農(nóng)業(yè)新形勢(shì)下作物育種學(xué)教學(xué)創(chuàng)新淺析

葛選良

（內(nèi)蒙古民族大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼028043）

作物育種學(xué)是我國(guó)農(nóng)業(yè)院校和綜合性大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)專業(yè)的核心課程之一［1].作物育種學(xué)由總論與各論組成，二者不可分割.經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的教學(xué)、科研和生產(chǎn)實(shí)踐研究，作物育種學(xué)形成了具有我國(guó)特色的科學(xué)理論與技術(shù)體系，在推動(dòng)我國(guó)作物生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)發(fā)展方面作出了巨大貢獻(xiàn).當(dāng)前，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略和生態(tài)文明建設(shè)政策的實(shí)施以及新時(shí)期農(nóng)業(yè)科學(xué)及國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)科學(xué)理論與技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式快速轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式，使得當(dāng)前作物育種學(xué)的教學(xué)內(nèi)容相對(duì)落后于新政策的導(dǎo)向和新技術(shù)的實(shí)施與推廣.新形勢(shì)下，如何調(diào)整和充實(shí)農(nóng)學(xué)專業(yè)作物育種學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)我國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略政策的導(dǎo)向和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)發(fā)展的需求，是當(dāng)下農(nóng)學(xué)專業(yè)課程教學(xué)改革亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一.

本文立足于適應(yīng)當(dāng)下我國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略政策的新導(dǎo)向和現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的新形式，以農(nóng)學(xué)專業(yè)課程作物育種學(xué)各論的玉米育種學(xué)為例，通過(guò)分析新形勢(shì)下玉米育種學(xué)教學(xué)內(nèi)容面臨的問(wèn)題，探討玉米育種學(xué)教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新，以期提高作物育種學(xué)的教學(xué)效果，進(jìn)而為適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需求的應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建提供一定的理論參考.

1 新形勢(shì)下作物育種工作所面臨的問(wèn)題

1.1 種質(zhì)資源遺傳基礎(chǔ)狹窄限制玉米新品種選育

玉米是我國(guó)第一大作物，2019年我國(guó)玉米年播種面積約為6.19億畝，總產(chǎn)量約為2.61億噸［2].目前，我國(guó)生產(chǎn)中急缺穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、廣適、多抗的突破性玉米新品種.我國(guó)玉米育種科研、教學(xué)起步相對(duì)較晚，玉米種質(zhì)資源相對(duì)匱乏且遺傳基礎(chǔ)相對(duì)單一，玉米育種教學(xué)、科研水平亦相對(duì)較低.同時(shí)長(zhǎng)期忽視種質(zhì)資源的利用和創(chuàng)新研究，使玉米新品種選育很難取得突破性進(jìn)展.尤其是作為玉米育種學(xué)重要的組成部分，我國(guó)特種玉米育種科研和教學(xué)的歷史更短，糯玉米、甜玉米和爆裂玉米等特種玉米種質(zhì)資源更少，遺傳基礎(chǔ)更單一.特種玉米新品種同樣要求具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、多抗、廣適的特性，同時(shí)要具備營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)高、口感風(fēng)味好、適于加工等特性，因此特種玉米育種新品種選育的難度更大.

1.2 轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)對(duì)玉米育種目標(biāo)提出新要求

