玉米商業化循環育種探討及實例詳解

李文才　孫　琦　陳立濤　張發軍　于彥麗　趙　勐　孟昭東

（1山東省農業科學院玉米研究所，濟南250100；2山東省萊陽市種子公司，煙臺265200）

玉米商業化循環育種探討及實例詳解

李文才1孫琦1陳立濤2張發軍1于彥麗1趙勐1孟昭東1

（1山東省農業科學院玉米研究所，濟南250100；2山東省萊陽市種子公司，煙臺265200）

建構以企業為主體的商業化育種體系是深化種業體制改革，提高創新能力的核心內容。文章認為循環育種才能滿足商業化的需求，是構建商業化育種體系的技術基礎；同時以在魯單981基礎上循環改良育成的魯單9088為實例，詳細闡述了循環育種的思路、方法及建議。

循環育種；玉米；商業化育種

目前，我國在積極鼓勵公司成為種業創新的主體，商業化育種成為大家討論的熱點。為貫徹落實“國務院辦公廳關于深化種業體制改革提高創新能力的意見”［國辦發（2013）109號］文件精神，推進新型種業科技創新體系建設，科技部于2014年立項實施了“十二五”國家科技支撐計劃“主要農作物商業化育種技術研究與模式示范”項目［1］。《全國現代農作物種業發展規劃（2012-2020年）》明確提出，中國種業的發展要建構以企業為主體的商業化育種體系。

商業化育種體系由育種目標決策、種質資源利用、育種技術研發、生物信息處理、田間測試評價、生產與市場反饋等模塊組成［2］，完整的商業化育種體系要求各模塊協調高效運轉。關于商業化育種體系建設的論述已有較多文章發表，本文不再討論，下面僅就商業化育種體系中的育種模式和種質利用等技術問題進行討論。

1　循環育種才能滿足商業化育種的要求

1.1循環育種是高效的商業化模式，能保證連續出品種并且逐步提高為保證市場的需求，商業育種目標更加注重以市場需求為導向，優先選擇具有更好商業化開發前景的品種組合，育成品種有明確的推廣區域和市場定位，針對性和指向性都很強［3-4］。商業化育種要求產品要穩定連續的不斷更新，探索性、游擊性的育種模式顯然不能滿足要求，在保證雜優模式正確的前提下循環提高的育種模式才能滿足商業化需要。

1.2循環育種是安全的育種戰略，有助于形成以我為主的核心模式，處于競爭的主動位置隨著國外公司進軍我國種業市場，他們帶來了大批先進的種質資源，吸收利用這些資源有助于我們育種水平的提高，但要提防患上依賴癥。如果把所有的精力和資源全部放在國外材料上，把自己原有的模式和材料舍棄，一旦我國植物新品種權保護條例由現在的78版本改為91版本后，我們將面臨無資源可用或繳納高額種質使用費的問題。因此，在民族種業戰術上要承認別人的先進，對于國外種質要積極利用，融入自己的種質中；戰略上提高自信心，利用已有種質形成自己的核心雜優模式，處于競爭主動地位。

2　玉米商業化循環育種實例——魯單981的循環改良

魯單981曾是我國三大玉米主推品種（鄭單958、農大108、魯單981）之一，因其具有高產、抗病、廣適的優點累計推廣8000余萬畝，并且帶動形成了“P78599系統×塘四平頭系統”雜優模式。雖然由于種植模式和種植習慣的改變，魯單981種植面積逐漸萎縮，但魯單981種質基礎及其雜優模式是經過生產和市場檢驗的，圍繞其進行循環育種符合科學規律和市場需求。

2.1魯單981及其改良品種魯單9088特點分析魯單981是山東省農業科學院玉米研究所育成的優良玉米雜交種。該雜交種于2002年獲得植物新品種權，2002年、2003年通過國家、山東、河南和河北省審定，2009年先后獲山東省科技進步一等獎、國家科技進步二等獎。魯單981具有高產、優質、多抗、廣適等優點，有效解決了玉米“大穗與禿尖”、“高產與優質”、“大穗與早熟”等多個矛盾。魯單981的育成突破了原有雜種優勢模式的局限性，綜合利用溫帶和熱帶、亞熱帶玉米核心種質，形成新的雜優模式“P78599系統×塘四平頭系統”。

魯單9088（國審玉2012015、皖玉2013007）是山東省農業科學院玉米研究所自主選育的國審玉米新品種。魯單9088在保持魯單981優質、高產、多抗、早熟等優點的基礎上，對魯單981株高穗位較高、耐密性較差、子粒顏色等缺點進行了改良，使其更能滿足市場的需求。魯單9088在國家東南區試和安徽省區試中連續保持第1位，通過國家審定和安徽省審定后，正積極在山東省和河南省等鄰近省份引種。

實際上魯單9088就是以魯單981為基礎的循環育種，保持其產量高、適應性廣、抗病性好等優點，針對其株高穗位過高、耐密性差和子粒顏色等缺點有目標地進行改良。改良實施方案如下。2.2母本玉米自交系齊319的改良——lx088選育以富含熱帶、亞熱帶種質的優良自交系齊319為基礎，加入來自熱帶地區的優良種質，通過多年的綜合選擇和配合力測定，育成了配合力高、綜合抗性強的玉米自交系lx088。

