上海市鮮食玉米育種現(xiàn)狀及展望

李茂柏,樓堅鋒*,王 慧

(1 上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,上海 201103;2 上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,上海 201403)

鮮食玉米是指像水果、蔬菜一樣收獲和食用鮮嫩果穗的一種玉米類型,具有甜、糯、香、嫩等特殊的風(fēng)味,營養(yǎng)豐富,適口性佳,附加值高,綜合效益好等特點[1]。 近年來,隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,城鄉(xiāng)居民生活水平的不斷提高,對優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的需求不斷增多,鮮食玉米越來越受到消費者的青睞。 鮮食玉米產(chǎn)業(yè)在促進農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、推動鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略中作用日益彰顯,成為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的新增長點。目前,我國鮮食玉米種植面積已突破134 萬hm2[2],上海常年種植面積0.28 萬hm2,產(chǎn)值1.1 億元(人民幣,下同)左右,以鮮食糯玉米為主。 近年來,鮮食玉米種植規(guī)模呈持續(xù)增長態(tài)勢,鮮食玉米成為目前最具競爭優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿Φ男屡d農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè),隨著鮮食玉米產(chǎn)業(yè)的升級,消費者對其品種的要求越來越高。 雖然我國是糯玉米的起源地,但早期種植的多為農(nóng)家品種,2002 年以前,我國僅有‘蘇玉糯1 號’和‘滬玉糯1 號’這2 個鮮食糯玉米品種通過國家審定(以下簡稱國審)。 我國鮮食甜玉米育種起步較晚,至20 世紀(jì)80 年代,甜玉米育種才逐漸步入正軌,相繼培育出一系列普通甜玉米,如‘農(nóng)梅1 號’‘東甜2 號’等品種,90 年代以后,甜玉米育種才在國內(nèi)廣泛開展[3]。 經(jīng)過近20 年的科技攻關(guān),2001—2019 年我國鮮食玉米國審品種達226 個,其中糯玉米(含甜加糯)品種141 個,甜玉米品種85 個。 上海是國內(nèi)較早開展鮮食玉米研究的地區(qū),在糯玉米育種方面,上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所選育的‘滬玉糯1 號’于2000 年通過國審,是第二個通過國審的糯玉米品種;在甜玉米育種方面,上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所選育的‘農(nóng)梅1 號’于1984年通過上海審定,該品種適宜制作罐頭,制罐質(zhì)量可與美國臺爾蒙公司罐頭相媲美[4]。 近年來,在國家和市級財政支持下,上海農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新能力提升較快,鮮食玉米育種進展順利,新育成品種在產(chǎn)量、品質(zhì)等方面均有不同程度的提升。 本研究依據(jù)2012—2021 年上海市鮮食玉米品種試驗資料,對近10 年上海全市審定鮮食玉米品種進行評價和分析,并展望上海市鮮食玉米育種發(fā)展趨勢。

1 上海市審定鮮食玉米品種的基本情況

1.1 審定品種數(shù)量和類型

2012—2021 年上海市共審定鮮食玉米品種78 個,包括糯玉米品種46 個,涵蓋‘申科糯602’為代表的白糯,‘華耘花糯402’為代表的花糯,‘申科甜糯99’為代表的甜糯,‘滬紅糯1 號’為代表的黑糯等類型;甜玉米品種32 個,涵蓋‘白美人’為代表的白甜,‘金銀208’為代表的雙色甜,‘申科甜811’為代表的黃甜等類型。 除2016 年之外,其余9 年都有鮮食玉米品種通過審定,其中2015 年審定品種數(shù)量最多,達14個,包括糯玉米品種6 個,甜玉米品種8 個(表1)。

表1 2012—2021 年上海市鮮食玉米品種審定數(shù)量Table 1 The number of approved fresh corn varieties in Shanghai from 2012 to 2021 個

