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

（黑龍江省農墾科學院農作物開發研究所，哈爾濱 150038）

黑龍江省是我國重要的糧食主產區，在玉米產量、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下，黑龍江玉米種植面積增加。黑龍江省委農辦在《穩固當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 年農業農村部1 號文件提出穩定玉米，實現完全成本保險和種植收入保險全覆蓋，相關政策為玉米種植戶的積極性提供了保障。黑龍江省玉米產量也在提高，與2000-2009 年玉米平均產量相比，2010-2019 年玉米增產率達20.6%。但是玉米的單產、抗病性、抗逆性等方面與發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展玉米特色經濟，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。玉米產量會不斷增加，玉米需求將更加多樣化。種業是農業“芯片”，打贏種業翻身仗，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。

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生，黑龍江省氣候條件多變，出現了較為嚴重的自然災害。2020 年玉米澇害嚴重，連續3 場臺風導致玉米大面積倒伏，且長期浸泡在水中。2021 年7 月份連續干旱，黑龍江省一些地區玉米灌漿期未下過雨，導致玉米授粉不良、結實不好、產量下降。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，優異的品種發揮不出優勢。另外，由于近年來肥料的不合理施用，土壤環境惡化嚴重[2]，土壤環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 種質資源匱乏隨著品種審定制度的改革、聯合體等綠色通道的出現，近幾年黑龍江省玉米新品種呈“井噴”式發展。對審定的品種進行親本分析鑒定，發現許多品種的血緣都是來自國外的種質資源，我國自主創新的資源較少。種質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、優良農家品種等，多引自國外，缺少自主的自交系。世界范圍內玉米有250 多個種質群，但國內運用的只有3～4 個種質群[3]。遺傳基礎單一，少數優良種質的利用率過高，弊端就是種質基礎變得狹窄，培育的品種高度相似。種質資源不足，很難滿足玉米育種產業發展的需求。

1.3 育種技術創新不足，缺少大品種我國玉米育種工作起步較晚，育種技術、研究設備較為落后[4]，國外技術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展，但如果過分地依賴國外的先進技術，就會缺乏創新，不利于提高我國綜合國力[5]?，F如今幾十年前審定的品種還在我國市場上占有主栽主導的地位，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，如分子育種、轉基因育種、單倍體育種、群體改良、輪回選擇、分子標記輔助選擇等技術都需要不斷地進行創新，爭取能把所有的優良性狀聚集一身，以培育出更加優質的大品種。

1.4 秩序不規范，知識產權重視不足現階段應該完善相關的法律，并鼓勵育種科研人員加強知識產權保護。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象時有發生，有的是育種企業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的秩序；有的是在糯玉米資源采食期可能被當地人偷掰青食。在對玉米育種田的保護和種質資源的知識產權保護方面，還存在保護意識不強、重視力度不夠的現象。

1.5 育種單位不成體系玉米育種單位眾多，包括企業、學校、科研單位、公司、個人，但整體規模小，大部分育種單位面臨人員短缺、研發資金少、技術水平差、儀器設備落后，與外界同行交流育種經驗少，所應用的育種方法缺乏創新等問題。育種規模大的企業少之又少。

1.6 科學的育種管理系統較少很早以前，發達國家已經開始用計算機管理種質資源信息，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，種質資源信息系統實現了種質資源從采集、檢測、編目、分類、鑒定等網絡化，促進了這些國家育種事業的發展。我國雖然有國家種質資源數據庫系統，但是尚未開發出遺傳系譜檢索功能，育種者不能通過網絡系統了解各自交系、種質十分詳細的信息。目前國內只有少數的育種單位使用育種軟件，其他單位大多數使用Excel 處理數據，缺少有效的檢索系統[6]。只有運用科學的育種管理系統才能充分地了解種質數據，助力新品種培育。

2 解決對策

2.1 收集、改良、創新種質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、中矮稈、優質、抗性強、適宜機收的品種。獨特的氣候導致本土種質資源較少，現階段缺乏與未來育種方向相適應的優異種質資源，急需結合本省生態氣候條件，以突破種質資源遺傳基礎狹窄的瓶頸，來獲得高產、穩產、抗逆性強、優質的具有突破性的大品種，從而提高本地品種的競爭力。本著種質資源工作的方針，以“廣泛收集、妥善保存、深入研究、積極創新、充分利用”為原則，引進導入優異的外源基因，增強雜種優勢，創造優良種質。同時繼續加強種質資源的收集、整理、評價、改良、創新，利用常規育種與生物育種相結合的方式，增加育種材料的遺傳多樣性，拓寬遺傳基礎。廣泛收集溫帶、熱帶以及亞熱帶的優異種質，對收集的材料進行多年、多點鑒定評價，研究優良性狀及早代配合力的測定。在種質資源的創新方面，利用入選的優異資源與國內骨干自交系雜交，選育自交系或利用先進的誘導系選育DH 系；利用鑒定的資源進行群體改良，創新種質；利用生物技術和常規技術添加目標性狀基因，創新的種質配制新組合，新組合通過一次鑒定后，選出優良組合并確定熟期，根據熟期進行同積溫帶二次鑒定后，再次進行多年多點、多環境同積溫帶異地鑒定試驗。

