躬耕玉米田 選育大品種

王 涵

在田間觀察京科968玉米

玉米是我國種植面積最大和總產最高的糧食作物，被稱作“飼料之王”。它不僅對國家糧食安全尤其是飼料糧至關重要，還進一步關系著肉、蛋、奶等食品安全。同時，玉米作為種業市值最高的作物，早已成為國際種業巨頭的主要競爭焦點。

出生在農家的趙久然，從小就常到玉米田干農活，耳濡目染，對玉米有了較多的感性認識，但飽飽地吃上一頓玉米餅子也不是一件常有的事。1986年，他研究生畢業，被分配到北京市農林科學院從事玉米科研工作，開始真正與玉米結緣。他沒有像很多同學、同事那樣選擇考托出國，而是主動提出到條件比較艱苦但卻是玉米主產區的北京市延慶縣下鄉蹲點從事玉米科研，一干就是6年。

這期間，趙久然不僅完成了多項研究任務，更重要的是，他深刻認識到了良種的重要作用。它不需增施肥料和增加投入，就能顯著提高產量和品質。它也是農民最需要和最易推廣應用的技術。同時，趙久然也深刻體會到一個能夠大面積推廣的好品種，不僅要高產，更要能抗逆穩產，還需要好的種子質量和相應的良種良法配套技術。這些來自生產上的切身感受和體會都深深融入到他的腦海甚至血液中。

自主創新，要比國際巨頭洋品種更優更好

進入新世紀，我國加入世界貿易組織，更加開放地走向世界。作為全球第二大玉米生產國和種業市場，國際種業巨頭也紛至沓來，參與中國的玉米種業市場競爭。某國際種業巨頭憑借其上百年的產業先發優勢和科研積累，在我國重磅推出其“拳頭”品種，很快就成燎原之勢。許多企業和育種單位紛紛敗下陣來，大搞模仿育種，導致玉米雜優模式單一，種質基礎狹窄、品種雷同近似同質化問題。在這種情況下，趙久然深入觀察，發現國外品種在產量、品質等方面相較我國之前的品種確實具有明顯優勢，但在抗倒伏、耐高溫、抗斑病等抗逆抗病方面還處于劣勢。同時他通過對我國本土玉米種質的長期研究，發現源自于我國地方農家的“黃改系”種質，對我國的氣候、土壤和生產條件已比較適應，對多種病害和非生物逆境也具有較好的耐受性。因此趙久然確立了將我國黃改群種質“多抗廣適”與國外優新種質“高產優質”兩者優勢相結合的育種組配思路。同時他也意識到未來的節本增效綠色生產對抗病蟲節藥、耐干旱節水、耐瘠薄節肥等將有更高需求。

有了好的設想思路和明確的方向目標，接下來就是如何更好更快地去實現。趙久然率領一支年輕實干的團隊，首先確定用3個黃改群骨干自交系為測驗種，分別對經過表型精準鑒定的多個外引雜交種進行測試，鑒選出與黃改系有強優勢，并具有高產優質綜合性狀的X1132x作為優新種質材料，通過混合授粉將其構建為母本選育基礎群體。同時利用上述3個黃改群自交系構建了父本選育基礎群體。

趙久然介紹，確定基礎選系材料很重要，但選系過程和方法也很重要，真正體現著“細節決定成敗”。對此他們在多年育種實踐基礎上創新出“高大嚴（高密度、大群體、嚴選擇）”玉米自交系選育新方法。首先是高密度，改變傳統育種每畝3千多株的低密度選系，提高早代選系群體密度到6千以上，加大環境脅迫，強化選擇壓力，增強選育自交系抗逆性。其次是大群體，增大S1世代選系群體到3千株以上規模，在大群體中優中選優，實現從“百里挑一”到“萬里挑一”，增大選中優良個體概率。第三是嚴選擇，嚴格選擇標準，堅決淘汰生產中可能導致嚴重減產隱患的不良性狀，并變換不同選系世代的選系地點，擴大對生態區和生產條件的適應性。S1在東北春玉米主產區吉林選系，S2在黃淮海夏玉米主產區河南選系，S3在春、夏玉米交匯帶的北京選系，S4在海南熱帶南繁育種基地選系，S5在我國主要繁制種基地甘肅進行易制種性狀鑒定和測試。嚴格鑒選、堅決淘汰不良個體和穗行；特別注重嚴選母本果穗粒數、容重、出籽率和父本散粉持續期等性狀，并在S0、S3、S6三個關鍵期進行配合力測定；結合分子標記進行遺傳背景和位點純合度選擇，提高鑒選效率和準確性。