為適應(yīng)國(guó)家農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)的發(fā)展需求和化肥、農(nóng)藥零增長(zhǎng)的任務(wù)需求的新形勢(shì)，玉米生產(chǎn)中亟需一批資源高效型玉米種質(zhì)和品種，如氮高效型、光高效型、水分高效型、宜籽粒機(jī)收型等.此外，隨著國(guó)家農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革政策的實(shí)施以及滿足“糧頭食尾、糧頭工尾”的生產(chǎn)需求，同時(shí)延伸玉米產(chǎn)業(yè)鏈條，生產(chǎn)中亟需一批專用型特種玉米種質(zhì)資源，如富硒型、高維生素E 型、高黃質(zhì)型［3]、高葉黃素型、高葉酸型的甜、糯玉米種質(zhì)資源，普通玉米糯質(zhì)化種質(zhì)資源和宜機(jī)收型爆裂玉米種質(zhì)資源等.因此，適應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略需求，以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提升玉米功能性品質(zhì)為目標(biāo)，加快對(duì)專用型特種玉米種質(zhì)資源的創(chuàng)新與利用，創(chuàng)新專用型特種玉米品種選育，加大專用型特種玉米新品種繁育和推廣力度，是推動(dòng)我國(guó)玉米產(chǎn)業(yè)與國(guó)際市場(chǎng)接軌，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收的重要途徑.

1.3 產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用滯后限制玉米新品種的推廣應(yīng)用

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化是農(nóng)業(yè)發(fā)展、農(nóng)村振興和農(nóng)民富裕的根本出路.目前，我國(guó)玉米生產(chǎn)中推廣種植的品種以高產(chǎn)型品種為主，優(yōu)質(zhì)、專用型品種的推廣應(yīng)用面積較小，急需進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整.玉米是集糧、飼、加工多用途于一身的功能性作物，用途廣泛且適于深加工.目前，我國(guó)普通玉米產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用總體好于甜玉米、糯玉米、爆裂玉米，但加工企業(yè)數(shù)量過(guò)多，加工成本高，加工質(zhì)量參差不齊，市場(chǎng)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重.而特種玉米生產(chǎn)加工基地少，生產(chǎn)和供給能力小，資金投入較少，生產(chǎn)條件較差，抗災(zāi)能力不強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了生產(chǎn)需要.因此，提升不同類型玉米產(chǎn)業(yè)化水平，實(shí)現(xiàn)玉米生產(chǎn)專業(yè)化、加工機(jī)械化、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，是保證糧食生產(chǎn)和其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要保障.

2 新形勢(shì)下作物育種學(xué)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新的探討

2.1 增加生物信息學(xué)基本原理與技術(shù)內(nèi)容

當(dāng)今，生物信息學(xué)作為交叉新興學(xué)科，發(fā)展迅猛.隨著轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組等組學(xué)的興起和高通量實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，生物信息學(xué)的理論與技術(shù)得到極大的補(bǔ)充與豐富［4-5].新形勢(shì)下，伴隨著各類學(xué)科的融合發(fā)展，生物信息學(xué)的理論與技術(shù)勢(shì)必會(huì)極大豐富，與此同時(shí)必將反促不同學(xué)科的融合交叉.當(dāng)前，玉米育種以傳統(tǒng)的輪回選擇、復(fù)合雜交、回交、二環(huán)系選育等常規(guī)育種的理論與技術(shù)為基礎(chǔ)，輔以化學(xué)誘變技術(shù)、生物技術(shù)、航天誘變等現(xiàn)代作物育種理論與技術(shù)，通過(guò)強(qiáng)化對(duì)優(yōu)良性狀的定向選擇，聚合眾多有利性狀，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)品種綜合性狀的創(chuàng)新，并應(yīng)用于新品種選育.對(duì)于玉米育種學(xué)而言，教學(xué)中加入生物信息學(xué)的內(nèi)容旨在讓學(xué)生能夠正確運(yùn)用生物信息學(xué)方法輔助研究農(nóng)作物改良和育種，使其提高農(nóng)學(xué)相關(guān)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和分析的能力.因此，玉米育種學(xué)教學(xué)內(nèi)容中應(yīng)及時(shí)向?qū)W生講授生物信息學(xué)的新進(jìn)展和國(guó)內(nèi)外生物信息學(xué)發(fā)展動(dòng)態(tài)，如遺傳圖譜和基因圖譜構(gòu)建、BSA 定位技術(shù)和GWAS 分析等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)育種前沿技術(shù)與發(fā)展方向，將有助于豐富學(xué)生在未來(lái)工作時(shí)的研究手段，有助于提高學(xué)生的科研創(chuàng)新能力［6].

