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玉米產業技術創新戰略聯盟簡報

2018-04-20 10:04:00人閱讀
 
                         
 
               2018年第一期(總第23期)
                  2018年04月15日
 
 
 
 
 
 
產業動向
2017年中國糧食生產面積總產單產全面下滑
2017全國品種審定呈井噴態勢
2017年中國種業十大事件
新時代中國種業六大發展方向
●深度調研:
李少昆   萬畝玉米高產紀錄田塊技術與效益分析
●名家談:

趙久然  我國玉米生物育種技術及發展趨勢

  
 
2017年中國糧食生產面積總產單產全面下滑
 
總體情況來, 2017年全國糧食作物播種面積為1.112億公頃,較上年下降1.15%,糧食總產量為6.121億噸,較上年下降1.15%,單產5464公斤/公頃,較上年下降0.08%。糧食單產提升是糧食生產力水平直接動力,大幅提高單產才能從根本上提升農戶收益水平,推動糧食生產提升。
依據歷史單產和面積變動趨勢測算,2020年中國糧食作物總面積為1.134億公頃,產量為6.30億噸,單產5563公斤/公頃,到2030年面積為1.117億公頃,產量7.07億噸,單產6031公斤/公頃。同世界先進水平比較,僅僅小麥、玉米、稻谷、大豆四種主要糧食產量達到過去兩年世界先進水平,到2017年中國四種主要糧食產量8.67億噸,2020年8.67億噸,2030年產量可以達到8.86億噸。中國糧食生產力水平同國際發達地區的單產水平相差明顯,抑制中國農業產業的全球競爭力。
玉米方面:2017年玉米播種面積為3443.2萬公頃,產量2.11億噸,較上年分別下降6.38%和4.79%,玉米播種面積連續兩年大幅下降。其中春玉米2331.8萬公頃,產量1.44億噸,較上年分別下降6.75%和5.60%;夏玉米播種面積1111.4萬公頃,產量6619萬噸,較上年分別下降5.59%和2.99%。值得關注的收獲季節的持續陰雨帶來黃淮、西南地區的玉米品質變次,影響供求和后期價格。按照當前發展趨勢,到2020年國內玉米播種面積為3442.7萬公頃;玉米總產量2.07億噸增長,單產水平為6329公斤/公頃。到2030年總面積為3568.3萬公頃,總產量2.62億噸,單產水平僅為7351公斤/公頃。同當前世界先進水平和國內優勢區產量相差甚遠,國內玉米的產量水平仍有較高的提升空間。按照2015世界先進地區的單產,2017年玉米產量可以達到3.73億噸,2020和2030產量為3.72億噸和3.86億噸。達到這一單產水平我國玉米可以做夠滿足國內燃料乙醇的發展計劃,同時向實際大量出口,滿足人類飼料糧和工業加工行用糧的需求。加速種業進步和農業社會化、專業化服務體系的構建是提升玉米生產力水平的關鍵。
 
 
2017年全國品種審定呈井噴態勢
 
2017年全國通過審定的數量達到2275個,同比增長65%。通過國家審定的品種406個,其中水稻178個,玉米171個,小麥26個,大豆21個,棉花10個;通過省級審定的品種1869個,其中玉米898個。
各省玉米品種審定情況
排名 省份 數量 排名 省份 數量 排名 省份 數量 排名 省份 數量
1 河北 106 8 廣西 43 15 四川 23 22 上海 9
2 遼寧 96 9 陜西 42 16 重慶 22 23 廣東 9
3 內蒙古 70 10 山東 38 17 貴州 21 24 江蘇 8
4 吉林 60 11 甘肅 35 18 湖北 20 25 天津 6
5 黑龍江 56 12 安徽 32 19 北京 15 26 江西 5
6 云南 50 13 新疆 28 20 寧夏 15 27 湖南 4
7 山西 46 14 河南 24 21 浙江 12 28 福建  
 
