齐兴（德州理工大学博士）

中国农业部刚刚启动的土豆主粮化战略，着实让名字中带着一个“土”字的马铃薯扬眉吐气。过不了多久，在中国有400年种植历史的土豆终于要脱离蔬菜圈，跨入主粮界。

土豆学名马铃薯，又名洋芋、山药蛋、薯仔，大约在公元前8000年至公元前5000年由生活在现今秘鲁的古印加人驯化并种植，国际马铃薯研究中心（International Potato Center）就坐落于秘鲁的利马市。1536年西班牙人征服印加帝国，马铃薯被西班牙人带回欧洲并随之传播开来。后来欧洲的农业专家发现马铃薯比小麦、燕麦等主粮更容易生长和培育，更重要的是马铃薯可以在不同的环境条件下种植，产量更高，单位面积的土地可以养活更多的人。马铃薯的引入为欧洲19世纪人口爆炸作出了不可磨灭的贡献。

马铃薯在国外的地位比在国内高，是世界第四大粮食作物，仅排在水稻、小麦和玉米之后，世界总产量超过3亿吨，全世界有超过十亿人口食用马铃薯。马铃薯在欧美有多种吃法，除了薯条之外，马铃薯还可以做薯片、沙拉、马铃薯饼和烤马铃薯，在欧美可是妥妥的主粮。

从1845年开始，当中国被列强打开国门陷入沉沦时，爱尔兰人民也正在遭受苦难，不过造成这个苦难的原因不是人，而是源于小小的马铃薯。一种由真菌引起的马铃薯晚疫病（Potato Late Blight）如瘟疫一般横扫欧洲，马铃薯种植业遭到严重打击，严重依赖马铃薯为主食的爱尔兰有100万人因此失去了生命，还有100多万人逃亡北美，现在超过10%的美国人是爱尔兰裔，而当时爱尔兰全国人口也不过800万。

马铃薯还是人类太空探索的首选食品。1995年10月，马铃薯被哥伦比亚号航天飞机带入太空，成为第一种进入太空的蔬菜。科学家们期待将来马铃薯可以在长距离的宇宙飞行或在国际空间站执行长期任务时为宇航员提供饮食、补充氧气、减少二氧化碳并最终供给太空殖民地。

在植物分类学上，马铃薯属于茄科（Solanaceae），茄属（Solanum），是多倍体植物，在自然界中兄弟们众多，有一系列的多倍体存在，有二倍体（2n=24）、三倍体（2n=36）、四倍体（2n=48）、五倍体（2n=60）以及六倍体（2n=72）。人们食用的是马铃薯的地下块茎，不是根。现有种植的马铃薯品种为四倍体普通栽培种（Solanum tuberosum L. 2n=48），是由安第斯亚种（Andigena 2n=48）经长日照条件长期选择培育而成。与普通的同属马铃薯栽培种的安第斯亚种、富利亚薯种（Phureja 2n=24）以及窄刀薯种（Stenotomum 2n=24），是在南美的安第斯山区域被驯化的，很多在长日照条件下不会结薯。马铃薯可以进行有性繁殖也可以进行无性繁殖。只有马铃薯育种学家才真正对种子感兴趣，因为有性繁殖产生的后代通常会由于近交衰退（inbreeding depression）而失去一些农艺性状；马铃薯还可以通过块茎进行无性繁殖，这样它的后代就可以保持住亲本的优良性状。

马铃薯在中国有400年的种植历史，虽然中国的马铃薯产量世界第一，但是平均产量和世界先进水平还有不小的差距。马铃薯是欧美人的主食之一，欧美发达国家的马铃薯人均消费量在80千克/年，而中国仅14千克/年。马铃薯营养全面，富含钾、铁、维生素C和膳食纤维，兼有粮食、果蔬里所有营养成分。而且吃马铃薯可以减肥。每100克马铃薯仅含有322千焦的热量，远低于小麦（1369千焦）、玉米（1528千焦）和水稻（1528千焦），而且基本不含脂肪和胆固醇。马铃薯79%是水，由于富含膳食纤维，很容易让人产生饱腹感。马铃薯还可以做出许多美味的食品，《舌尖上的中国》就曾经提到一种用马铃薯做的宁夏美味——洋芋擦擦。不单如此，马铃薯泥、薯条、薯片都很不错。马铃薯生长需水少，可以在西北干旱半干旱地区种植，有利于缓解生态压力。

根据报道，现在中国马铃薯种植面积约为8000多万亩，亩产约一吨，农业部推动马铃薯主粮化，目标是到2020年，种植面积和亩产都要翻一番，种植面积扩大到1.5亿亩，亩产提高到两吨以上。目前我国马铃薯单产仅列世界第93位，种植品种的品质不高是主要原因之一。