天道酬勤，趙久然率領團隊終于用智慧加汗水創制選育出京724等20個配合力高、品質優良、自身產量高、穗粒數多的優良母本自交系，以及京92等6個抗逆性強、散粉性好的優良父本自交系。他們進一步將常規育種與現代分子生物學技術結合，利用覆蓋玉米全基因組的40對SSR核心引物和MaizeSNP3072芯片，對選自母本基礎群體的系列自交系進行親緣關系及群體遺傳結構分析，結果表明京724、京725、京464、京D9H等系列自交系之間遺傳距離較近，而與其它已經明確的黃改群等7個類群遺傳距離均較遠，可單獨聚為一群，成為一個新的核心種質群，并命名為“X群”。同時探明了京724等X群自交系與京92等黃改群自交系雜種優勢最強，創新出“X群×黃改群”這一新的雜優模式，已成為當前我國東華北春玉米及黃淮海夏玉米的重要雜優模式。他們以該模式為基礎，組配出京科968（京724×京92）等系列強優勢雜交種。經過在多個不同生態區進行多年多點嚴格測試，這些品種表現出具有高產優質、多抗廣適等突出優點；又經過國家農業部統一組織的上百個點次品種區試和生產試驗證明，京科968在豐產性、穩產性、品質、抗性等各方面均表現突出，達到了國家審定標準，于2011年通過國家審定。其中產量平均比對照增產10%以上，并在生產中創造了畝產1362.07kg機械實收籽粒高產紀錄。主要品質指標均達國標一級；對大斑病、絲黑穗及莖腐病等5種主要病害均達中抗以上，對玉米螟，紅蜘蛛等害蟲具有廣譜抗性，并對干旱、鹽堿、瘠薄、寡照、低溫等多種逆境有良好耐抗性。

步履不停，推進品種產業化和大面積推廣

品種通過審定僅是重要的第一步，如果到此為止，將審定證書鎖在檔案柜中束之高閣，就不能產生其應有價值。趙久然對此深有體會，為了加快產業化應用，他們創建了京科968玉米新品種研發“1+N”科企聯合體。于2012年聯合中種集團、德農種業、登海種業、屯玉種業、現代種業5家國內骨干種子企業，另有北京農科院種業參與，至2016年變更為北京順鑫農科種業，形成“1+6”京科968研發聯合體；2019年又增加安徽豐大種業，形成“1+7”聯合體。北京市農林科學院玉米研究中心負責種質創新和新品種選育，提供高質量原種親本、配套制種和栽培技術、全程技術指導及培訓等。

為進一步提高制種產量和質量、降低成本，他們還創制出不育性徹底且穩定的S型雄性不育新種質和骨干親本不育系，建立了京科968等雄性不育三系配套雜交制種、優質高產種子生產體系。經多年試驗和大面積生產驗證，其不育化雜交種在產量、抗性及其它農藝性狀方面與常規制種生產的雜交種子大田表現相同或更優。每畝可節省了常規制種人工抽雄所需的2個人工，并消除了因去雄不及時跑粉自交所導致的質量隱患。實現制種畝產全面達到500kg以上，大面積達600kg以上，最高達到782.6kg。種子純度、凈度、發芽率、水分等質量指標均達國標一級，特別是發芽率≥95%，為全面實現單粒精量播種提供了高質量種子保障。他們還根據京科968多抗廣適的優良特性，研發建立了以“適時早播、單粒精播、中等密度、氮肥減施”為核心的綠色高產栽培技術體系，制定《京科968綠色高產栽培技術規程》，指導和規范各企業大規模制種和大面積示范推廣。

京科968由于具有“高產優質、多抗廣適、易制種”等綜合優點以及在大規模制種和大面積生產中的出色表現，得到了眾多種企和廣大農戶的認可和贊譽。其推廣應用面積迅速擴大，自2016年以來成為我國年種植面積超2000萬畝的主導大品種，累計推廣超過1億畝，這在我國玉米育種歷史上也僅少數幾個。在增產糧食100多億公斤增創巨大社會效益同時，7家種企開發京科新品種新增銷售額38.49億元，成果單位也獲得了較好的成果轉化收益。其被農業部連續5年遴選為主導品種，被譽為“我國近十年來作物育種標志性成果”“可以國外巨頭抗衡的品種”；入選科技部國家“十二五”科技攻關重點成果。此外他們還利用創新的“X群×黃改群”雜優模式培育出京科系列新品種31個，獲國家發明專利及植物新品種權26項；發表論文41篇；制定部頒標準1項。

“中國人飯碗里的糧，要有屬于自己的好品種。”這是趙久然團隊立足崗位持續創新，不斷育出更多更好品種，也是他們繼續為之奮斗的不竭動力。