破解玉米育種“卡脖子”難題的思考

■ 張 林

良種對糧食增產貢獻率已達到45%。保障糧食安全，關鍵在于落實藏糧于地、藏糧于技戰略，加強種質資源保護開發和利用，加強種質庫建設，加快實施農業生物育種重大科技項目，開展種源“卡脖子”技術攻關，堅定不移地打好種業翻身仗。

玉米是黑龍江省種植面積最大的糧食作物。國家統計局數據顯示，2019年黑龍江省玉米播種面積達到9476.7 萬畝，總產量達到796.4 億斤，約占黑龍江省糧食總產量的50%以上。但黑龍江省玉米生產中存在單產水平低、收獲期含水量高、商品品質差、機收困難等問題，主要原因是長期以種植高稈稀植大穗型品種為主，隨著玉米品種更新換代加速，農村勞動力人口匱乏，利用原有玉米種質資源選育的新品種已經遠遠不能滿足目前生產的需要，加快培育生產上急需的豐產穩產、優質高效、生理成熟后籽粒脫水快、適合機械化收獲的玉米新品種，是提高黑龍江省玉米產量、改善商品品質、保護生態環境、加強市場競爭力的重要途徑之一，是推進種子企業成為科技創新主體的重要環節。針對黑龍江省玉米育種存在的主要“卡脖子”難題，破解限制玉米育種及種業創新發展的瓶頸問題，建議重點從以下幾個方面開展攻關。

一、強化玉米種質資源收集、保護與創新利用

（一）加強種質資源庫建設，收集保存優異玉米種質資源

打好種業翻身仗，種質資源是基礎。農業種質資源是保障國家糧食安全與重要農產品供給的戰略性資源，是種業原始創新的物質基礎。上世紀70年代，全世界種質資源庫數量不足10個，保存的種質資源僅有50萬份，80年代美國建起了科羅拉多州科林斯寶種質庫，收藏了20 多萬份種質，2000 年英國建成的威克赫斯特“千年種子銀行”，收集保存5 萬余種植物種子，750 萬份干燥壓制的植物標本。2006 年全球建成各類種質庫500 多座，收藏種質資源180 多萬份。據了解，目前世界上已經建成1500 余座種質資源庫。隨著種質資源庫建設加速，越來越多的種質資源得以保存和保留下來，為糧食安全和人類發展增添了一份保障。

2020 年年底召開的中央經濟工作會議強調，要加強種質資源保護和利用，加強種質庫建設。種質庫依據保存種質對象的不同，又可分為低溫種質保存庫、超低溫保存庫、試管苗保存庫、DNA庫等。作物種質資源保護多采取資源庫和資源圃保存兩種方式，對有性繁殖材料，如水稻、小麥、玉米、大豆等作物種子，采取資源庫保存方式；對無性繁殖的果樹、多年生作物等，采取資源圃保存方式。我國的國家作物種質庫是全國作物及其近緣野生植物種質資源戰略保存中心、保存技術研發中心和共享服務中心，于1986 年建成，設計保存容量40 萬份，貯藏壽命50 年以上。以其為核心，建成了我國作物種質資源保護設施體系，包括1個長期庫、1個復份庫、10個中期庫、43個種質圃。截至2018年12月，我國作物種質資源長期保存總數量達到50.2萬份，位居世界第二，新建的國家作物種質資源長期庫可保存種質資源150 萬份。國家級作物種質保存體系主要包括三個方面：一是以國家作物種質資源長期庫為核心，實現對資源長期戰略保存；二是在適宜區域建設備份庫，實現對資源戰略性安全保存；三是根據生態類型和區域特點布局建設一批資源中期庫、資源圃和原生境保護區，向長期庫和備份庫輸送資源的同時，為育種家分發共享利用資源，服務種業創新。

黑龍江省現有的種質資源庫數量偏少、功能相對落后，亟需建設一批現代化的種質資源庫，以滿足對黑龍江省區域性較強的種質資源保存。同時需借助第三次農作物種質資源普查與收集項目的實施，廣泛收集國內優異種質資源、生產上長期種植的優良品種、偏遠地區古老的地方品種、育種單位的優異高代育種材料和自交系，同時注意加強種質資源國際合作和交流，積極引入國外免費發放的種質資源。將收集到的種質資源及時保存到種質資源庫，豐富我國種質資源庫戰略儲備。做好種質資源登記、評價鑒定工作，促進種質資源交流共享、開發利用，為打贏種業翻身仗夯實種質資源基礎。

（二）加強現有玉米種質資源的精準鑒定與原始創新

黑龍江省地處我國北疆，獨特的氣候條件導致本土玉米種質資源偏少，尤其是缺乏與當前育種目標相適應的優質、抗逆、耐密抗倒、適宜機械化的優異種質。亟需加強以國家種質庫、地方種質庫中保存的玉米種質資源為基礎，深入開展以綠色高效性狀為重點的精準鑒定、深度評價和基因型分析，搭建種質資源鑒定平臺，規模化發掘重要性狀關鍵基因的優異等位基因和單倍型，應用現代育種技術體系，創制具有自主知識產權、目標性狀突出、綜合性狀優良的綠色優質新種質和新材料，加快原始創新，為突破性玉米新品種培育奠定種質基礎。

