讓育種者告別“無米之炊”
——我國(guó)加快推進(jìn)玉米優(yōu)異種質(zhì)資源及新品種共享與應(yīng)用
各育種單位代表在展示基地觀摩參展玉米品種長(zhǎng)勢(shì)情況。
“這個(gè)株型緊湊。”“這個(gè)品種矮稈抗倒！”“這個(gè)品種產(chǎn)量高、綜合性能好，有望替代鄭單958”……在近日舉辦的2020年玉米優(yōu)異種質(zhì)資源及新品種展示會(huì)上，參與展示的94個(gè)玉米新品種、306份優(yōu)異種質(zhì)資源和112個(gè)優(yōu)異地方種質(zhì)亮相田間，吸引來自全國(guó)玉米不同主產(chǎn)區(qū)的業(yè)內(nèi)專家、種子企業(yè)代表150余人駐足觀摩，鑒評(píng)交流。
近年來，隨著品種管理制度改革和育種水平的提升，我國(guó)涌現(xiàn)出一批高產(chǎn)多抗的優(yōu)質(zhì)玉米新品種，同時(shí)，通過開展種質(zhì)鑒定評(píng)價(jià)，篩選出一批高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和抗逆性強(qiáng)的新種質(zhì)，為玉米優(yōu)質(zhì)綠色品種選育奠定了堅(jiān)實(shí)的材料基礎(chǔ)，讓育種者不再為“無米之炊”發(fā)愁。“此次活動(dòng)的舉辦，是對(duì)近年來通過審定的玉米機(jī)收籽粒新品種和經(jīng)過鑒定的優(yōu)異綠色種質(zhì)的一次大規(guī)模集中展示。”國(guó)家玉米良種攻關(guān)組秘書長(zhǎng)王天宇表示，此次活動(dòng)旨在加速優(yōu)異種質(zhì)的共享，推動(dòng)新品種推廣應(yīng)用。
42個(gè)籽粒機(jī)收品種前景可期
——“高產(chǎn)、抗倒、含水量低”一個(gè)不少
近年來，我國(guó)玉米生產(chǎn)存在規(guī)模小、人工投入多等問題，在生產(chǎn)成本“地板”和市場(chǎng)價(jià)格“天花板”的雙重?cái)D壓下，農(nóng)民種糧效益受到嚴(yán)重影響。加快推進(jìn)玉米籽粒機(jī)收，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全程機(jī)械化，是我國(guó)玉米生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型升級(jí)、增強(qiáng)玉米產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵之舉。
在我國(guó)，全程機(jī)械化作業(yè)發(fā)展起步晚，適宜玉米籽粒機(jī)收品種相對(duì)較少，而現(xiàn)有品種難以應(yīng)對(duì)極端氣候、引起總產(chǎn)不穩(wěn)等問題，迫切需要加快具有高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗逆抗病、廣適早熟、抗倒適宜機(jī)收等性狀的種質(zhì)資源挖掘利用，培育突破性品種。
自2014年國(guó)家玉米良種攻關(guān)開展以來，圍繞抗倒性、脫水性等關(guān)鍵指標(biāo)，攻關(guān)組已篩選培育出一批適宜籽粒機(jī)收新品種。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種業(yè)管理司司長(zhǎng)張延秋表示，在下一個(gè)階段，將繼續(xù)推進(jìn)玉米良種聯(lián)合攻關(guān)，大力推動(dòng)籽粒機(jī)收玉米發(fā)展，同時(shí)兼顧單產(chǎn)提升，保障國(guó)家糧食安全。
過去，人工成本、生產(chǎn)資料高投入是我國(guó)玉米生產(chǎn)面臨的主要問題。如今，從農(nóng)戶零散種植到現(xiàn)在的集約化種植、規(guī)模化經(jīng)營(yíng)，收獲方式也從手工收穗、機(jī)械收穗，變?yōu)闄C(jī)械粒收。中國(guó)工程院院士戴景瑞表示，我國(guó)玉米生產(chǎn)方式已經(jīng)發(fā)生了巨大變革，但在玉米全程機(jī)械化的各個(gè)環(huán)節(jié)中，籽粒收獲仍是最薄弱的環(huán)節(jié)。想要提高玉米生產(chǎn)效率和種植效益，提升我國(guó)玉米種業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，籽粒機(jī)收玉米是必然的發(fā)展方向。
