“團隊歷時15年研究，創(chuàng)新出玉米細(xì)胞核雄性不育制種技術(shù)（以下簡稱核不育制種技術(shù)），目前，該技術(shù)已經(jīng)連續(xù)多年在甘肅、新疆和海南等雜交玉米制種基地進行試驗示范，完全具備產(chǎn)業(yè)化條件，對繼續(xù)推進我國生物育種產(chǎn)業(yè)化，保障國家糧食安全有著重要意義。”7月15日，由全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心舉辦的雜交玉米細(xì)胞核雄性不育制種技術(shù)觀摩培訓(xùn)會在甘肅張掖舉行，會上，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)賴錦盛教授向參會人員分享了這個喜訊。
突破傳統(tǒng)瓶頸，創(chuàng)新技術(shù)優(yōu)勢盡顯
玉米雜交種應(yīng)用雖起步早，但不育化制種技術(shù)長期不成熟，依賴人工或機械去雄。利用雄性不育系生產(chǎn)雜交玉米種子，是降低生產(chǎn)成本、提高雜交種純度、發(fā)揮雜種優(yōu)勢、提升玉米單產(chǎn)的有效方法，但實現(xiàn)難度極大。
“核不育制種技術(shù)的出現(xiàn)，為這一難題提供了完美解決方案。”賴錦盛介紹，該技術(shù)集成轉(zhuǎn)基因保持系、種子分級裝置及標(biāo)記篩選方法，實現(xiàn)雄性不育系高效擴繁和雜交種子高純度生產(chǎn)。其創(chuàng)新之處在于，運用獲得中國專利有效保護的技術(shù)，如籽粒大小標(biāo)記、籽粒顏色標(biāo)記和植株形態(tài)標(biāo)記，能在播種前、種植苗期至植株散粉前等多個環(huán)節(jié)，簡易區(qū)分不育系與保持系。這能使玉米雜交種生產(chǎn)田的母本植株達到產(chǎn)業(yè)化要求的不育化效果，顯著降低制種成本，提高種子純度等質(zhì)量指標(biāo)。
在競爭優(yōu)勢方面，核不育制種技術(shù)使用與籽粒大小和植株形態(tài)等性狀相關(guān)的基因，創(chuàng)制的不育系和保持系具備獨特優(yōu)勢。它們可簡易高效分選，有雙重質(zhì)量控制保證不育化效果。同時，該技術(shù)克服了核質(zhì)互作雄性不育（CMS）種子摻混風(fēng)險高、易受專化小種侵染、育性不穩(wěn)定等缺陷。
7月15日，記者跟隨相關(guān)專家、企業(yè)家組成的觀摩團走進位于甘肅省張掖市甘州區(qū)大滿鎮(zhèn)的玉米智能核雄性不育制種新技術(shù)示范田，放眼看去，玉米植株排列規(guī)整有序，株距、行距精準(zhǔn)一致；田埂上，每隔一段距離就插著一塊小標(biāo)牌。
“自2022年起，核不育制種技術(shù)在海南、甘肅、新疆、山西和吉林等多地開展試驗示范。”賴錦盛介紹，在試驗示范中，該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢顯著。降低玉米制種去雄成本的同時，減少制種企業(yè)管理成本；在相同栽培管理水平下，利用該技術(shù)擴繁的不育系制種較人工去雄制種平均增產(chǎn)10%以上；推動制種代繁產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)模式快速轉(zhuǎn)型，帶動制種基地產(chǎn)業(yè)升級，提高產(chǎn)業(yè)集中度；促進我國制種基地布局合理化發(fā)展，解決甘肅、新疆和山西等制種基地人工去雄勞動力缺乏、種植管理難度大等問題。
政企學(xué)研攜手，推動產(chǎn)業(yè)升級加速
目前，核不育制種技術(shù)由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)授權(quán)四川天能璟秀生物科技有限公司（以下簡稱天能璟秀）進行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。在推進產(chǎn)業(yè)化進程中，天能璟秀聯(lián)合成都瀚辰光翼科技有限責(zé)任公司，研發(fā)智能除雜機。瀚辰光翼是國內(nèi)領(lǐng)先的生物育種智能自動化供應(yīng)商，深度融合智能自動化、生物技術(shù)與人工智能，為育種到制種的種業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈提供高效、精準(zhǔn)的智能化支持，助力農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型升級。瀚辰光翼創(chuàng)始人張晗博士介紹，該智能除雜機由載具、圖像采集模塊、圖像識別模塊、除雜機構(gòu)、位移測量模塊、電源模塊等構(gòu)成，基于機器視覺與深度學(xué)習(xí)算法，結(jié)合高精度位移傳感器和RTK定位技術(shù)，實時定位紫色（復(fù)雄植株顯性標(biāo)記）雜株桿徑位置，驅(qū)動除雜機構(gòu)精準(zhǔn)切除雜株，顯著提升除雜效率。
記者在當(dāng)日舉行的觀摩會上看到，這款智能除雜機通過優(yōu)化底盤結(jié)構(gòu)與動力分配系統(tǒng)，實現(xiàn)了原地靈活轉(zhuǎn)彎功能。無論是狹窄的田埂過道，還是作物行間緊湊的空間，它都能輕松調(diào)整方向，無需大幅后退或繞行，大大節(jié)省了轉(zhuǎn)向時間與作業(yè)空間，確保每一寸土地都能得到及時、精準(zhǔn)的除雜處理。
此外，針對玉米不育化制種中去除雜株等影響種子純度的關(guān)鍵瓶頸，該系統(tǒng)通過自動化清除紫色雜株，有效提高雜交制種純度，加速推進規(guī)模化不育系制種流程的標(biāo)準(zhǔn)化與自動化。
該項玉米細(xì)胞核雄性不育制種技術(shù)分別于2023年和2024年連續(xù)兩年入選農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)“火花技術(shù)”成果庫。
“生物育種產(chǎn)業(yè)是我國新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵領(lǐng)域之一，玉米雄性不育制種技術(shù)在雜種優(yōu)勢利用過程中的核心地位，決定了其在生物育種產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的重要意義。”賴錦盛表示，該技術(shù)在我國和球制種細(xì)分領(lǐng)域具有明顯競爭優(yōu)勢，將對我國生物育種產(chǎn)業(yè)化發(fā)揮推動作用，是種業(yè)發(fā)展的新質(zhì)生產(chǎn)力。
