破解玉米育種“卡脖子”難題的思考

■ 張 林

良種對糧食增產(chǎn)貢獻率已達到45%。保障糧食安全，關(guān)鍵在于落實藏糧于地、藏糧于技戰(zhàn)略，加強種質(zhì)資源保護開發(fā)和利用，加強種質(zhì)庫建設(shè)，加快實施農(nóng)業(yè)生物育種重大科技項目，開展種源“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)，堅定不移地打好種業(yè)翻身仗。

玉米是黑龍江省種植面積最大的糧食作物。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2019年黑龍江省玉米播種面積達到9476.7 萬畝，總產(chǎn)量達到796.4 億斤，約占黑龍江省糧食總產(chǎn)量的50%以上。但黑龍江省玉米生產(chǎn)中存在單產(chǎn)水平低、收獲期含水量高、商品品質(zhì)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?lián)Q代加速，農(nóng)村勞動力人口匱乏，利用原有玉米種質(zhì)資源選育的新品種已經(jīng)遠遠不能滿足目前生產(chǎn)的需要，加快培育生產(chǎn)上急需的豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)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(chǎn)量、改善商品品質(zhì)、保護生態(tài)環(huán)境、加強市場競爭力的重要途徑之一，是推進種子企業(yè)成為科技創(chuàng)新主體的重要環(huán)節(jié)。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(yè)創(chuàng)新發(fā)展的瓶頸問題，建議重點從以下幾個方面開展攻關(guān)。

一、強化玉米種質(zhì)資源收集、保護與創(chuàng)新利用

（一）加強種質(zhì)資源庫建設(shè)，收集保存優(yōu)異玉米種質(zhì)資源

打好種業(yè)翻身仗，種質(zhì)資源是基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源是保障國家糧食安全與重要農(nóng)產(chǎn)品供給的戰(zhàn)略性資源，是種業(yè)原始創(chuàng)新的物質(zhì)基礎(chǔ)。上世紀70年代，全世界種質(zhì)資源庫數(shù)量不足10個，保存的種質(zhì)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(zhì)庫，收藏了20 多萬份種質(zhì)，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(zhì)庫500 多座，收藏種質(zhì)資源180 多萬份。據(jù)了解，目前世界上已經(jīng)建成1500 余座種質(zhì)資源庫。隨著種質(zhì)資源庫建設(shè)加速，越來越多的種質(zhì)資源得以保存和保留下來，為糧食安全和人類發(fā)展增添了一份保障。

2020 年年底召開的中央經(jīng)濟工作會議強調(diào)，要加強種質(zhì)資源保護和利用，加強種質(zhì)庫建設(shè)。種質(zhì)庫依據(jù)保存種質(zhì)對象的不同，又可分為低溫種質(zhì)保存庫、超低溫保存庫、試管苗保存庫、DNA庫等。作物種質(zhì)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(zhì)庫是全國作物及其近緣野生植物種質(zhì)資源戰(zhàn)略保存中心、保存技術(shù)研發(fā)中心和共享服務(wù)中心，于1986 年建成，設(shè)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(zhì)資源保護設(shè)施體系，包括1個長期庫、1個復份庫、10個中期庫、43個種質(zhì)圃。截至2018年12月，我國作物種質(zhì)資源長期保存總數(shù)量達到50.2萬份，位居世界第二，新建的國家作物種質(zhì)資源長期庫可保存種質(zhì)資源150 萬份。國家級作物種質(zhì)保存體系主要包括三個方面：一是以國家作物種質(zhì)資源長期庫為核心，實現(xiàn)對資源長期戰(zhàn)略保存；二是在適宜區(qū)域建設(shè)備份庫，實現(xiàn)對資源戰(zhàn)略性安全保存；三是根據(jù)生態(tài)類型和區(qū)域特點布局建設(shè)一批資源中期庫、資源圃和原生境保護區(qū)，向長期庫和備份庫輸送資源的同時，為育種家分發(fā)共享利用資源，服務(wù)種業(yè)創(chuàng)新。

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

（二）加強現(xiàn)有玉米種質(zhì)資源的精準鑒定與原始創(chuàng)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(zhì)資源偏少，尤其是缺乏與當前育種目標相適應(yīng)的優(yōu)質(zhì)、抗逆、耐密抗倒、適宜機械化的優(yōu)異種質(zhì)。亟需加強以國家種質(zhì)庫、地方種質(zhì)庫中保存的玉米種質(zhì)資源為基礎(chǔ)，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(zhì)資源鑒定平臺，規(guī)?；l(fā)掘重要性狀關(guān)鍵基因的優(yōu)異等位基因和單倍型，應(yīng)用現(xiàn)代育種技術(shù)體系，創(chuàng)制具有自主知識產(chǎn)權(quán)、目標性狀突出、綜合性狀優(yōu)良的綠色優(yōu)質(zhì)新種質(zhì)和新材料，加快原始創(chuàng)新，為突破性玉米新品種培育奠定種質(zhì)基礎(chǔ)。

二、加快推進玉米生物育種關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)