1.2 選育單位情況

從選育單位性質(zhì)來看,上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院等科研院所選育的品種20 個,占25.6%;種業(yè)企業(yè)選育的品種58 個,占74.4%。 從選育單位注冊地來看,國內(nèi)育種單位選育品種76 個,占97.4%,其中上海市選育的品種53 個,占67.9%;外省市選育的品種23 個,占29.5%;國外企業(yè)選育品種2 個,占2.6%。 從審定品種數(shù)量來看,科研院所中上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的品種最多,達17 個;種業(yè)企業(yè)中上海華耘種業(yè)有限公司選育的品種最多,達9 個。 總體來說,企業(yè)育成品種占比上升較快,科研院所育成品種占比有所回落。

2 上海市審定鮮食玉米品種的主要性狀

2.1 生育期分析

2012—2021 年上海市鮮食糯玉米審定品種平均生育期為80.7—87.1 d(表2),大部分品種生育期為80.0—90.0 d,低于80 d 的品種只有1 個,為2021 年審定的‘瑞禾早糯’,生育期為79.7 d;2015 年審定的‘連玉糯1 號’生育期最長,為89.4 d。 甜玉米平均生育期為77.8—86.0 d,其中11 個品種生育期為75.0—80.0 d,2021 年審定的‘白美人’生育期最短為75.3 d,2015 年審定的‘先甜5 號’生育期最長為91.0 d。 總體而言,近年育成品種生育期有所變短,早熟、優(yōu)質(zhì)品種占比上升較快。

表2 2012—2021 年上海市鮮食玉米審定品種主要農(nóng)藝性狀Table 2 Main agronomic characteristics of approved fresh corn varieties in Shanghai from 2012 to 2021

2.2 農(nóng)藝性狀分析

由表2 可知,2012—2021 年上海市鮮食糯玉米審定品種平均株高為188.4—191.6 cm,平均穗位高為59.0—91.1 cm,年度間具有一定的變化。 平均穗長為16.1—19.9 cm,大部分年份為18.1—19.9 cm,穗粗為4.8—5.1 cm,變化不大。 鮮百粒重為30.9—38.6 g,出籽率為63.2%—69.1%。 2012—2021 年上海市鮮食甜玉米審定品種平均株高為177.0—233.0 cm,大部分年份為210.0—220.0 cm,平均穗位高為43.0—102.2 cm,年度間變化較大。 平均穗長為18.1—20.2 cm,大部分年份為18—19 cm,穗粗為4.6—5.0 cm,變化不大。 鮮百粒重為30.8—38.0 g,出籽率為57.2%—73.9%。

2.3 品質(zhì)分析

2012—2021 年上海市鮮食糯玉米審定品種平均品質(zhì)評分為82.9—86.9 分,2012—2021 年上海市鮮食甜玉米審定品種平均品質(zhì)評分為83.9—89.3 分,總體來看,近10 年審定鮮食玉米品種品質(zhì)評分逐年提高(表2)。

2.4 產(chǎn)量水平

由表2 可知,2012—2021 年上海市鮮食糯玉米審定品種平均產(chǎn)量為11 509.1—14 924.2 kg∕hm2,10 年間產(chǎn)量水平提高了2 000—3 000 kg∕hm2,其中2013 年審定的‘華耘黑糯501’產(chǎn)量最低,為10 360.7 kg∕hm2,2020 年審定的‘華耐彩甜糯102’產(chǎn)量最高,為16 452.0 kg∕hm2。 2012—2021 年上海市鮮食甜玉米審定品種平均產(chǎn)量為12 748.3—15 076.5 kg∕hm2,10 年間產(chǎn)量水平提高了1 000—2 000 kg∕hm2,其中2013 年審定的‘金銀208’產(chǎn)量最低,為10 710.0 kg∕hm2,2013 年審定的‘申科甜1 號’產(chǎn)量最高,為14 836.5 kg∕hm2。