玉米最早起源于南美，是熱帶作物，溫帶玉米的栽培育種過程就是對熱帶種質不斷改良馴化的過程。熱帶種質中含有更多的抗性、優質等優良基因和變異，引進熱帶種質對于豐富種質變異、拓寬遺傳基礎能起到顯著的作用；但是，熱帶種質引入溫帶也會造成生育期過長、植株繁茂、光溫敏感等不良反應。因此，熱帶種質利用時要合理把握種質比例和選擇方向。

本團隊利用熱帶種質和齊319進行組配，對后代在濟南和海南兩地經過多代大群體的連續選擇，育成了比齊319株型更緊湊、株高穗位更低、綜合抗性更好，同時又保留了齊319對銹病、斑病等病害抗性的自交系，即lx088。

2.3父本玉米自交系lx9801的改良——lx03-2選育以（lx9801×昌7-2）為基礎材料連續自交多代于2003年育成了塘四平頭群自交系lx03-2。

塘四平頭群，或者叫黃改系，是我國本土變異形成的地方種質，是我國夏玉米區的骨干種質。黃淮海夏玉米區氣候復雜，地形多變，雨熱同期，積溫有限，且玉米生長季節經常有長時間的陰雨寡照天氣，導致玉米空稈、花粒、禿尖等問題時有發生，生育期稍長些的品種在這種年份往往不能正常成熟，從而造成該區玉米生產的不穩定性。歷年的生產實踐表明，含有塘四平頭種質的雜交種在這些生長條件不利的年份，往往具有良好的表現。表明塘四平頭種質經過長期的改良進化，已成為該區域最具適應性的種質。

lx9801是山東省農業科學院玉米研究所以（H21× 掖502）為基礎材料連續自交多代選育而成的自交系。立足于黃淮海夏玉米區，以該區廣適性強的塘四平頭種質為主，導入旅大紅骨種質的優良基因，選育集成國內兩大種質優點的自交系。通過選擇合適的育種素材，經多年努力，育成了高配合力、高產、中早熟、多抗性、株型緊湊的優良自交系lx9801。該自交系高效利用了國內外的玉米核心種質，立足于黃改系的改良，創造性地將旅大紅骨種質的優良基因有效融入黃改系種質，該系具有三高（產量高、配合力高、高抗性）、三耐（耐密植、耐干旱、耐高溫）、一優（綜合農藝性狀優良）的鮮明特點，拓寬了黃淮海夏玉米區玉米育種和生產的種質基礎，形成了黃淮海夏玉米區新的骨干自交系。據不完全統計，直接利用lx9801已育成審定品種27個，其中國審品種6個。

昌7-2和lx9801是目前黃淮海夏玉米區應用最為廣泛的2個自交系，目前區試和生產上的塘四平頭種質多是利用這兩個系，或圍繞這2個代表性自交系進行的改良自交系。但是由于這2個自交系都含有塘四平頭種質外其他種群的成分，因此他們除具有塘四平頭種質的共性以外又有各自的優缺點，具有一定的互補性。科研人員將2個系統內高配合力自交系組成基礎材料，在保持lx9801的高配合力、較低穗位等優點基礎上使其子粒顏色、抗性性狀得到改良，選育出新的玉米優良自交系lx03-2。利用lx03-2已經育成魯單9032、魯單9056、魯單9066、魯單9067、魯單9088、魯單5103、天益青7096等7個新品種，還有一批組合在參試。

3　討論

每個企業處于的區域不同、市場定位不同，本文中的“P78599系統×塘四平頭系統”的雜優模式不能適合所有企業的要求。每個企業應根據自己的區域條件和種質基礎，形成自己核心的雜優模式，將種質分為父本列和母本列，在父本列和母本列內分別進行循環改良，保持雜種優勢的基礎上提高產品的水平。

受科研體制、科研條件和審定制度等影響，本團隊從魯單981到魯單9088的改良經歷10年時間，顯然循環周期過長。為滿足市場需求，商業化育種應采取更高效的管理模式、更新的育種技術來縮短選育時間，提高品種更新效率。

品種選育只是商業化育種體系中的一個環節，成熟的育種體系需要研發、測試、推廣、服務等多個環節形成合力才能適應市場的要求，因此有效的育種模式和優秀的種質資源只是商業化育種體系的技術基礎，成熟高效的育種體系還需要各個環節共同推進。

［1］科技部.科技部積極推進農作物商業化育種工作.（2014-10-09）［2016-05-23］.http：//www.gov.cn/xinwen/2014-10/09/content_2761448.htm

［2］中國種子協會赴美考察團.關于美國農作物種業的考察報告.中國種業，2012（2）：3-8

［3］李洪杰，趙晉銘，張小燕.大豆商業化育種的探索與實踐.中國種業，2015（1）：28-30

［4］張成亮.深化科企合作，提升商業化育種水平.中國種業，2013（5）：16-17

山東省現代農業產業技術體系玉米遺傳育種崗位專家（SDAIT-02-04）；山東省良種工程種質資源創新利用項目

孟昭東

2016-05-23）