 
2017年中國種業十大事件
 
1、、品種井噴——種業創新的必經階段。“品種井噴”是2017年行業中最顯著的特點,2017年國審玉米品種和水稻品種總數超過350個,是之前年均通過審定品種數量的數倍,加上省審、綠色通道、聯合試驗體以及引種備案等方式準許進入市場的品種更多,行業人預測每年市場上的品種至少在2000個。
2、政策松綁——種業迎來“放管服。”繼深化種業體制改革之后,農業主管部門開始積極推進種業“放管服”改革,即簡政放權、放管結合、優化服務。改革的關鍵點主要表現在:為減少事前審批,放寬許可條件;強化事后監管,明確主體責任;轉變管理理念,樹立服務意識三大方面。
3、審定標準改變-----品種突出優質綠色。產量仍是品種審定的重要標準,但不再是品種審定的唯一標準。在農業供給側結構性改革、綠色發展和農業現代化對品種的新要求下,《主要農作物品種審定標準》改變了過去以產量為核心的品種評判標準,將品種分為高產穩產品種、綠色優質品種、特殊類型品種三個類型。
4、水稻價格下調——糧價市場化進程加快。繼玉米收儲制度改改革為“市場化收購+補貼”的新機制后,雖經歷的陣痛期,但市場化成效顯著。水稻和小麥的市場化改革可能將參考玉米進行,這也預示著我國三大主糧作物的價格體系將逐漸與國際接軌,三大產業將充分參與到國際化競爭中去。
5、種業航母形成——中國種業登上國際舞臺。2017年,中國化工集團對全球第一大農藥公司、第三大種子農化高科技公司瑞士先正達(Syngenta)430億美元的收購已完成交割,中國化工擁有先正達94.7%的股份。另外一家種業巨頭隆平高科進入世界種業前10,位于第9名;并于近期以以4億美元完成對陶氏益農在巴西特定玉米種子業務的收購。
6、種業商業模式創新——種業引領智慧農業。未來,種業的競爭將不局限于種業本身,而是參與到整個大農業的競爭中,科技化、信息化是重要手段。
7、非主要農作物品種登記元年——958個“登記品種”可宣傳推廣。非主要農作物品種登記后,企業能夠以“登記品種”名義作,宣傳有利的銷售推廣。于品種同時,也有利于非主要農作物種子市場的進一步規范,市場上“一品多名”的現象也將得以根除。
8、高溫熱害、陰雨倒伏——企業重新審視品種推廣。
9、品種權之爭——植物新品種權保護引起重視。隨著品種登記制度的開啟,國家對植物新品種權保護的決心越來越大。
10、轉基因——仍牽動著多數人神經。行業人在等待中儲備力量。
 