由于諸多育種單位受到研究人員科技水平、科研條件、經(jīng)費等因素的限制，加之國外在某些技術(shù)上的壟斷，導致應(yīng)用現(xiàn)代前沿科學技術(shù)開展玉米種質(zhì)資源創(chuàng)新和拓寬的普及度較低。當前國內(nèi)玉米育種多停留在2.0 階段（經(jīng)驗育種，遺傳學+統(tǒng)計學），少數(shù)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(shù)）之間，極少數(shù)玉米育種單位處于3.0階段。目前種質(zhì)資源創(chuàng)新多采用傳統(tǒng)的育種技術(shù)，如二環(huán)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(gòu)建多組學生物信息大數(shù)據(jù)庫，鑒定克隆重要性狀的相關(guān)基因，解析該基因的功能和分子調(diào)控機制。優(yōu)化完善單倍體、基因工程技術(shù)體系，突破基因編輯、全基因組選擇等關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，創(chuàng)新種子智能繁育技術(shù)，創(chuàng)建玉米智能設(shè)計育種理論與技術(shù)應(yīng)用體系，全面推進玉米育種進入4.0時代。

三、構(gòu)建現(xiàn)代玉米商業(yè)化育種平臺，推動種業(yè)創(chuàng)新發(fā)展

（一）整合現(xiàn)有優(yōu)勢資源，構(gòu)建現(xiàn)代玉米育種商業(yè)化平臺。省內(nèi)現(xiàn)有的玉米育種單位可以分為農(nóng)業(yè)科研院所、高校和種子企業(yè)。其中農(nóng)業(yè)科研院所和高校經(jīng)過多年育種工作的積累，具備較強的專業(yè)人才優(yōu)勢和資源優(yōu)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(xiàn)大規(guī)模流水線式育種，很難把研發(fā)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(zhàn)，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(jīng)費來源主要為政府資助的項目經(jīng)費。而多數(shù)種子企業(yè)，雖然有自己的研發(fā)團隊，但是在種質(zhì)資源、人才和技術(shù)保障上遠遠落后于科研院所和高校，企業(yè)的優(yōu)勢多集中在管理人才、種子生產(chǎn)基地、種子營銷網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。而種子企業(yè)發(fā)展離不開育種人才、育種技術(shù)、育種資源、管理人才、生產(chǎn)基地、營銷網(wǎng)絡(luò)等要素。目前亟需加強以農(nóng)業(yè)科研院所、高校、優(yōu)勢企業(yè)為基礎(chǔ)，構(gòu)建以企業(yè)為主體、市場為導向、公益性科技支撐的產(chǎn)學研深度融合、育繁推一體化、知識產(chǎn)權(quán)明確的現(xiàn)代玉米商業(yè)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(yè)育種新機制，聯(lián)合開展種質(zhì)資源創(chuàng)制、優(yōu)異種質(zhì)交換、新品種聯(lián)合篩選、品種試驗示范，取長補短，發(fā)揮自身的優(yōu)勢，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新成果，實現(xiàn)共贏。

（二）培育綠色高效玉米新品種，加快品種更新?lián)Q代，推動種業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。以現(xiàn)代玉米商業(yè)化育種平臺為基礎(chǔ)，以市場需求為導向，以工廠化的組織形式，把各個相關(guān)功能的專業(yè)人員聯(lián)系到一起，實現(xiàn)頂層設(shè)計、部門聯(lián)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(guī)范化的操作流程，充分發(fā)揮現(xiàn)代前沿的育種關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢，提高資源利用率、育種效率和成果轉(zhuǎn)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(gòu)建高效育種技術(shù)體系和新組合測試體系，開展綠色高效新品種聯(lián)合攻關(guān)，選育高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良、資源高效利用、環(huán)境友好、優(yōu)質(zhì)安全、適宜機械化的優(yōu)良新品種。

加快綠色高效專用新品種推廣。以企業(yè)為主體，結(jié)合糧食主產(chǎn)區(qū)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園建設(shè)，完善規(guī)?；缕贩N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(shù)，加快適宜機械化、綠色生態(tài)、優(yōu)質(zhì)專用、高產(chǎn)高效的新品種示范應(yīng)用。

四、完善體制機制，加強高端育種人才培養(yǎng)和引進，促進科技創(chuàng)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(diào)動和發(fā)揮科研人員的積極性、能動性和創(chuàng)造性。

二是完善種業(yè)人才發(fā)展機制，真正推進科研人員到種子企業(yè)兼職或者離崗創(chuàng)業(yè)；加強高等院校和科研院所與有實力的企業(yè)合作，建立高級人才培養(yǎng)基地，聯(lián)合培養(yǎng)種業(yè)高端人才；引進海內(nèi)外高層次種業(yè)人才回國創(chuàng)業(yè)，大力推動種業(yè)科技創(chuàng)新。

三是加快成果轉(zhuǎn)化和權(quán)益分享，完善科研成果管理制度，規(guī)范成果轉(zhuǎn)化和權(quán)益分配等事項，促進科研人員最大程度地發(fā)揮創(chuàng)新潛能。

四是玉米育種是一項長期性、連續(xù)性的科研工作，必須加大對基礎(chǔ)性、公益性研究的支持力度，建立長期穩(wěn)定的經(jīng)費支持機制，完善基礎(chǔ)研究人才培養(yǎng)機制，加強一般技術(shù)創(chuàng)新和持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新的協(xié)同發(fā)展，提升黑龍江省玉米生物育種水平及種業(yè)創(chuàng)新發(fā)展動能。