破解玉米育种“卡脖子”难题的思考

■ 张 林

良种对粮食增产贡献率已达到45%。保障粮食安全，关键在于落实藏粮于地、藏粮于技战略，加强种质资源保护开发和利用，加强种质库建设，加快实施农业生物育种重大科技项目，开展种源“卡脖子”技术攻关，坚定不移地打好种业翻身仗。

玉米是黑龙江省种植面积最大的粮食作物。国家统计局数据显示，2019年黑龙江省玉米播种面积达到9476.7 万亩，总产量达到796.4 亿斤，约占黑龙江省粮食总产量的50%以上。但黑龙江省玉米生产中存在单产水平低、收获期含水量高、商品品质差、机收困难等问题，主要原因是长期以种植高秆稀植大穗型品种为主，随着玉米品种更新换代加速，农村劳动力人口匮乏，利用原有玉米种质资源选育的新品种已经远远不能满足目前生产的需要，加快培育生产上急需的丰产稳产、优质高效、生理成熟后籽粒脱水快、适合机械化收获的玉米新品种，是提高黑龙江省玉米产量、改善商品品质、保护生态环境、加强市场竞争力的重要途径之一，是推进种子企业成为科技创新主体的重要环节。针对黑龙江省玉米育种存在的主要“卡脖子”难题，破解限制玉米育种及种业创新发展的瓶颈问题，建议重点从以下几个方面开展攻关。

一、强化玉米种质资源收集、保护与创新利用

（一）加强种质资源库建设，收集保存优异玉米种质资源

打好种业翻身仗，种质资源是基础。农业种质资源是保障国家粮食安全与重要农产品供给的战略性资源，是种业原始创新的物质基础。上世纪70年代，全世界种质资源库数量不足10个，保存的种质资源仅有50万份，80年代美国建起了科罗拉多州科林斯宝种质库，收藏了20 多万份种质，2000 年英国建成的威克赫斯特“千年种子银行”，收集保存5 万余种植物种子，750 万份干燥压制的植物标本。2006 年全球建成各类种质库500 多座，收藏种质资源180 多万份。据了解，目前世界上已经建成1500 余座种质资源库。随着种质资源库建设加速，越来越多的种质资源得以保存和保留下来，为粮食安全和人类发展增添了一份保障。

2020 年年底召开的中央经济工作会议强调，要加强种质资源保护和利用，加强种质库建设。种质库依据保存种质对象的不同，又可分为低温种质保存库、超低温保存库、试管苗保存库、DNA库等。作物种质资源保护多采取资源库和资源圃保存两种方式，对有性繁殖材料，如水稻、小麦、玉米、大豆等作物种子，采取资源库保存方式；对无性繁殖的果树、多年生作物等，采取资源圃保存方式。我国的国家作物种质库是全国作物及其近缘野生植物种质资源战略保存中心、保存技术研发中心和共享服务中心，于1986 年建成，设计保存容量40 万份，贮藏寿命50 年以上。以其为核心，建成了我国作物种质资源保护设施体系，包括1个长期库、1个复份库、10个中期库、43个种质圃。截至2018年12月，我国作物种质资源长期保存总数量达到50.2万份，位居世界第二，新建的国家作物种质资源长期库可保存种质资源150 万份。国家级作物种质保存体系主要包括三个方面：一是以国家作物种质资源长期库为核心，实现对资源长期战略保存；二是在适宜区域建设备份库，实现对资源战略性安全保存；三是根据生态类型和区域特点布局建设一批资源中期库、资源圃和原生境保护区，向长期库和备份库输送资源的同时，为育种家分发共享利用资源，服务种业创新。

黑龙江省现有的种质资源库数量偏少、功能相对落后，亟需建设一批现代化的种质资源库，以满足对黑龙江省区域性较强的种质资源保存。同时需借助第三次农作物种质资源普查与收集项目的实施，广泛收集国内优异种质资源、生产上长期种植的优良品种、偏远地区古老的地方品种、育种单位的优异高代育种材料和自交系，同时注意加强种质资源国际合作和交流，积极引入国外免费发放的种质资源。将收集到的种质资源及时保存到种质资源库，丰富我国种质资源库战略储备。做好种质资源登记、评价鉴定工作，促进种质资源交流共享、开发利用，为打赢种业翻身仗夯实种质资源基础。

（二）加强现有玉米种质资源的精准鉴定与原始创新

黑龙江省地处我国北疆，独特的气候条件导致本土玉米种质资源偏少，尤其是缺乏与当前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。亟需加强以国家种质库、地方种质库中保存的玉米种质资源为基础，深入开展以绿色高效性状为重点的精准鉴定、深度评价和基因型分析，搭建种质资源鉴定平台，规模化发掘重要性状关键基因的优异等位基因和单倍型，应用现代育种技术体系，创制具有自主知识产权、目标性状突出、综合性状优良的绿色优质新种质和新材料，加快原始创新，为突破性玉米新品种培育奠定种质基础。