“籽粒機(jī)收審定品種的三個(gè)突出特點(diǎn)，在于兼顧收獲期籽粒含水量低、抗倒伏性強(qiáng)和高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員王天宇介紹，本次活動(dòng)集中展示了國(guó)家玉米良種攻關(guān)篩選培育并已通過審定的42個(gè)籽粒機(jī)收品種，這些品種代表了我國(guó)在籽粒機(jī)收品種方面的最新成果。其中，京農(nóng)科728、新單58、澤玉8911等一批具有籽粒含水量低、抗倒伏、耐密植等特點(diǎn)的新品種正逐步成為玉米主產(chǎn)區(qū)的當(dāng)家品種，提高了我國(guó)玉米生產(chǎn)機(jī)械化水平，推動(dòng)我國(guó)玉米生產(chǎn)方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
306份優(yōu)異綠色種質(zhì)展示共享
——促進(jìn)交流更要注重保護(hù)
種質(zhì)資源是育種的基本材料，如果沒有這些資源，無疑是把育種者推向了“巧婦難為無米之炊”的境地。
2019年，為加快綠色品種更新?lián)Q代，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布《玉米綠色品種指標(biāo)體系》。近年來，圍繞玉米種業(yè)的綠色高效發(fā)展，玉米種質(zhì)資源團(tuán)隊(duì)在不同生態(tài)區(qū)建立了種質(zhì)資源抗旱性、耐低氮、抗病性、配合力等重要性狀鑒定平臺(tái)，通過多年多點(diǎn)的1.8萬份次聯(lián)合鑒評(píng)，篩選出不同類型的優(yōu)異種質(zhì)資源，同時(shí)創(chuàng)制出一批目標(biāo)性狀突出、綜合性狀優(yōu)良的新種質(zhì)。此次活動(dòng)上，展示交流的207份優(yōu)異綠色種質(zhì)和新創(chuàng)制的99份優(yōu)良自交系各具優(yōu)勢(shì)，亮相田間。在田間展示牌上，標(biāo)明了育種材料的提供單位，促進(jìn)了育種單位間相互共享資源，交流經(jīng)驗(yàn)。
玉米是我國(guó)第一大作物，種植面積達(dá)6億畝以上，節(jié)水、耐低氮、抗病等任何一項(xiàng)優(yōu)異資源的鑒定和利用，都將對(duì)于我國(guó)農(nóng)業(yè)節(jié)本增效產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。“玉米是氮肥消耗‘大戶’，有數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)玉米氮肥利用率遠(yuǎn)低于玉米生產(chǎn)發(fā)達(dá)國(guó)家水平，為促進(jìn)玉米產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展，實(shí)現(xiàn)玉米生產(chǎn)節(jié)本增效，攻關(guān)協(xié)作組從4648份玉米種植資源中篩選出耐低氮材料106份，其將在耐低氮品種選育方面具有重要價(jià)值。”王天宇表示。
記者發(fā)現(xiàn)，在眾多現(xiàn)場(chǎng)展示的綠色種質(zhì)資源中，與會(huì)專家對(duì)抗病材料的關(guān)注度很高。“抗病廣適是玉米穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)，以機(jī)收品種為例，首先得要站得住，這就要求品種對(duì)于莖腐病的抗性要好。隨著近幾年病蟲害頻發(fā)，穗粒腐病的抗性高低嚴(yán)重影響著收獲后的籽粒品質(zhì)。如果籽粒機(jī)收品種對(duì)病蟲害的抗性不足，在后續(xù)機(jī)收環(huán)節(jié)將存在很大的隱患。”中國(guó)農(nóng)科院作科所研究員王曉鳴告訴記者，近年來，隨著玉米籽粒機(jī)收的發(fā)展，抗病種質(zhì)越來越得到育種者的重視。
