黑龍江省玉米育種面臨的問題及對策

唐春雙 于 琳 付建江 吳成龍 張景云 王 平 井旭源

（黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)作物開發(fā)研究所，哈爾濱 150038）

黑龍江省是我國重要的糧食主產(chǎn)區(qū)，在玉米產(chǎn)量、玉米種植面積、玉米商品化率方面均居全國第一，是國家糧食的重要保障。近年來在市場和政策的引導(dǎo)下，黑龍江玉米種植面積增加。黑龍江省委農(nóng)辦在《穩(wěn)固當(dāng)好維護國家糧食安全的“壓艙石”》一文中提到，2021 年黑龍江省適度增加玉米種植，確保玉米種植面積600 萬hm2（9000 萬畝）以上。2022 年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部1 號文件提出穩(wěn)定玉米，實現(xiàn)完全成本保險和種植收入保險全覆蓋，相關(guān)政策為玉米種植戶的積極性提供了保障。黑龍江省玉米產(chǎn)量也在提高，與2000-2009 年玉米平均產(chǎn)量相比，2010-2019 年玉米增產(chǎn)率達20.6%。但是玉米的單產(chǎn)、抗病性、抗逆性等方面與發(fā)達國家相比仍然存在一定的差距[1]。黑龍江省近幾年來在發(fā)展玉米特色經(jīng)濟，到2025 年全省鮮食玉米種植面積將會增加到15.33 萬hm2（230 萬畝），其他特用玉米種植面積也在隨之增長。玉米產(chǎn)量會不斷增加，玉米需求將更加多樣化。種業(yè)是農(nóng)業(yè)“芯片”，打贏種業(yè)翻身仗，玉米育種成為重中之重，這也為玉米育種工作帶來前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。

1 黑龍省玉米育種面臨的主要問題

1.1 氣候條件多變對品種的考驗增強近年來，隨著極端氣候頻繁發(fā)生，黑龍江省氣候條件多變，出現(xiàn)了較為嚴重的自然災(zāi)害。2020 年玉米澇害嚴重，連續(xù)3 場臺風(fēng)導(dǎo)致玉米大面積倒伏，且長期浸泡在水中。2021 年7 月份連續(xù)干旱，黑龍江省一些地區(qū)玉米灌漿期未下過雨，導(dǎo)致玉米授粉不良、結(jié)實不好、產(chǎn)量下降。特殊的氣候條件和極端的天氣給玉米品種帶來了極大的考驗，優(yōu)異的品種發(fā)揮不出優(yōu)勢。另外，由于近年來肥料的不合理施用，土壤環(huán)境惡化嚴重[2]，土壤環(huán)境也對玉米育種提出了新的要求。因此，抗性育種就顯得尤為重要。

1.2 種質(zhì)資源匱乏隨著品種審定制度的改革、聯(lián)合體等綠色通道的出現(xiàn)，近幾年黑龍江省玉米新品種呈“井噴”式發(fā)展。對審定的品種進行親本分析鑒定，發(fā)現(xiàn)許多品種的血緣都是來自國外的種質(zhì)資源，我國自主創(chuàng)新的資源較少。種質(zhì)資源是玉米育種的先決條件，我國的玉米育種起步比較晚，好的自交系主要是Lancaster、Reid、旅大紅骨、唐四平頭、優(yōu)良農(nóng)家品種等，多引自國外，缺少自主的自交系。世界范圍內(nèi)玉米有250 多個種質(zhì)群，但國內(nèi)運用的只有3～4 個種質(zhì)群[3]。遺傳基礎(chǔ)單一，少數(shù)優(yōu)良種質(zhì)的利用率過高，弊端就是種質(zhì)基礎(chǔ)變得狹窄，培育的品種高度相似。種質(zhì)資源不足，很難滿足玉米育種產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。

1.3 育種技術(shù)創(chuàng)新不足，缺少大品種我國玉米育種工作起步較晚，育種技術(shù)、研究設(shè)備較為落后[4]，國外技術(shù)的引入雖加快了我國育種步伐，在一定程度上推動了我國育種工作的發(fā)展，但如果過分地依賴國外的先進技術(shù)，就會缺乏創(chuàng)新，不利于提高我國綜合國力[5]?，F(xiàn)如今幾十年前審定的品種還在我國市場上占有主栽主導(dǎo)的地位，如鄭單958、先玉335，德美亞系列的德美亞1 號、德美亞3 號等。新審定的品種雖然多，但是與大品種相比還有一定差距，且專用型玉米品種也十分缺少。我國的育種技術(shù)，如分子育種、轉(zhuǎn)基因育種、單倍體育種、群體改良、輪回選擇、分子標(biāo)記輔助選擇等技術(shù)都需要不斷地進行創(chuàng)新，爭取能把所有的優(yōu)良性狀聚集一身，以培育出更加優(yōu)質(zhì)的大品種。

