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[中国科学报]优异种质:玉米种业发展的核心
【发布时间:2021-01-26】【关注度:

文章来源: 中国科学报    发布时间:2021-1-26    作者:李晨

    玉米是我国第一大作物,是确保国家粮食安全的重要支撑。在近日举行的“加快生物育种创新,保障国家粮食安全”全国媒体报道沙龙上,中国农业科学院生物技术研究所所长李新海指出,原创性的基因、种质和技术是玉米种业发展基础,应不断强化优异种质自主创新,确保我国玉米种业持续发展。
    缺乏优异种质资源
    种质是品种选育的物质基础。地方品种、育种材料、品种以及野生近缘植物等都属于种质。
    我国不是玉米原产国,600多年前玉米传入我国。2019年,我国玉米单产较1949年增长5.6倍,这也得益于品种的持续更新换代。
    新中国成立初期,我国玉米种植面积1100万公顷,有12000个地方品种;现在我国玉米种植面积达到4200万公顷左右,年推广面积10万亩以上的杂交种不足1000个。
    “尽管推广杂交种提高了玉米的生产水平,但种质基础渐趋狭窄。”李新海说。
    美国保存了7万多份玉米种质,其中原杜邦先锋等种业公司拥有世界上最大规模的玉米商业化种质资源。美国玉米种质具有茎秆强韧、生育期短、耐密、籽粒脱水快、适合机械化等特点。
    此外,国际玉米小麦改良中心也保存了相当数量的玉米种质,其层次分明,血缘清晰,从群体和基因库中选育自交系,类型丰富,各具特色,杂种优势模式明晰。
    我国玉米品种选育对国外种质有相当大的依赖性,其间从美国引进较多现代育种种质。有研究表明,美国玉米种质利用率每增加一个百分点,我国玉米平均产量增加约10公斤/公顷。
    目前,我国玉米形成了四平头、旅大红骨、兰卡斯特、Reid等杂种优势群。其中,四平头和旅大红骨是我国本土化种质,从这两类种质选育的自交系支撑培育出郑单958、丹玉13等一些重要品种。我国玉米种质具有抗逆性强、配合力中等,但成熟期偏长、脱水慢、不适应机械化等特点。
    李新海指出,总的来看,我国拥有的玉米种质资源数量尚可,但缺乏对种质有效遗传变异的深入认识,缺乏与育种目标相适应的优质、抗逆、耐密抗倒、适宜机械化的优异种质。
    原创性技术是种质改良基础
    2013年,《国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见》指出,加快推进现代种业发展,建设种业强国,为国家粮食安全、生态安全和农林业持续稳定发展提供根本性保障。
    “建成种业科技强国的标志是要有自己原创性的种质、技术和理论,最后体现在品种上,才能支撑科技强国。”李新海说,优异种质可以利用现有的种质资源,但是要以此为基础创造出能够满足新时期玉米生产需求的种质。
    “更重要的是,我国育种家利用现有的育种材料,通过多基因聚合的方式,需要创造新的种质来满足玉米种业发展需求。”李新海强调,如果玉米种质资源的引进交流渠道不畅通,依靠自主创新种质来满足玉米新品种选育需要就显得尤为重要。
    “从国际竞争和国内需求的角度,要保持玉米种业持续发展和玉米生产用种安全,都需要在‘十四五’时期突破玉米优异种质的瓶颈制约。”李新海说。
    他认为,生物技术是提高种质创新效率的重要手段,包括分子标记技术、转基因技术、单倍体技术、基因编辑技术等。
    为实现高效率的玉米种质改良与创新,李新海建议,遵循杂种优势模式,采取循环改良策略,积累和提高等位基因频率;采用逆境压力,创造有利于暴露基因型与环境互作的环境,把遗传方差最大化,有利于选择目标个体;利用分子标记、转基因、基因编辑等提升定向改良效率,通过全基因组选择提高复杂性状的选择效率。
    健全现代玉米种业
    科技创新体系
    当前,我国玉米种业科技创新体系尚不健全,存在种业创新机制和政策不完善、科技创新能力与发达国家相比仍有差距、品种培育尚不能满足高质量发展需求、知识产权保护较为薄弱等问题。
    李新海建议,首先需完善“双轮驱动”的现代玉米种业科技创新体系,形成公益性基础研究与商业育种紧密结合的创新体系。健全以玉米种质资源收集评价与创新、基础理论与共性技术研究为主的基础研究体系;形成企业为主体,大规模、高通量、专业化、流水线的玉米商业化育种体系;构建产权明晰、开放共享的成果转化体系;确立以企业为主体的技术创新投入体系。
    其次,强化种源“卡脖子”技术自主创新。夯实育种源头创新,抢救性保护稀有种质资源,开展种质资源形成与演化机制等基础研究,加大优异种质创新;突破“卡脖子”关键核心技术,如基因编辑、合成生物学、全基因组选择、人工智能设计等前沿高新技术,推动传统育种技术改造升级,实现育种精准化、智能化和工程化;建立生物育种大数据平台,提高育种效率,抢占制高点。
    再次,健全生物种业发展政策。健全知识产权管理政策,确保原始创新能力提升;优化种业投资政策,加大财政资金投入,充分发挥资本的功能和作用,支撑全产业链创新能力;制定出台生物育种产业化政策,保障核心竞争力。

 

 

 

 
   
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