2.2 增加植物表型組學(xué)理論與技術(shù)內(nèi)容

目前，我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)軟件和大數(shù)據(jù)行業(yè)飛速發(fā)展，軟件工具和智能算法已具備為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工和銷售各環(huán)節(jié)提供支持的基礎(chǔ).植物表型組學(xué)通過(guò)集成自動(dòng)化平臺(tái)裝備和信息化技術(shù)手段，獲取多尺度、多生境、多源異構(gòu)植物表型海量數(shù)據(jù)，形成植物表型組學(xué)大數(shù)據(jù)，系統(tǒng)深入地挖掘基因型-表型-環(huán)境型內(nèi)在關(guān)系，揭示特定生物性狀的形成機(jī)制，極大地促進(jìn)作物分子育種與高效栽培的進(jìn)程［7-8].隨著植物表型組學(xué)理論與技術(shù)的發(fā)展，玉米育種中表型組學(xué)理論與技術(shù)的應(yīng)用逐漸增多.目前，通過(guò)運(yùn)用精準(zhǔn)的表型測(cè)量工具可對(duì)玉米全生育期（幼苗-種子）進(jìn)行群體中玉米單株表型，如小區(qū)苗數(shù)、苗勢(shì)、生育期、株高、穗位高、葉面積、病株數(shù)、倒伏率等的鑒定，同時(shí)可通過(guò)軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)穗部性狀精確考種.因此，在玉米育種學(xué)教學(xué)內(nèi)容中融入植物表型組學(xué)理論與技術(shù)，有助促進(jìn)學(xué)科間交叉融合，拓展學(xué)生思維和激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力.

2.3 增加特種玉米育種理論與技術(shù)內(nèi)容

玉米是可加工程度高、產(chǎn)業(yè)鏈延伸長(zhǎng)的多功能糧食作物.目前，玉米精深加工產(chǎn)品在3500種以上，涉及多個(gè)領(lǐng)域，與人們生活息息相關(guān).特種玉米分為蠟質(zhì)型、甜質(zhì)型和爆粒型.目前，我國(guó)特種玉米的種植格局為南甜北糯，中部均沾，年播種面積在133萬(wàn)～150萬(wàn)hm2，其中，甜玉米（普通甜玉米、超甜玉米）年種植面積在33萬(wàn)～45萬(wàn)hm2，主要集中在廣東??；糯玉米（鮮食糯玉米、粒用糯玉米）年種植面積100萬(wàn)～105 萬(wàn)hm2，黃淮海夏玉米區(qū)和北方春玉米區(qū)均有分布；爆粒型玉米（球形花型、蝶形花型、球蝶混合型）年種植面積在2.0 萬(wàn)～3.5萬(wàn)hm2，主要分布在東北和新疆部分地區(qū).而與普通型玉米相比，特用型玉米具備更大的多次加工增值潛力.在新的政策形勢(shì)下，特種型玉米生產(chǎn)和加工的前景極為廣闊.因此，在玉米育種學(xué)教學(xué)內(nèi)容中加入甜玉米、糯玉米和爆裂玉米等特種玉米育種理論與技術(shù)內(nèi)容，對(duì)于豐富玉米育種學(xué)教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)學(xué)生理論基礎(chǔ)，拓寬學(xué)生就業(yè)渠道都具有重要意義.

