農(nóng)業(yè)專家話三農(nóng)  科技助力玉米種業(yè)發(fā)展

來源：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院（微信號）

作者：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，李新海；中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，賴錦盛；吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，路明；

河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，王振華；北京農(nóng)林科學(xué)院，趙久然。

黨的十八大以來，黨中央高度重視種業(yè)發(fā)展。習(xí)近平總書記指出“要下決心把我國民族種業(yè)搞上去，抓緊培育具有自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良品種”“中國人要把飯碗端在自己手里，而且要裝自己的糧食”。2020年中央經(jīng)濟(jì)工作會議強(qiáng)調(diào)，要立志打一場種業(yè)翻身仗。玉米是我國一大糧食作物，加快種業(yè)科技自主創(chuàng)新，把握玉米種業(yè)發(fā)展主動權(quán)，對保障國家糧食安全意義重大。

一、種業(yè)科技進(jìn)步支撐我國玉米產(chǎn)量連上新臺階

我國玉米總產(chǎn)從1949年的0.12億噸提高到2020年的2.61億噸，良種對單產(chǎn)貢獻(xiàn)率達(dá)45%以上，種業(yè)科技進(jìn)步成為主要支撐力量。

基礎(chǔ)研究取得新進(jìn)展，測序完成的自交系“Mo17”“黃早四”和“SK”成為國際玉米基因組研究的代表；闡明我國玉米種質(zhì)演化規(guī)律；克隆和解析了控制株型、抗病、耐旱、品質(zhì)、產(chǎn)量等關(guān)鍵基因。

建立育種技術(shù)體系，我國玉米育種技術(shù)先后經(jīng)歷地方農(nóng)家種、雜種優(yōu)勢利用、單倍體和分子育種等發(fā)展階段。近年來，轉(zhuǎn)基因、基因編輯、全基因組選擇等現(xiàn)代生物育種技術(shù)逐漸成為重要創(chuàng)新手段，轉(zhuǎn)基因抗蟲耐除草劑玉米獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書，基因編輯技術(shù)已實(shí)現(xiàn)技術(shù)優(yōu)化并應(yīng)用于種質(zhì)創(chuàng)新。

拓寬種質(zhì)基礎(chǔ)，育成“黃早四”“昌7-2”“丹340”“吉846”“掖478”“鄭58”“齊319”等骨干自交系，奠定了以四平頭、旅大紅骨、蘭卡斯特、改良瑞德等類群為代表的我國玉米種質(zhì)基礎(chǔ)。近年來，早熟矮稈、耐密抗逆、籽粒脫水快等性狀正成為原創(chuàng)種質(zhì)的遺傳改良新方向。

選育出一批新品種，育成以“中單2號”“丹玉13”“掖單13”“農(nóng)大108”“鄭單958”“浚單20”“京科968”等為代表的主栽品種，帶動了我國玉米生產(chǎn)5~6次品種更新?lián)Q代，“鄭單958”連續(xù)17年成為全國推廣面積最大的品種。近年來，耐密抗逆宜機(jī)收品種成為育種的主導(dǎo)方向，推動新時(shí)代玉米生產(chǎn)發(fā)展。

提升良種繁育水平，玉米種子生產(chǎn)可基本實(shí)現(xiàn)從種到收的全程機(jī)械化，種子產(chǎn)業(yè)化加工技術(shù)水平明顯提升，生產(chǎn)用種90%以上可實(shí)現(xiàn)單粒播種，99%以上達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)純度二級以上；第三代分子標(biāo)記技術(shù)已快速應(yīng)用于種子質(zhì)量監(jiān)控領(lǐng)域；雄性不育制種技術(shù)正成為良種繁育新的研究熱點(diǎn)。

二、國際玉米種業(yè)科技向精準(zhǔn)高效智能化發(fā)展

現(xiàn)代生命科學(xué)的飛速發(fā)展使生物技術(shù)與信息技術(shù)深度融合，驅(qū)動玉米種業(yè)技術(shù)加速向精準(zhǔn)化、高效化和智能化發(fā)展。

基礎(chǔ)研究成為驅(qū)動種業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新動力，以生物組學(xué)為代表的前沿學(xué)科揭示了性狀形成機(jī)理；規(guī)?；诰蛐誀罨?，深度解析基因功能和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)成為基礎(chǔ)研究的主要趨勢；種質(zhì)資源演變規(guī)律研究為創(chuàng)制突破性新種質(zhì)提供基礎(chǔ)支撐。

前沿關(guān)鍵技術(shù)突破正推動種業(yè)進(jìn)入新一輪革命，世界范圍內(nèi)以“生物技術(shù)+信息化”為特征的第4次種業(yè)科技革命正在孕育，基于基因編輯技術(shù)成功創(chuàng)制出高產(chǎn)糯玉米新品種并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，全基因組選擇技術(shù)已應(yīng)用于耐旱育種，推動了傳統(tǒng)育種技術(shù)升級改造。發(fā)達(dá)國家已開始邁入生物技術(shù)+人工智能技術(shù)+大數(shù)據(jù)深度融合的“生物育種4.0”時(shí)代。