二、加快推進玉米生物育種關鍵技術研發

由于諸多育種單位受到研究人員科技水平、科研條件、經費等因素的限制，加之國外在某些技術上的壟斷，導致應用現代前沿科學技術開展玉米種質資源創新和拓寬的普及度較低。當前國內玉米育種多停留在2.0 階段（經驗育種，遺傳學+統計學），少數科研院所和高校介于2.0 階段和3.0 階段（定向改良育種，基因工程+分子標記技術）之間，極少數玉米育種單位處于3.0階段。目前種質資源創新多采用傳統的育種技術，如二環選系、回交導入、窄基因群體改良等，育種效率低，重復性工作多。亟需深入開展玉米重要性狀的功能基因組、表觀基因組、代謝組與蛋白組學研究，構建多組學生物信息大數據庫，鑒定克隆重要性狀的相關基因，解析該基因的功能和分子調控機制。優化完善單倍體、基因工程技術體系，突破基因編輯、全基因組選擇等關鍵技術創新，創新種子智能繁育技術，創建玉米智能設計育種理論與技術應用體系，全面推進玉米育種進入4.0時代。

三、構建現代玉米商業化育種平臺，推動種業創新發展

（一）整合現有優勢資源，構建現代玉米育種商業化平臺。省內現有的玉米育種單位可以分為農業科研院所、高校和種子企業。其中農業科研院所和高校經過多年育種工作的積累，具備較強的專業人才優勢和資源優勢，但力量較分散，多以課題組為單位，每個課題組5～10人，不可能實現大規模流水線式育種，很難把研發工作做大做強。個別單位育種人員各自為政、自我負責、單兵作戰，各自形成自己的材料體系，科技資源分散，重復性工作過多，經費來源主要為政府資助的項目經費。而多數種子企業，雖然有自己的研發團隊，但是在種質資源、人才和技術保障上遠遠落后于科研院所和高校，企業的優勢多集中在管理人才、種子生產基地、種子營銷網絡等領域。而種子企業發展離不開育種人才、育種技術、育種資源、管理人才、生產基地、營銷網絡等要素。目前亟需加強以農業科研院所、高校、優勢企業為基礎，構建以企業為主體、市場為導向、公益性科技支撐的產學研深度融合、育繁推一體化、知識產權明確的現代玉米商業化育種平臺；建立健全資源共享、利益分配、成果評價、多元投入商業育種新機制，聯合開展種質資源創制、優異種質交換、新品種聯合篩選、品種試驗示范，取長補短，發揮自身的優勢，形成具有自主知識產權的新成果，實現共贏。

（二）培育綠色高效玉米新品種，加快品種更新換代，推動種業創新發展。以現代玉米商業化育種平臺為基礎，以市場需求為導向，以工廠化的組織形式，把各個相關功能的專業人員聯系到一起，實現頂層設計、部門聯動的工作機制，形成具有共同和明確的育種目標、利益一致、分工明確、各司其職、標準化和規范化的操作流程，充分發揮現代前沿的育種關鍵技術優勢，提高資源利用率、育種效率和成果轉化率。

培育綠色高效新品種。建立綠色高效專用玉米品種評價指標體系，開辟綠色高效品種保護、審定快速通道，加快選育進程。構建高效育種技術體系和新組合測試體系，開展綠色高效新品種聯合攻關，選育高產穩產、品質優良、資源高效利用、環境友好、優質安全、適宜機械化的優良新品種。

加快綠色高效專用新品種推廣。以企業為主體，結合糧食主產區和現代農業產業園建設，完善規模化新品種示范基地，開展綠色高效專用新品種展示示范，研究并完善高效良種良法配套簡便栽培技術，加快適宜機械化、綠色生態、優質專用、高產高效的新品種示范應用。

四、完善體制機制，加強高端育種人才培養和引進，促進科技創新

一是落實科研人員分類管理政策，制定科研人員分類管理辦法，完善人才分類評價考核晉升制度，按照“人盡其才、才盡其用”的原則，充分調動和發揮科研人員的積極性、能動性和創造性。

二是完善種業人才發展機制，真正推進科研人員到種子企業兼職或者離崗創業；加強高等院校和科研院所與有實力的企業合作，建立高級人才培養基地，聯合培養種業高端人才；引進海內外高層次種業人才回國創業，大力推動種業科技創新。

三是加快成果轉化和權益分享，完善科研成果管理制度，規范成果轉化和權益分配等事項，促進科研人員最大程度地發揮創新潛能。

四是玉米育種是一項長期性、連續性的科研工作，必須加大對基礎性、公益性研究的支持力度，建立長期穩定的經費支持機制，完善基礎研究人才培養機制，加強一般技術創新和持續技術創新的協同發展，提升黑龍江省玉米生物育種水平及種業創新發展動能。