 
新時代我國種業六大發展方向
 
在全國現代種業發展推進會議上,農業部副部長余欣榮在全面分析我國種業現狀及存在問題的基礎上,提出了新時代我國種業發展的六大方向:
第一,種業進入新時代,迫切需要推動綠色革命。習近平總書記指 障糧食安全,我們一直以產量作為品種審定的主要指標,大多數品種需要高水高肥,資源消耗量大。相反,節肥節水節藥及適應機械化、輕簡化的品種較少,這種狀況必須盡快改變。近年來,種業綠色發展雖有了一些成功的探索,但與農業綠色發展要求還有很大差距,迫切需要構建中國特色綠色種業創新體系、標準體系和政策支持體系,推動種業由產量數量型向綠色效益型、由資源驅動型向創新驅動型轉變,加快新一輪綠色品種更新換代。
第二,種業進入新時代,迫切需要推動科技革命。實施創新驅動發展戰略決定著中華民族前途命運。我國近代落后挨打的重要原因之一,就是與歷次科技革命失之交臂,導致科技弱、國力弱。當前,新一輪種業科技革命和農業產業變革,與我國加快轉變經濟發展方式的重要實踐,迎來了歷史性交匯。這個機會稍縱即逝,抓住了就是機遇,抓不住就是挑戰,就可能被動挨打。要在這一輪種業科技革命浪潮中贏得戰略主動,必須敢于自我革命,搶占科技創新制高點,實現種業創新體制機制的根本性轉變,在戰略性基礎性研究領域取得重大突破。
第三,種業進入新時代,迫切需要推動質量變革。當前,我國經濟由高速增長階段轉為高質量發展階段,種業發展也到了這個階段,要加快推進種業由增產導向轉向提質導向,這種轉變和調整是大勢所趨。過去有人常講,“洋種子按粒賣,國產種子論斤稱”;還有同志講,“大路貨泛濫,同質化嚴重”,是到了該徹底改變的時候了。種業高質量體現在很多方面,包括種子質量高、品牌響、銷路好,也包括企業管理水平高、產業素質高、國際競爭力強。新時代提高我國種業效益和競爭力,必須堅持質量第一,堅持抓種業必須抓質量,抓質量必須抓精品樹品牌,堅定不移推進質量興種、品牌強種。
第四,種業進入新時代,迫切需要推動企業變革。企業是市場經濟的主體,種業強,企業必須強。隨著以育繁推一體化為代表的大型企業集團和以區域性、特色化、專業型為代表的中小企業分化加劇,種業企業需要迅速找準自身定位,擺脫同質化競爭,推進差異化發展,從而形成布局合理、大中小各具特色、上下游相互補充的種業格局。同時,企業治理能力、治理水平也在發生分化,要進一步完善企業治理結構,按照“產權清晰、權責明確、運行規范、管理科學”的要求,建立現代企業制度,提升企業科學化、精細化、信息化管理水平,推動種業企業健康發展。此外,文化是企業發展的靈魂和內生動力,要進一步強化企業文化建設,全面提升種業硬實力、軟實力,樹立正確價值觀,弘揚企業家精神,堅持誠信經營,提升品牌價值,打造百年老店。
第五,以深化放管服改革為重點,加快提升種業管理服務能力。推進依法治種,全面落實《種子法》賦予的法定職責,清理并完善配套規章制度,完善品種標準樣品管理辦法,加強部門聯動,構建靈活多樣、全程覆蓋的監管模式。健全管理隊伍,明確工作職責,層層落實責任,特別是育制種大縣和種子使用大縣,要做到有人管事、有錢辦事,確保知責、履責、擔責;要普遍開展種子南繁鑒定工作,提前把好品種真實關、種子質量關,最大限度減少企業和農民損失。實施人才強種戰略,構筑適合現代種業發展的人才高地,實施“135”種業人才培育計劃,到2025年培育100名育種領軍人才、300名企業領軍人才和500名種業管理人才,具備現代種業的素質和能力。實施種業重大項目,加快實施現代種業提升工程,推進種子基地建設,開展種質資源普查,擴大制種大縣獎勵規模,迅速提升資源收集、品種選育、種子生產等環節現代化水平。
第六,以提升特色作物種業為重點,加快推進種業強省強縣建設。堅持規劃引領,結合資源稟賦及特色優勢,編制種業規劃,理清發展思路,合理制定目標,明確重點任務,規劃既要有前瞻性,又要有科學性、可操作性。加快特色種業發展,強化特色作物種業創新,深度挖掘野生種、農家種等資源,著力解決地方品種退化難題;盡快出臺種苗管理辦法,加快特色作物品種登記,完善特色作物種子種苗質量標準,規范特色作物種子種苗市場管理,加快建設區域性良種繁育基地。推動種業強
 
 
 
 

              李少坤——萬畝玉米高產紀錄田塊技術與效益分析(摘要)