優(yōu)異種質(zhì)資源創(chuàng)新和新品種培育呈現(xiàn)快速精準(zhǔn)高效智能化特征，高通量測序技術(shù)實(shí)現(xiàn)了玉米種質(zhì)基因型的快速精準(zhǔn)鑒定，加速了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)綠色種質(zhì)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新；擁有多基因的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗蟲耐除草劑、節(jié)水節(jié)肥品種不斷涌現(xiàn)，生物技術(shù)產(chǎn)品升級加速；全球玉米品種研發(fā)呈現(xiàn)以產(chǎn)量為核心向優(yōu)質(zhì)專用、抗病抗逆、資源高效、適宜機(jī)械化的多元化方向發(fā)展。

種業(yè)創(chuàng)新鏈一體化趨勢明顯，發(fā)達(dá)國家玉米種業(yè)創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈分工明確、配合密切，形成公益性研究機(jī)構(gòu)與領(lǐng)軍企業(yè)商業(yè)化育種的雙輪驅(qū)動，大型跨國種業(yè)企業(yè)已形成流水線創(chuàng)新鏈條，具備極強(qiáng)的創(chuàng)新效率和產(chǎn)品持續(xù)產(chǎn)出能力。

三、我國玉米種業(yè)科技發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

近些年來，我國玉米科技發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，部分研究已經(jīng)走在了國際競爭前沿，但與發(fā)達(dá)國家相比仍存在一些短板。

育種基礎(chǔ)研究仍然薄弱，重要育種性狀形成的遺傳機(jī)理解析不夠深入，缺乏具有育種應(yīng)用價(jià)值的新基因，基礎(chǔ)理論研究與育種應(yīng)用銜接不夠緊密。

關(guān)鍵育種技術(shù)原創(chuàng)不足，基因編輯核心工具、全基因組選擇芯片制備、分子育種數(shù)據(jù)庫信息等原創(chuàng)技術(shù)滯后，我國尚處于從“雜交育種2.0”向“分子育種3.0”轉(zhuǎn)變的階段。

突破性新品種培育不足，耐密抗逆宜機(jī)收、優(yōu)質(zhì)專用、綠色高效品種選育尚不能滿足玉米生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型和多元化市場需求。

種業(yè)科技創(chuàng)新體系仍需完善，現(xiàn)有創(chuàng)新體系單元分散薄弱，商業(yè)化育種模式應(yīng)用不充分；企業(yè)自主創(chuàng)新能力整體不強(qiáng)，知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度不夠。

四、我國玉米種業(yè)的發(fā)展對策

面對全球新一輪種業(yè)科技革命的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，強(qiáng)化科技自主創(chuàng)新，要牢牢把握玉米種業(yè)創(chuàng)新發(fā)展主動權(quán)。

建立完善現(xiàn)代玉米種業(yè)科技創(chuàng)新體系，健全以大專院校、科研院所為主體，以玉米種質(zhì)資源收集評價(jià)與創(chuàng)新、基礎(chǔ)理論與共性技術(shù)研究為主的公益性基礎(chǔ)研究體系；形成以企業(yè)為主體，大規(guī)模、高通量、專業(yè)化、流水線的玉米商業(yè)化育種體系；構(gòu)建產(chǎn)權(quán)明晰、利益合理分配、合法轉(zhuǎn)讓的成果轉(zhuǎn)化體系；確立以企業(yè)為主體、政府支持的技術(shù)創(chuàng)新投入體系。

強(qiáng)化玉米種源關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，加強(qiáng)種質(zhì)資源保護(hù)和鑒定，開展優(yōu)異種質(zhì)形成與演化規(guī)律、性狀形成機(jī)制等基礎(chǔ)研究，加大優(yōu)異種質(zhì)原創(chuàng)力度，增強(qiáng)源頭創(chuàng)新基礎(chǔ)；集中突破基因編輯、全基因組選擇、合成生物、智能設(shè)計(jì)等前沿育種技術(shù)瓶頸，推動傳統(tǒng)育種技術(shù)改造升級；設(shè)計(jì)培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、多抗廣適、綠色環(huán)保和適應(yīng)全程機(jī)械化的新一代玉米新品種，實(shí)現(xiàn)新一輪品種升級換代。

健全玉米種業(yè)發(fā)展政策，建立玉米實(shí)質(zhì)性派生品種制度，切實(shí)強(qiáng)化知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)和市場監(jiān)管，激勵原始創(chuàng)新力度；加大財(cái)政資金投入的同時(shí)，優(yōu)化種業(yè)投資環(huán)境，充分發(fā)揮社會資本的功能和作用，支撐全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新能力；統(tǒng)籌國際國內(nèi)資源，大力培育國際化的玉米種業(yè)企業(yè)和區(qū)域性、專業(yè)型種業(yè)企業(yè)，提高玉米種業(yè)市場競爭力。