馬鈴薯之鄉(xiāng)”，當(dāng)之無愧。

收集自秘魯?shù)牟煌R鈴薯品種 | cipotato.org

國際馬鈴薯中心的種質(zhì)資源庫收藏，始于秘魯國家馬鈴薯計(jì)劃捐贈的約1800個傳統(tǒng)馬鈴薯品種。在之后的45年里，種質(zhì)資源庫的藏品數(shù)量一度達(dá)到了17347種；但經(jīng)過廣泛的研究，對這些樣本進(jìn)行再度鑒定、去重之后，品種數(shù)量大幅縮減。目前，種質(zhì)資源庫里藏有4870個栽培馬鈴薯品種，包括來自17個國家的4467個傳統(tǒng)地方品種和403個改良栽培品種。

國際馬鈴薯中心的種質(zhì)資源不僅有馬鈴薯及其近緣物種，還包括紅薯、酢漿薯、菊薯、瑪咖等在內(nèi)的十余種可食用安第斯山塊根、塊莖植物。

塊莖金蓮花（Tropaeolum tuberosum）的塊莖，可以作為蔬菜或者主食食用 | Michael Hermann / Wikimedia commons

任何機(jī)構(gòu)都能以研究、育種或教育目的，向國際馬鈴薯中心索取這些樣本。我國作為世界第一大馬鈴薯種植國家，25%種植面積栽種的是由國際馬鈴薯中心直接或間接培育的馬鈴薯品種。

我們面對著一個充滿了不確定性的未來，但如果能夠好好利用這些埋藏于安第斯山地下的寶藏，利用好這些我們賴以為生的多樣性，或許我們可以讓世界變得更健康、更堅(jiān)韌、包容性更強(qiáng)。

作者：老貓

編輯：麥麥

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