3 審定品種主要成效

3.1 新品種助力鮮食玉米增產(chǎn)增效

鮮食玉米是上海重要的農(nóng)作物之一,2002 年審定的‘中糯2 號’和2005 年審定的‘彩糯2 號’是上海玉米主栽品種,這2 個品種審定時間較早,品質(zhì)和產(chǎn)量已不能滿足當(dāng)前上海鮮食玉米產(chǎn)業(yè)多樣化、市場化的需求。 新審定的‘申科糯’系列、‘滬玉糯’系列、‘申糯’系列白糯品種,‘天彩2 號’‘滬紫黑糯1 號’‘華耘黑糯501’‘滬紅糯1 號’等彩糯品種,‘申科甜糯99’‘和甜糯一號’等甜糯品種,‘申科甜’系列、‘金銀208’等甜玉米品種填補了市場品種需求。 這些優(yōu)質(zhì)、特色鮮食玉米品種的推廣運用,加上標(biāo)準(zhǔn)化栽培技術(shù)的示范普及,帶動了種植農(nóng)戶規(guī)范化種植、品牌化銷售,確保了上海鮮食玉米的品質(zhì),滿足了廣大市民對優(yōu)質(zhì)鮮食玉米的需求,同時也極大促進了上海鮮食玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 目前全市玉米春播和秋播平均產(chǎn)量都超過了11 000 kg∕hm2,平均產(chǎn)值超過40 000 元∕hm2,全市鮮食玉米年總產(chǎn)值超過1.1 億元。

3.2 促進鮮食玉米品種品質(zhì)提升

近年來,隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,城鄉(xiāng)居民膳食狀況明顯改善,市場對鮮食玉米品質(zhì)要求日益提高,除了關(guān)注糯性、甜度、皮渣率、獨特風(fēng)味等指標(biāo)外,花青素、葉酸等特殊營養(yǎng)成分也成為市場選擇鮮食玉米輔助指標(biāo)。 在此需求下,育種專家以國內(nèi)外優(yōu)異種質(zhì)為基礎(chǔ),開展重要農(nóng)藝性狀特異分子標(biāo)記開發(fā),集成建立鮮食玉米高效分子育種技術(shù)體系,成功選育了‘天彩2 號’‘華耘黑糯501’‘滬紅糯1 號’等富含花青素的彩糯品種,‘申科糯601’等高葉酸含量品種,‘滬雪甜1 號’等優(yōu)質(zhì)甜玉米品種。

3.3 推動上海農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化

2016 年原上海市農(nóng)業(yè)委員會、上海市科學(xué)技術(shù)委員會、上海市財政局、上海市教育委員會、上海市人力資源和社會保障局等單位聯(lián)合發(fā)布了《上海市關(guān)于開展種業(yè)人才發(fā)展和科研成果權(quán)益改革試點工作方案》,對開展試點的科研成果范圍、科研成果交易方式、科研成果權(quán)益分配等作了明確規(guī)定[5]。 在此契機下,上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院率先啟動了育種創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用,并和上海華耘種業(yè)有限公司、上海惠和種業(yè)有限公司等單位就‘申科糯1 號’‘申科糯602’‘申科甜811’‘滬紅糯1 號’等品種簽署了合作開發(fā)協(xié)議,促進了上海市農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化。

4 上海鮮食玉米發(fā)展趨勢探討

4.1 加強種質(zhì)資源的收集、改良和利用

糯玉米是玉米在16 世紀(jì)引入中國種植后發(fā)生變異而形成的一種新玉米類型,中國西南地區(qū)是公認的糯玉米起源中心,我國史籍在1760 年之前就有黏玉米的記載[5]。 糯玉米雖然起源于我國,但國內(nèi)糯玉米育種起步較晚,直至20 世紀(jì)70 年代,我國才開始糯質(zhì)玉米的雜交育種研究工作。 甜玉米主要有普甜型、加強型和超甜型三種類型,1844 年美國就育成了第一個甜玉米品種Darling Early[6]。 國內(nèi)鮮食甜玉米推廣起步同樣較晚,20 世紀(jì)80 年代末,上海開始引進美國甜玉米品種、美國設(shè)備和美國加工工藝,代表我國真正意義上的現(xiàn)代甜玉米加工時代的開端[7]。 近年來,國內(nèi)鮮食玉米育種雖然取得了一定進展,但因親本材料遺傳基礎(chǔ)狹窄,育成品種“同質(zhì)化”現(xiàn)象嚴(yán)重,真正達到優(yōu)質(zhì)、多抗、穩(wěn)產(chǎn)的品種并不多。 因此,收集國內(nèi)外玉米種質(zhì)資源,通過種植精準(zhǔn)鑒定評價其綜合農(nóng)藝性狀和抗逆性,篩選、利用、改良這些種質(zhì)資源,是創(chuàng)制優(yōu)良育種中間材料和推動新品種選育的基礎(chǔ)。

