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中国玉米育种激荡 60 年

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管理员 发表于 2022-7-4 21:41:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:赵洪军

      一) 激荡 60 年
      世界种子产业的大规模崛起,归功于杂交(种)优势(Heterosis)的利用。
      现代种企只有长期的在科研上投资,才能沉淀并积累起可持续的核心竞争力。
      玉米自 16 世纪从美洲(应是从欧洲传入)引入中国,已有 500 年的历史,形成了从东北到华北经黄淮海至云贵高原的玉米带。从品种间杂交种、双交种到单交种至今,经历了三个发展阶段,跨越了半个世纪时光,凝聚了几代育种人的智慧。
      1)新单 1 号
      20 世纪 60 年代,新乡农科所的宋秀岭老师选育的玉米单交种新单 1 号(混517 x 矮金 525),比当时对照品种百杂 6 增产 29%,开创了单交种利用的先河,实现了历史性品种突破,而当时的美国还在使用落后的双交种(小编注:1960年代美国像爱荷华州,已经几乎 100% 单交种了)。
      新单 1 号以每年 2500 万亩的速度在全国迅速推广,并引种到欧洲和亚洲各国,成为我国第一个世界级品种。矮金 525,这个矮杆自交系从 1965 年到今天,60 年来一直被育种家派生利用,其商业价值超过百亿。
      2)丹玉 13 和掖单 13
      丹玉 13 是丹东农科院吴纪昌老师选育的高产,高抗,广适的玉米新品种,比中单2 增产 10% 以上,使中国玉米抗病育种水平又上了一个新台阶。丹玉 13 成功利用抗病基因转育技术,实现抗病育种的技术性突破,10 年累计推广 5000 万亩,是中国种业杂交育种和推广奇迹的里程碑。
      掖单 13 是李登海老师选育的最成功的品种,该品种夏播最高亩产 1096 公斤,创造了世界夏玉米单产最高纪录。在耐密性上超过了丹玉 13。创造性提出了“紧凑型玉米"的概念,15 年累计推广 2300 万亩,在自主创新方面取得了前所未有的成功,探索出一条通过紧凑大穗的高产新途径。
      3)郑单958和良玉99
      郑单 958 是堵纯信老师育成,集矮杆,密植,广适多抗于一身,是中国玉米推广时间最长,面积最大的品种。郑单 958 在广适和耐密性上都超过了掖单 13。郑单 958 的主要贡献是改变了高杆大棒的品种模式,以耐密性作为育种目标的核心。将玉米品种的高产,多抗,广适性水平提高到前所未有的高度,开创了单株生产力与群体生产力相结合,耐密型品种为主导的玉米发展新格局。
      良玉 99 是宋协良老师选育抗倒性玉米新品种。该品种在玉米抗倒性上超过了郑单958,其它性状与 958 相近。由于近年来气候异常,玉米倒伏成为全国玉米减产的主要原因,累十年之功,败一场大风,多少品种被风吹出了市场。良玉 99 是中国玉米抗倒育种的又一里程碑,并将在全国继续演义它的抗倒传奇。
      二)品种的遗传潜力是限制产量水平的决定性因素
      从品种性状及遗传背景看今天的品种井喷,表面上品种审定加速,而在血缘更新上却是原地踏步。
      过去 20 年,中国育种家拼尽了全力,对国外血缘的 P 群,进行了大规模的开发利用,从目前走势看,国内现有的种质基本上都得到了广泛的鉴定和应用,但没有突破性种质创新实例。品种的派生现象严重,由于骨干自交系重复利用和过度利用,使杂种优势明显减弱。
      今天,我们面临这一轮品种更新将结束,品种审的越多,企业负担和风险越大。农民已对品种审定失去了信认,所以市场才出现了套包。
      美国现代玉米发展史表明,种植密度的逐步提高,不仅是玉米实现高产的重要途经,也是提高玉米育种效率的重要措施。
      育种实践表明,在高密度条件下,适当降低玉米株高和穗位,可以提高玉米的杂种优势和抗倒伏能力。通过改良株型来提高品种的耐密性,已被证明是一个行之有效的途经,目前是缺少优良矮杆玉米血缘。
      过去十几年,我一直从农家品种中寻找在进化中失去的矮杆抗倒基因,目前矮杆玉米还在探索阶段。
      三)抗倒性是育种的最重要的指标
      玉米的倒伏是制约我国玉米产量的一个重要因素,也是影响机收的最大障碍。解决倒伏问题在东北和黄淮海地区都十分迫切。
      玉米生产是群体生产,其产量高低并不是由小群体来决定的。而增加种植密度最大的限制因素是倒伏。到目前为止,育种工作还没有成功地通过提高单位光合组织的净光合速度来提高产量,决定作物生长率的首要因素是基因而不是光合率。
      矮杆玉米育种毫无疑问是当今育种的世界趋势。其最大市场竞争力就是品种的抗倒伏能力。
      全世界种植的玉米,像一座金字塔,全部建立在几个亲本系的基础之上,虽有万千系,出一品种难。一旦遇到异端天气和病虫害暴发,就会灾害严重,倒了还种,种了还倒,没完没了。
      从过去的抗病育种,株型育种到今天的抗逆育种,广义上都旨在提高产量,然而,过去和未来不一样,未来将不应以产量选择为主,而是应将抗倒作为育种的主要选择手段。
      从遗传育种角度,今天玉米产量提高的余地越来越小。生物学产量是基础,如果其产量低,不论指数如何高,经济产量都无法提高。这就是矮杆玉米至今无法突破的育种瓶颈。
      通过十几年的育种实践,对玉米倒伏的不断探索与研究,影响玉米倒伏主要因素有以下几点:
      1)玉米茎杆的硬皮组织厚度决定了其抗倒折的能力。
      2)玉米侧根的根数和长度决定了其抗倒伏的能力。
      3)玉米的倒伏性状是由基因决定的,所以对品种的遗传选择十分必要。
      4)玉米茎杆的强度在于提高茎杆的纤维化和木质化,茎杆的直径是有限缩小而不是增大。
      四)超级玉米
      有专家说利用分子标记技术育种,能将育种效率提高 1000 倍!可对没有资源的小规模育种家来说,育种还有继续的必要吗?
      如果能保持良玉 99 的综合特性,将生育期提前至 125 天,株高降到 2 米以下,应该是下一代超级品种的目标,
      玉米所有表现出来的任何缺陷都是遗传基因和环境因子互作的结果,大多数缺陷都可以用遗传育种来弥补,一个品种要成为大品种需要的不是差异化,而是个性化。
      五)灯塔
      育种是一种探索性和创造性的工作,没有哪一种方法最好,因为结果具有高度不确定性。同时也是一种高风险的投资,投入与科研成果产出不存在正相关关系。对于企业而言,短期看,育不如买,买不如套。长远看,种业没有持续的研发能力和种质积累,注定没法在竞争中生存。
      诺基亚公司发明了手机智能技术,却败给了智能手机,本质上是输在战略上。
      品种和大品种之间的巨大鸿沟,是育种者的死亡之谷,需要资金,耐心和智慧来弥合。
      其间有人找到了方法,有人看到了方向!
      (2022年7月3日。)
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