資源再好，沒有交流就難以發(fā)揮更大的價(jià)值。長(zhǎng)期以來，我國(guó)形成了以農(nóng)業(yè)科研院所、農(nóng)業(yè)高校為主體的育種形式，育種家、課題組和各單位之間沒有形成完善的公共育種平臺(tái)，導(dǎo)致很多優(yōu)異種質(zhì)資源和育種經(jīng)驗(yàn)得不到交流。“推動(dòng)玉米種質(zhì)資源合理有序交流是加快我國(guó)玉米育種創(chuàng)新的重要手段，但同時(shí)也要注重對(duì)供種單位的權(quán)益保護(hù)。”王天宇表示，只有維護(hù)好種質(zhì)資源交流共享的良好秩序，才能營(yíng)造依法依規(guī)、積極合作的良好氛圍。
種質(zhì)資源對(duì)于育種家的重要性不言而喻，但種質(zhì)資源究竟是如何應(yīng)用的？從事多年玉米抗病分子育種研究的中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教授徐明良告訴記者，從優(yōu)異抗性材料中挖掘抗病基因是他一直研究的課題，一旦得到有效的抗病基因，就可以通過分子育種手段進(jìn)行品種改良，相比傳統(tǒng)育種方法，育種周期大幅縮短。他還表示，由于玉米是異花授粉作物，相較于小麥、水稻來說遺傳機(jī)理相對(duì)復(fù)雜，抗病育種研究難度更高，這一過程可能會(huì)花費(fèi)幾年乃至更長(zhǎng)時(shí)間，這將是一項(xiàng)繁雜而漫長(zhǎng)的工作。
710份玉米地方品種DH系展示評(píng)價(jià)
——現(xiàn)代育種“高鐵技術(shù)”讓地方品種派上用場(chǎng)
觀摩會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，吸引眾人關(guān)注的除了新品種和優(yōu)異種質(zhì)外，還有展區(qū)內(nèi)各具特色的710份玉米地方品種DH系。只見來源于同一地方品種分離出植株“高矮胖瘦”不一的穗行，外觀形態(tài)各異，在周圍整齊的常規(guī)品種中格外引人注目。
近些年來，優(yōu)良品種的推廣導(dǎo)致大量地方品種或特異品種逐漸丟失，糧食作物的種質(zhì)資源流失更為嚴(yán)重。事實(shí)上，地方品種雖不完美，但卻可能具有一些極具育種科研價(jià)值的優(yōu)異特性。
“玉米地方品種適應(yīng)性強(qiáng)、抗逆性好、食味品質(zhì)佳，遺傳多樣性高，是玉米種質(zhì)資源的重要組成部分。”但可惜的是，作為育種材料來講，地方品種的利用率并不高。“原始農(nóng)家種往往是高度雜合的，遺傳極其不穩(wěn)定，難以直接鑒定評(píng)價(jià)，也難以直接應(yīng)用在育種上。”王天宇說。
但隨著育種技術(shù)的發(fā)展，單倍體育種（DH育種）技術(shù)的應(yīng)用將有望解決這一世界性難題。據(jù)介紹，活動(dòng)展示的710份DH系就是112個(gè)優(yōu)異地方品種通過玉米單倍體技術(shù)誘導(dǎo)而來，經(jīng)過鑒定評(píng)價(jià)，初步發(fā)掘出“紅心玉米”“大金頂”“白馬牙”等一批具有耐高溫、耐旱、耐陰雨寡照、抗穗粒腐病、抗莖腐病等突出特性的優(yōu)異DH系，為進(jìn)一步發(fā)掘地方品種的優(yōu)異基因奠定了良好的材料基礎(chǔ)，拓寬了我國(guó)玉米育種種質(zhì)基礎(chǔ)。
王天宇介紹，通過單倍體育種技術(shù)，一個(gè)地方品種可誘導(dǎo)出一系列DH系，可以充分體現(xiàn)出每個(gè)地方品種的多樣性，更便于開展種質(zhì)的鑒定與評(píng)價(jià)。“通過該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，加大對(duì)地方種質(zhì)的利用，有可能挖掘出類似‘黃早四’、而又不同的骨干自交系成為可能。”
通過這項(xiàng)現(xiàn)代種業(yè)的“高鐵技術(shù)”，育種材料的創(chuàng)制速度將大幅提升，大大縮短育種進(jìn)程。“過去，選育1個(gè)玉米自交系需要8代或更長(zhǎng)時(shí)間?，F(xiàn)在，使用單倍體育種技術(shù)，快則1年2代就可以選育得到純合自交系，進(jìn)而用于優(yōu)良雜交種的組配，顯著提升了育種效率。”中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教授陳紹江說。
