農業專家話三農  科技助力玉米種業發展

來源：中國農業科學院（微信號）

作者：中國農業科學院作物科學研究所，李新海；中國農業大學，賴錦盛；吉林省農業科學院，路明；

河南省農業科學院，王振華；北京農林科學院，趙久然。

黨的十八大以來，黨中央高度重視種業發展。習近平總書記指出“要下決心把我國民族種業搞上去，抓緊培育具有自主知識產權的優良品種”“中國人要把飯碗端在自己手里，而且要裝自己的糧食”。2020年中央經濟工作會議強調，要立志打一場種業翻身仗。玉米是我國一大糧食作物，加快種業科技自主創新，把握玉米種業發展主動權，對保障國家糧食安全意義重大。

一、種業科技進步支撐我國玉米產量連上新臺階

我國玉米總產從1949年的0.12億噸提高到2020年的2.61億噸，良種對單產貢獻率達45%以上，種業科技進步成為主要支撐力量。

基礎研究取得新進展，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；闡明我國玉米種質演化規律；克隆和解析了控制株型、抗病、耐旱、品質、產量等關鍵基因。

建立育種技術體系，我國玉米育種技術先后經歷地方農家種、雜種優勢利用、單倍體和分子育種等發展階段。近年來，轉基因、基因編輯、全基因組選擇等現代生物育種技術逐漸成為重要創新手段，轉基因抗蟲耐除草劑玉米獲得生產應用安全證書，基因編輯技術已實現技術優化并應用于種質創新。

拓寬種質基礎，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基礎。近年來，早熟矮稈、耐密抗逆、籽粒脫水快等性狀正成為原創種質的遺傳改良新方向。

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5~6次品種更新換代，“鄭單958”連續17年成為全國推廣面積最大的品種。近年來，耐密抗逆宜機收品種成為育種的主導方向，推動新時代玉米生產發展。

提升良種繁育水平，玉米種子生產可基本實現從種到收的全程機械化，種子產業化加工技術水平明顯提升，生產用種90%以上可實現單粒播種，99%以上達國家標準純度二級以上；第三代分子標記技術已快速應用于種子質量監控領域；雄性不育制種技術正成為良種繁育新的研究熱點。

二、國際玉米種業科技向精準高效智能化發展

現代生命科學的飛速發展使生物技術與信息技術深度融合，驅動玉米種業技術加速向精準化、高效化和智能化發展。

基礎研究成為驅動種業發展的創新動力，以生物組學為代表的前沿學科揭示了性狀形成機理；規模化挖掘性狀基因，深度解析基因功能和調控網絡成為基礎研究的主要趨勢；種質資源演變規律研究為創制突破性新種質提供基礎支撐。

前沿關鍵技術突破正推動種業進入新一輪革命，世界范圍內以“生物技術+信息化”為特征的第4次種業科技革命正在孕育，基于基因編輯技術成功創制出高產糯玉米新品種并實現產業化，全基因組選擇技術已應用于耐旱育種，推動了傳統育種技術升級改造。發達國家已開始邁入生物技術+人工智能技術+大數據深度融合的“生物育種4.0”時代。

優異種質資源創新和新品種培育呈現快速精準高效智能化特征，高通量測序技術實現了玉米種質基因型的快速精準鑒定，加速了高產優質綠色種質的精準設計與創新；擁有多基因的高產優質、抗蟲耐除草劑、節水節肥品種不斷涌現，生物技術產品升級加速；全球玉米品種研發呈現以產量為核心向優質專用、抗病抗逆、資源高效、適宜機械化的多元化方向發展。

種業創新鏈一體化趨勢明顯，發達國家玉米種業創新鏈和產業鏈分工明確、配合密切，形成公益性研究機構與領軍企業商業化育種的雙輪驅動，大型跨國種業企業已形成流水線創新鏈條，具備極強的創新效率和產品持續產出能力。

三、我國玉米種業科技發展面臨的挑戰

近些年來，我國玉米科技發展勢頭強勁，部分研究已經走在了國際競爭前沿，但與發達國家相比仍存在一些短板。

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

關鍵育種技術原創不足，基因編輯核心工具、全基因組選擇芯片制備、分子育種數據庫信息等原創技術滯后，我國尚處于從“雜交育種2.0”向“分子育種3.0”轉變的階段。

突破性新品種培育不足，耐密抗逆宜機收、優質專用、綠色高效品種選育尚不能滿足玉米生產方式轉型和多元化市場需求。

種業科技創新體系仍需完善，現有創新體系單元分散薄弱，商業化育種模式應用不充分；企業自主創新能力整體不強，知識產權保護力度不夠。

四、我國玉米種業的發展對策

面對全球新一輪種業科技革命的機遇和挑戰，強化科技自主創新，要牢牢把握玉米種業創新發展主動權。

建立完善現代玉米種業科技創新體系，健全以大專院校、科研院所為主體，以玉米種質資源收集評價與創新、基礎理論與共性技術研究為主的公益性基礎研究體系；形成以企業為主體，大規模、高通量、專業化、流水線的玉米商業化育種體系；構建產權明晰、利益合理分配、合法轉讓的成果轉化體系；確立以企業為主體、政府支持的技術創新投入體系。

強化玉米種源關鍵技術創新，加強種質資源保護和鑒定，開展優異種質形成與演化規律、性狀形成機制等基礎研究，加大優異種質原創力度，增強源頭創新基礎；集中突破基因編輯、全基因組選擇、合成生物、智能設計等前沿育種技術瓶頸，推動傳統育種技術改造升級；設計培育高產優質、多抗廣適、綠色環保和適應全程機械化的新一代玉米新品種，實現新一輪品種升級換代。

健全玉米種業發展政策，建立玉米實質性派生品種制度，切實強化知識產權保護和市場監管，激勵原始創新力度；加大財政資金投入的同時，優化種業投資環境，充分發揮社會資本的功能和作用，支撐全產業鏈創新能力；統籌國際國內資源，大力培育國際化的玉米種業企業和區域性、專業型種業企業，提高玉米種業市場競爭力。