2.2 實施玉米商業育種黑龍江省種業要想做大做強，需要了解自身的優勢與不足。黑龍江省內玉米育種單位主要包括農業科研單位、高校、種子企業等，其中科研單位和高校育種經驗豐富且人才、技術、資源優勢較強，種子企業在種子營銷、生產和人才管理方面優勢較為突出，各自為政很難把黑龍江省育種事業做大做強。根據國際育種成功經驗和現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、機械化已經普及等因素，建立玉米商業育種體系是必然趨勢，也是最現代的育種方式?？蒲袉挝弧⑵髽I及高校要強化產、學、研合作，這樣才有利于進行優勢互補，合作創新[7]；有利于加強玉米商業育種技術體系建立，構建創新聯盟，制定商業育種計劃；只有采用生物技術與常規技術相結合的方式，才能提高育種效率，增強玉米育種創新的核心競爭力。加快構建玉米育種的服務化信息網絡平臺[8]，利用大數據分析、篩選、模擬，實現新品種測試的機械化、電子化，能夠加快育種進程，保證測試的科學性和公正性。

2.3 提高技術創新科技是第一生產力，科學技術才是推動玉米育種水平升級的有效途徑，現有玉米非常規育種技術主要包括輻射育種、細胞工程、基因工程、現代分子生物技術等，這些技術極大地推動了玉米育種事業的發展[9]，研發的品種也解決了農業生產中的各種問題[10]。生物技術還提高了育種的精準度，縮短了育種的時間；但當前黑龍江省玉米育種多處于2.0 階段（經驗育種，遺傳學+統計學），在高新育種技術的應用方面還相對滯后，一些高新技術還處于摸索試驗階段，與更為高效的生物技術育種還有一定差距[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，必須要加強技術的創新與理論應用。

2.4 完善育種團隊建設一個積極向上的玉米育種團隊人才梯隊應該包括玉米首席科學家、崗位科學家、杰出人才、領軍人才、拔尖人才或其他高層次人才。黑龍江省現有農業科研育種單位83 家，但多以課題組為單位，育種科室人員為5～10 人，博士和碩士學歷人員占從業人員比例較小。黑龍江省育種專業人才匱乏，培養的育種專業學生畢業后從事本專業的較少，轉行現象較為明顯。黑龍江省應該調整人才培養模式，重視人員培養的有效獎罰機制，表彰專業人才，提高育種積極性；加大高校對人才的培養及對專業的宣傳力度，積極宣傳袁隆平、徐一戎等杰出農業工作者代表，提升遺傳育種專業的熱度，促進玉米育種事業持久發展。

2.5 加大政府扶持力度黑龍江省應該通過加大政府扶持力度，加強育種各相關領域的建設，來提高玉米育種技術和實力，確保黑龍江種業持續健康發展?，F階段黑龍江省個別地區存在試驗基地不規范、測試點少、種質資源庫欠缺等問題，政府要加強育種基礎設施建設；加大對玉米育種科研單位和企業的資助；凈化種子市場，加大種子執法力度。及時制定相關政策與制度，鼓勵技術人員加大技術研究，加強商業化育種管理軟件的研發與推廣，促進育種數據的管理、共享和利用。

黑龍江省屬于地域遼闊的高寒地區，一共跨越10 個緯度，6 個積溫帶，玉米品種分為10 個生態型。玉米產量的增長是黑龍江省糧食豐產增收的重要保障?，F階段黑龍江省應盡早突破創新玉米育種關鍵技術，加大財政對人才和科技的支撐，突破瓶頸，深化改革，打好種業翻身仗。玉米育種要可持續發展，育種團隊就要多維度、全方位地分析當前玉米育種形式，明確育種目標，針對當前薄弱的環節開展工作。只有通過不懈地努力創新，才能培育出耐密、高產、穩產、優質、中矮稈、適應性強、適宜機收、播種面積大的突破性大品種、好品種。