马铃薯育种受困于马铃薯亲本材料遗传背景狭窄。在马铃薯的发源地南美安第斯亚种是短日照型，当其被带入欧洲后经过长日照长期选择得到普通栽培种，许多不适应长日照的品种遭到淘汰。19世纪中叶席卷欧洲的马铃薯晚疫病使本已有限的品种进一步减少。另外，马铃薯是无性繁殖作物，病毒侵染进植株体会逐代传递并积累，最终导致种性退化，这进一步限制了在育种中可以利用的种质资源。最后，普通栽培种马铃薯自交会增加有害等位基因的纯合几率从而会产生近交衰退。马铃薯的野生资源非常丰富，有些野生品种具有许多优良的特性，如抗虫、抗病、高淀粉。因此利用马铃薯野生种可以扩大育种的遗传基础。另一方面，随着2011年由中国农业科学院主导的马铃薯全基因组测序的完成，科学家们可以从中发现与重要农艺性状相关的基因，开发分子标记（molecular marker）以更有效地进行分子标记辅助选择(marker-assisted selection)育种。

转基因食品一直是一个公众关心的问题，目前中国没有转基因马铃薯的商品化种植。国外确实曾经有几种转基因马铃薯被批准上市。

为了对抗科罗拉多马铃薯甲虫（Colorado Potato Beetle），孟山都公司将抗虫基因Bt转入马铃薯并将之命名为 “New Leaf”。1995年，“New Leaf”转基因马铃薯获得美国监管机构的许可上市。1998年，在“New Leaf”的基础上，孟山都开发了一个兼有Bt基因又抗马铃薯卷叶病毒（Potato Leaf Roll Virus）的新品种。不久之后在1999年，既有Bt基因又可以抗马铃薯Y病毒（Potato virus Y）的品种"NewLeaf Plus" 问世。虽然这些可以节省大量农药的品种受到了北美马铃薯种植者的欢迎，但是由于消费者对转基因食品的疑虑，一些大的美国公司如麦当劳（McDonald's）, 温迪 （Wendy's）和菲多利（Frito-Lay）拒绝使用这些转基因马铃薯，2001年孟山都选择将这些品种退出市场。

2010年欧盟批准了德国巴斯夫公司“ Amflora”转基因马铃薯在欧盟上市。这种转基因马铃薯只含有支链淀粉，它的终端产品是出现在打印纸张中而不是出现在餐桌上。普通马铃薯淀粉中含有直链淀粉（Amylose）和支链淀粉（Amylopectin），从营养学的角度来说对人体都是有益的。而从工业角度来说，马铃薯的口味并不重要，重要的是淀粉的组成。普通马铃薯支链淀粉占80%，可以应用于造纸和化工业，直链淀粉占20%，但是这样的淀粉混合物在工业生产中会产生很大的麻烦。人们不得不用昂贵的手段将这两种淀粉进行分离。通过常规的育种手段很难育成一种不含直链淀粉、产量可以接受又抗病虫害的品种。科学家们通过关闭与产生直链淀粉相关的淀粉合成酶（starch synthase）使“ Amflora”转基因马铃薯只含有支链淀粉。由于在欧洲转基因作物接受度较低，2012年1月“ Amflora”转基因马铃薯退出欧盟市场。

为了让消费者易于接受转基因马铃薯，位于美国爱达荷州的辛普劳公司（J.R.Simplot）采取了另一种策略，不同于“New Leaf”转基因马铃薯只有马铃薯种植者收益（少打农药），这种新的转基因马铃薯Innate™还可以让消费者受益——通过抑制天冬氨酸减少高温油炸时产生潜在的致癌物丙烯酰胺（acrylamide）。2014年11月美国农业部（USDA）批准了这种转基因马铃薯的商品化种植。目前这种转基因马铃薯还未上市，因为辛普劳公司还在等待美国食品药品监督局（FDA）的“绿灯”，后者正在评估这种转基因马铃薯的化学组成是否被改变，以及这种可能的改变是否会引起公众对安全性的关注。

马铃薯是穷人的食品，虽然在中国西北等一些贫困地区马铃薯被当做主粮，但是对于中国大部分地方而言，马铃薯更多是用于炒菜或副食。所以，这次农业部推动的马铃薯主粮化战略并不是让人们天天啃马铃薯，而是将马铃薯加工成淀粉制作馒头、面条等日常消费的食品。因为马铃薯不含面筋蛋白，所以制作的面条容易断，不耐煮。受政府委托，中国农业科学院农产品加工所成立专项组对马铃薯主粮化进行基础性探索，已经开发出马铃薯全粉占比为40%的马铃薯馒头、马铃薯全粉占比为35%的马铃薯面条等产品。

改变饮食习惯不是一朝一夕的事情。在小麦传入中国之前，中国北方主要是以种粟为主，小米是中国北方人的主粮。小麦原产于西亚，大约5000年前才传入中国的西北地区，但直到汉代才在中国粮食供应中的地位上升到重要战备物资的程度。中国人最终是否能够接受马铃薯成为主粮，一方面在于宣传引导，更重要的是它是否好吃，使用马铃薯加工出来的面条、馒头、蛋糕、面包是否合乎我们的“中国胃”，成本如何，毕竟，谁也无法强迫我们消费马铃薯产品，好吃不贵才是硬道理。