2.4 增加飼用玉米育種理論與技術(shù)內(nèi)容

隨著我國(guó)人民生活水平不斷提高，膳食結(jié)構(gòu)有了明顯改善，肉、蛋、奶已經(jīng)成為必不可少的食物.中央及地方各級(jí)政府對(duì)保障副食供應(yīng)高度重視，在歷年中央一號(hào)文件中均有明確指示.2020年中央一號(hào)文件指出，穩(wěn)定糧食生產(chǎn)，深入實(shí)施優(yōu)質(zhì)糧食工程，以北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶為重點(diǎn)擴(kuò)大糧改飼的規(guī)模，推廣種養(yǎng)結(jié)合模式，同時(shí)指出加快恢復(fù)生豬生產(chǎn)，支持奶業(yè)、禽類、牛羊等生產(chǎn)，引導(dǎo)優(yōu)化肉類消費(fèi)結(jié)構(gòu)［9].2018 年8月，非洲豬瘟疫情使我國(guó)的生豬存欄量銳減，致使我國(guó)豬肉價(jià)格飆升.國(guó)家對(duì)此高度重視，經(jīng)過(guò)多方面調(diào)整和部署，2020年生豬存欄量預(yù)計(jì)可達(dá)2000萬(wàn)頭以上.此外，我國(guó)肉牛、奶牛、羊、肉雞、蛋雞、鴨、鵝和肉兔的飼養(yǎng)量也一直在上升.可以預(yù)見(jiàn)，我國(guó)未來(lái)對(duì)優(yōu)質(zhì)飼料的需求將顯著增加.飼用玉米利用上聯(lián)種植業(yè)，下聯(lián)養(yǎng)殖業(yè)，輻射帶動(dòng)農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)，是實(shí)現(xiàn)一、二、三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的新的重要領(lǐng)域.因此，在玉米育種學(xué)教學(xué)內(nèi)容中加入飼用玉米育種理論與技術(shù)內(nèi)容，對(duì)于豐富玉米育種學(xué)教學(xué)內(nèi)容，夯實(shí)學(xué)生理論基礎(chǔ)，促進(jìn)一、二、三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展都具有重要意義.

2.5 增加玉米商業(yè)育種理論內(nèi)容

與跨國(guó)公司（孟山都、先鋒等）相比，我國(guó)玉米育種科研水平和種業(yè)創(chuàng)新能力均處于發(fā)展的初期階段，亟需創(chuàng)新育種模式，實(shí)現(xiàn)以新技術(shù)集成應(yīng)用為基礎(chǔ)的工程化和產(chǎn)業(yè)化育種發(fā)展模式.商業(yè)育種通過(guò)資源高度整合，形成符合企業(yè)管理、市場(chǎng)需要的產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈，其最大的特點(diǎn)就是根據(jù)企業(yè)的資金、市場(chǎng)、發(fā)展目標(biāo)確定育種目標(biāo)，其中每位育種家（育種科研人員）只是產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈某一環(huán)節(jié)中的一員，這極大地提高育種效率，從而實(shí)現(xiàn)與市場(chǎng)的無(wú)縫對(duì)接.因此，在玉米育種學(xué)教學(xué)內(nèi)容中融入玉米商業(yè)育種的思路，講述其管理理念、基本條件、設(shè)計(jì)流程等玉米商業(yè)化育種理論內(nèi)容，對(duì)于提高學(xué)生玉米理論基礎(chǔ)、拓寬就業(yè)渠道、提升我國(guó)玉米育種效率具有重要意義.

3 結(jié)語(yǔ)

高等院校不同專業(yè)的課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)緊跟新形勢(shì)下國(guó)內(nèi)外相關(guān)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的最前沿動(dòng)態(tài)，同時(shí)培養(yǎng)和不斷提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐技能.增加生物信息學(xué)、植物表型組學(xué)、特種玉米育種、飼用玉米育種和玉米商業(yè)育種等作物育種學(xué)課程內(nèi)容，有助于拓展學(xué)生學(xué)科視野，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力，使其能夠從玉米育種理論、方法和技術(shù)流程等方面更好地把握玉米育種的方向和發(fā)展趨勢(shì).綜上，創(chuàng)新作物育種學(xué)教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步豐富和發(fā)展作物育種學(xué)理論內(nèi)容，對(duì)新農(nóng)科建設(shè)背景下現(xiàn)代農(nóng)業(yè)復(fù)合型應(yīng)用人才的培養(yǎng)具有重要意義.