4.2 發(fā)揮上?？蒲屑夹g(shù)優(yōu)勢,創(chuàng)新育種技術(shù)

由于我國鮮食玉米的開發(fā)利用起步晚,基礎(chǔ)研究和技術(shù)條件有限,導(dǎo)致在種質(zhì)資源創(chuàng)新和育種技術(shù)方面相對落后,對于育種材料的篩選大多停留在以表型選擇為主的傳統(tǒng)模式,而表型和基因型明確的優(yōu)異種質(zhì)極度缺乏。 再者,在鮮食玉米種質(zhì)改良過程中,目前大多仍采用回交轉(zhuǎn)育、雜交選育、直接選系等常規(guī)育種方法創(chuàng)制育種材料,在品質(zhì)、產(chǎn)量、抗性聚合育種方面進展較慢。 因此,開展鮮食玉米雙單倍體育種、分子標(biāo)記輔助選擇育種、多基因聚合分子設(shè)計育種等研究,結(jié)合基因組學(xué)和遺傳定位知識,通過對核心種質(zhì)進行基因型分析和測交試驗,篩選鮮食玉米雜種優(yōu)勢類群,創(chuàng)新育種材料,選配強優(yōu)勢鮮食玉米品種。

4.3 加快優(yōu)質(zhì)、特色新品種的選育

隨著城鄉(xiāng)居民生活水平的不斷提高和消費理念的轉(zhuǎn)變,市場對優(yōu)質(zhì)特色的鮮食玉米需求不斷增大,黑糯、紫甜糯等特色糯玉米,及皮薄渣少、糖度高的甜玉米,雖然市場售價較高,但仍深受市民追捧。 因此,加快早熟、糯性好、花青素等特殊養(yǎng)分含量高、風(fēng)味佳的糯玉米品種,及早熟、皮渣率低、糖度高、口感爽脆、風(fēng)味佳的鮮食甜玉米品種選育,是未來鮮食玉米品種選育的重要方向。

4.4 深化科企合作,加快商業(yè)化育種步伐

目前,上海直接從事鮮食玉米品種選育和經(jīng)營的企業(yè)發(fā)展到10 多家,但育種團隊普遍較小,技術(shù)力量薄弱,種質(zhì)資源相對缺乏,不利于開展現(xiàn)代規(guī)?；N研發(fā)工作,育成的品種與國內(nèi)主推品種相比有一定差距。 通過科企緊密合作能從協(xié)同攻關(guān)和機制創(chuàng)新方面促進我國科技資源的合理配置,提升適合市場需求的科技成果產(chǎn)出,實現(xiàn)好成果的高效轉(zhuǎn)化[8]。 國務(wù)院《深化種業(yè)體制改革提高創(chuàng)新能力的意見》[國辦發(fā)(2013)109 號]提出推動育種人才、技術(shù)、資源依法向企業(yè)流動,促進產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,提高企業(yè)自主創(chuàng)新能力,構(gòu)建商業(yè)化育種體系。 強化種業(yè)科企合作,充分發(fā)揮上海科研機構(gòu)的資源優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢,發(fā)揮種業(yè)企業(yè)的資金優(yōu)勢、市場開發(fā)優(yōu)勢,共同創(chuàng)建育種研發(fā)與應(yīng)用平臺,共同投入、聯(lián)合開發(fā)、優(yōu)勢互補、利益共享,提高品種創(chuàng)新的質(zhì)量,加快鮮食玉米商業(yè)化育種速度和效率。