二、加快推进玉米生物育种关键技术研发

由于诸多育种单位受到研究人员科技水平、科研条件、经费等因素的限制，加之国外在某些技术上的垄断，导致应用现代前沿科学技术开展玉米种质资源创新和拓宽的普及度较低。当前国内玉米育种多停留在2.0 阶段（经验育种，遗传学+统计学），少数科研院所和高校介于2.0 阶段和3.0 阶段（定向改良育种，基因工程+分子标记技术）之间，极少数玉米育种单位处于3.0阶段。目前种质资源创新多采用传统的育种技术，如二环选系、回交导入、窄基因群体改良等，育种效率低，重复性工作多。亟需深入开展玉米重要性状的功能基因组、表观基因组、代谢组与蛋白组学研究，构建多组学生物信息大数据库，鉴定克隆重要性状的相关基因，解析该基因的功能和分子调控机制。优化完善单倍体、基因工程技术体系，突破基因编辑、全基因组选择等关键技术创新，创新种子智能繁育技术，创建玉米智能设计育种理论与技术应用体系，全面推进玉米育种进入4.0时代。

三、构建现代玉米商业化育种平台，推动种业创新发展

（一）整合现有优势资源，构建现代玉米育种商业化平台。省内现有的玉米育种单位可以分为农业科研院所、高校和种子企业。其中农业科研院所和高校经过多年育种工作的积累，具备较强的专业人才优势和资源优势，但力量较分散，多以课题组为单位，每个课题组5～10人，不可能实现大规模流水线式育种，很难把研发工作做大做强。个别单位育种人员各自为政、自我负责、单兵作战，各自形成自己的材料体系，科技资源分散，重复性工作过多，经费来源主要为政府资助的项目经费。而多数种子企业，虽然有自己的研发团队，但是在种质资源、人才和技术保障上远远落后于科研院所和高校，企业的优势多集中在管理人才、种子生产基地、种子营销网络等领域。而种子企业发展离不开育种人才、育种技术、育种资源、管理人才、生产基地、营销网络等要素。目前亟需加强以农业科研院所、高校、优势企业为基础，构建以企业为主体、市场为导向、公益性科技支撑的产学研深度融合、育繁推一体化、知识产权明确的现代玉米商业化育种平台；建立健全资源共享、利益分配、成果评价、多元投入商业育种新机制，联合开展种质资源创制、优异种质交换、新品种联合筛选、品种试验示范，取长补短，发挥自身的优势，形成具有自主知识产权的新成果，实现共赢。

（二）培育绿色高效玉米新品种，加快品种更新换代，推动种业创新发展。以现代玉米商业化育种平台为基础，以市场需求为导向，以工厂化的组织形式，把各个相关功能的专业人员联系到一起，实现顶层设计、部门联动的工作机制，形成具有共同和明确的育种目标、利益一致、分工明确、各司其职、标准化和规范化的操作流程，充分发挥现代前沿的育种关键技术优势，提高资源利用率、育种效率和成果转化率。

培育绿色高效新品种。建立绿色高效专用玉米品种评价指标体系，开辟绿色高效品种保护、审定快速通道，加快选育进程。构建高效育种技术体系和新组合测试体系，开展绿色高效新品种联合攻关，选育高产稳产、品质优良、资源高效利用、环境友好、优质安全、适宜机械化的优良新品种。

加快绿色高效专用新品种推广。以企业为主体，结合粮食主产区和现代农业产业园建设，完善规模化新品种示范基地，开展绿色高效专用新品种展示示范，研究并完善高效良种良法配套简便栽培技术，加快适宜机械化、绿色生态、优质专用、高产高效的新品种示范应用。

四、完善体制机制，加强高端育种人才培养和引进，促进科技创新

一是落实科研人员分类管理政策，制定科研人员分类管理办法，完善人才分类评价考核晋升制度，按照“人尽其才、才尽其用”的原则，充分调动和发挥科研人员的积极性、能动性和创造性。

二是完善种业人才发展机制，真正推进科研人员到种子企业兼职或者离岗创业；加强高等院校和科研院所与有实力的企业合作，建立高级人才培养基地，联合培养种业高端人才；引进海内外高层次种业人才回国创业，大力推动种业科技创新。

三是加快成果转化和权益分享，完善科研成果管理制度，规范成果转化和权益分配等事项，促进科研人员最大程度地发挥创新潜能。

四是玉米育种是一项长期性、连续性的科研工作，必须加大对基础性、公益性研究的支持力度，建立长期稳定的经费支持机制，完善基础研究人才培养机制，加强一般技术创新和持续技术创新的协同发展，提升黑龙江省玉米生物育种水平及种业创新发展动能。