1.4 秩序不規(guī)范，知識產(chǎn)權(quán)重視不足現(xiàn)階段應(yīng)該完善相關(guān)的法律，并鼓勵育種科研人員加強知識產(chǎn)權(quán)保護。在玉米種子制備過程中，一般都是代繁與代制，很多種子的親本容易流失。一些玉米育種親本圃試驗基地丟失材料的現(xiàn)象時有發(fā)生，有的是育種企業(yè)單位為了追求自身的利益或減少成本，盜用其他育種家培育的材料，嚴重擾亂了育種行業(yè)的秩序；有的是在糯玉米資源采食期可能被當(dāng)?shù)厝送店嗍?。在對玉米育種田的保護和種質(zhì)資源的知識產(chǎn)權(quán)保護方面，還存在保護意識不強、重視力度不夠的現(xiàn)象。

1.5 育種單位不成體系玉米育種單位眾多，包括企業(yè)、學(xué)校、科研單位、公司、個人，但整體規(guī)模小，大部分育種單位面臨人員短缺、研發(fā)資金少、技術(shù)水平差、儀器設(shè)備落后，與外界同行交流育種經(jīng)驗少，所應(yīng)用的育種方法缺乏創(chuàng)新等問題。育種規(guī)模大的企業(yè)少之又少。

1.6 科學(xué)的育種管理系統(tǒng)較少很早以前，發(fā)達國家已經(jīng)開始用計算機管理種質(zhì)資源信息，如美國的GRIN，日本的EXIS，加拿大的AGROBASE Generation IITM、荷 蘭 的distel VERDI、新西蘭的Xe-BREEDA，種質(zhì)資源信息系統(tǒng)實現(xiàn)了種質(zhì)資源從采集、檢測、編目、分類、鑒定等網(wǎng)絡(luò)化，促進了這些國家育種事業(yè)的發(fā)展。我國雖然有國家種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，但是尚未開發(fā)出遺傳系譜檢索功能，育種者不能通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)了解各自交系、種質(zhì)十分詳細的信息。目前國內(nèi)只有少數(shù)的育種單位使用育種軟件，其他單位大多數(shù)使用Excel 處理數(shù)據(jù)，缺少有效的檢索系統(tǒng)[6]。只有運用科學(xué)的育種管理系統(tǒng)才能充分地了解種質(zhì)數(shù)據(jù)，助力新品種培育。

2 解決對策

2.1 收集、改良、創(chuàng)新種質(zhì)資源黑龍江省是我國玉米種植大省，玉米年播種面積在600 萬hm2（9000萬畝）左右。黑龍江省玉米育種的未來方向是培育耐密、高產(chǎn)、中矮稈、優(yōu)質(zhì)、抗性強、適宜機收的品種。獨特的氣候?qū)е卤就练N質(zhì)資源較少，現(xiàn)階段缺乏與未來育種方向相適應(yīng)的優(yōu)異種質(zhì)資源，急需結(jié)合本省生態(tài)氣候條件，以突破種質(zhì)資源遺傳基礎(chǔ)狹窄的瓶頸，來獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗逆性強、優(yōu)質(zhì)的具有突破性的大品種，從而提高本地品種的競爭力。本著種質(zhì)資源工作的方針，以“廣泛收集、妥善保存、深入研究、積極創(chuàng)新、充分利用”為原則，引進導(dǎo)入優(yōu)異的外源基因，增強雜種優(yōu)勢，創(chuàng)造優(yōu)良種質(zhì)。同時繼續(xù)加強種質(zhì)資源的收集、整理、評價、改良、創(chuàng)新，利用常規(guī)育種與生物育種相結(jié)合的方式，增加育種材料的遺傳多樣性，拓寬遺傳基礎(chǔ)。廣泛收集溫帶、熱帶以及亞熱帶的優(yōu)異種質(zhì)，對收集的材料進行多年、多點鑒定評價，研究優(yōu)良性狀及早代配合力的測定。在種質(zhì)資源的創(chuàng)新方面，利用入選的優(yōu)異資源與國內(nèi)骨干自交系雜交，選育自交系或利用先進的誘導(dǎo)系選育DH 系；利用鑒定的資源進行群體改良，創(chuàng)新種質(zhì)；利用生物技術(shù)和常規(guī)技術(shù)添加目標(biāo)性狀基因，創(chuàng)新的種質(zhì)配制新組合，新組合通過一次鑒定后，選出優(yōu)良組合并確定熟期，根據(jù)熟期進行同積溫帶二次鑒定后，再次進行多年多點、多環(huán)境同積溫帶異地鑒定試驗。

2.2 實施玉米商業(yè)育種黑龍江省種業(yè)要想做大做強，需要了解自身的優(yōu)勢與不足。黑龍江省內(nèi)玉米育種單位主要包括農(nóng)業(yè)科研單位、高校、種子企業(yè)等，其中科研單位和高校育種經(jīng)驗豐富且人才、技術(shù)、資源優(yōu)勢較強，種子企業(yè)在種子營銷、生產(chǎn)和人才管理方面優(yōu)勢較為突出，各自為政很難把黑龍江省育種事業(yè)做大做強。根據(jù)國際育種成功經(jīng)驗和現(xiàn)階段黑龍江省存在的問題，并綜合考慮育種工人老齡化嚴重且不斷減少、機械化已經(jīng)普及等因素，建立玉米商業(yè)育種體系是必然趨勢，也是最現(xiàn)代的育種方式?？蒲袉挝?、企業(yè)及高校要強化產(chǎn)、學(xué)、研合作，這樣才有利于進行優(yōu)勢互補，合作創(chuàng)新[7]；有利于加強玉米商業(yè)育種技術(shù)體系建立，構(gòu)建創(chuàng)新聯(lián)盟，制定商業(yè)育種計劃；只有采用生物技術(shù)與常規(guī)技術(shù)相結(jié)合的方式，才能提高育種效率，增強玉米育種創(chuàng)新的核心競爭力。加快構(gòu)建玉米育種的服務(wù)化信息網(wǎng)絡(luò)平臺[8]，利用大數(shù)據(jù)分析、篩選、模擬，實現(xiàn)新品種測試的機械化、電子化，能夠加快育種進程，保證測試的科學(xué)性和公正性。

2.3 提高技術(shù)創(chuàng)新科技是第一生產(chǎn)力，科學(xué)技術(shù)才是推動玉米育種水平升級的有效途徑，現(xiàn)有玉米非常規(guī)育種技術(shù)主要包括輻射育種、細胞工程、基因工程、現(xiàn)代分子生物技術(shù)等，這些技術(shù)極大地推動了玉米育種事業(yè)的發(fā)展[9]，研發(fā)的品種也解決了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各種問題[10]。生物技術(shù)還提高了育種的精準(zhǔn)度，縮短了育種的時間；但當(dāng)前黑龍江省玉米育種多處于2.0 階段（經(jīng)驗育種，遺傳學(xué)+統(tǒng)計學(xué)），在高新育種技術(shù)的應(yīng)用方面還相對滯后，一些高新技術(shù)還處于摸索試驗階段，與更為高效的生物技術(shù)育種還有一定差距[11]。為了建立比較完善的育種體系，提高育種水平和效率，邁向玉米智能設(shè)計育種，推進黑龍江省玉米育種向3.0 階段、4.0 階段邁進，必須要加強技術(shù)的創(chuàng)新與理論應(yīng)用。

2.4 完善育種團隊建設(shè)一個積極向上的玉米育種團隊人才梯隊?wèi)?yīng)該包括玉米首席科學(xué)家、崗位科學(xué)家、杰出人才、領(lǐng)軍人才、拔尖人才或其他高層次人才。黑龍江省現(xiàn)有農(nóng)業(yè)科研育種單位83 家，但多以課題組為單位，育種科室人員為5～10 人，博士和碩士學(xué)歷人員占從業(yè)人員比例較小。黑龍江省育種專業(yè)人才匱乏，培養(yǎng)的育種專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后從事本專業(yè)的較少，轉(zhuǎn)行現(xiàn)象較為明顯。黑龍江省應(yīng)該調(diào)整人才培養(yǎng)模式，重視人員培養(yǎng)的有效獎罰機制，表彰專業(yè)人才，提高育種積極性；加大高校對人才的培養(yǎng)及對專業(yè)的宣傳力度，積極宣傳袁隆平、徐一戎等杰出農(nóng)業(yè)工作者代表，提升遺傳育種專業(yè)的熱度，促進玉米育種事業(yè)持久發(fā)展。

2.5 加大政府扶持力度黑龍江省應(yīng)該通過加大政府扶持力度，加強育種各相關(guān)領(lǐng)域的建設(shè)，來提高玉米育種技術(shù)和實力，確保黑龍江種業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。現(xiàn)階段黑龍江省個別地區(qū)存在試驗基地不規(guī)范、測試點少、種質(zhì)資源庫欠缺等問題，政府要加強育種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；加大對玉米育種科研單位和企業(yè)的資助；凈化種子市場，加大種子執(zhí)法力度。及時制定相關(guān)政策與制度，鼓勵技術(shù)人員加大技術(shù)研究，加強商業(yè)化育種管理軟件的研發(fā)與推廣，促進育種數(shù)據(jù)的管理、共享和利用。

黑龍江省屬于地域遼闊的高寒地區(qū)，一共跨越10 個緯度，6 個積溫帶，玉米品種分為10 個生態(tài)型。玉米產(chǎn)量的增長是黑龍江省糧食豐產(chǎn)增收的重要保障。現(xiàn)階段黑龍江省應(yīng)盡早突破創(chuàng)新玉米育種關(guān)鍵技術(shù)，加大財政對人才和科技的支撐，突破瓶頸，深化改革，打好種業(yè)翻身仗。玉米育種要可持續(xù)發(fā)展，育種團隊就要多維度、全方位地分析當(dāng)前玉米育種形式，明確育種目標(biāo)，針對當(dāng)前薄弱的環(huán)節(jié)開展工作。只有通過不懈地努力創(chuàng)新，才能培育出耐密、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、中矮稈、適應(yīng)性強、適宜機收、播種面積大的突破性大品種、好品種。