1、萬畝高產田產量與產量結構:測產結果,2014 年萬畝高產田 30 個測試點平均單產 18414 kg/hm2,其中,收獲穗數為7102穗/畝,變幅為5938-8761穗/畝;單穗重平均為 174.2g,變幅為 138.5-214.6 g;采用品種主要是M751、M753、KWS3564、德育919、先玉335等,其中M751、M753兩品種占總種植面積 50%以上。2017 年,采用機械粒收測產,測產地塊(71團6連1103號地)面積為73.3 hm2(1100畝),種植品種為登海8883,產量為 1229.8 kg/畝。從高產田的產量及產量結構看,選用耐密品種、高密度栽培是獲得大面積高產突破的主要途徑。
2. 萬畝高產田種植技術要點與田間作業
萬畝高產田采用玉米密植高產全程機械化綠色生產技術,以耐密宜機收品種、高密度種植、群體質量調控栽培為核心,集成精細整地、高質量種子與精量播種、化學調控、機械施肥、綠色防控、秸稈還田、機械粒收、烘干收儲等關鍵技術,采取全程成本核算,萬畝田產量目標1200 kg/畝,利潤目標 1000元/畝。種植技術要點如下。
1)耐密高產抗倒適合機械作業品種。選擇國家或自治區審定、經品種篩選試驗推薦的耐密、抗倒、抗病、適應機械精量點播和機械粒收的優良品種。
2) 精細整地。采用大型聯合整地機整地,提高整地質量。
3) 精量播種。適期早播,GPS 導航播種,選用發芽率≥96%,種子發芽勢高的精品種子,機械單粒精量點播。
4) 高密度種植。保苗密度6500-7500株/畝。具體密度依據各品種耐密性和熟期確定。
5) 機械施肥。根據玉米產量目標和地力水平進行測土配方施肥,使用各級土肥站經測土推薦的配方或配方專用肥。
6)水分管理。生育期間灌水 2-3 次,頭水適當晚澆,有利于玉米蹲苗扎根抗倒,最佳時期一般在中午葉片卷葉、早晚展開時。
7)化學調控。在6~9片展葉時噴施玉米專用生長調節劑,如噸田寶、玉黃金、羥基乙烯利等,控制基部節間長度,預防倒伏。
8)病蟲害綠色防控。
9)機械粒收與烘干。籽粒水分含量降至 25%以下時,直接進行機械籽粒收獲,一次完成摘穗、剝皮、脫粒,一般在 10 月中旬~11 月初。收獲籽粒烘干儲藏、交售。
10)秸稈還田。采用秸稈還田培肥地力。機械收獲時秸稈粉碎拋灑還田,或利用秸稈還田機粉碎秸稈。秸稈翻埋還田時,用重型切口耙進行切地,讓土壤和粉碎的秸稈充分混合后再進行耕翻,耕深不小于 28 厘米,耕后耙透、鎮實、整平,消除因秸稈造成的土壤架空。秸稈量大的地塊可利用飼草檢拾打捆機將一部分秸稈打捆作飼料。
3、萬畝高產田成本效益核算
按當年生產資料價格對 71 團萬畝密植高產全程機械化生產田進行生產成本的逐項計算。2014 年高產田生產經營總費用為785.94元/畝,按玉米籽粒價格 1.95 元/kg(14%含水率,下同)計算,產值 35907.3元/hm2,凈利潤達到 1607.88元/畝;2017 年市場價格下滑,高產田生產經營總費用為734.05元/畝,按籽粒價格 1.5 元/kg計算,產值 1844.7元/畝,凈利潤 1110.65元/畝,仍然達到了凈利潤 1000元/畝的目標,實現了高產高效協同提高。
2014 年,在生產經營總費用785.94元/畝中,生產成本 621.38元/畝占總經營費用的 79.1%,土地費164.56元/畝占20.9%。在生產成本中,機械作業費 223.6元/畝,占生產總成本的 36.0%,排第1位;肥料費 188.4元/畝,占30.3%,排第 2 位;種子費占 16.3%,排第3位;依次,勞務費(播種、追肥、灌水、收獲等環節輔助投工)占 7.2%, 灌溉費占5.4%,保險費占4.1%,農藥費占0.7%。
2017 年,在生產經營總費用 734.05元/畝中,生產成本 568.05元/畝占總經營費用的 77.4%;土地費166元/畝占22.6%。在生產成本中,機械作業費203.9元/畝,占生產總成本的 35.9%,仍然排第 1 位;肥料費投入161.2元/畝,占 28.4%,排第 2 位;種子費占16.3%,排第 3 位;依次,灌溉費占 8.0%,勞務費(播種、追肥、灌水、收獲等環節輔助投工)占 6.0%,保險費占 4.4%,農藥費占 1.0%。
4.       萬畝高產紀錄田技術效益分析
71 團萬畝高產紀錄田的實踐表明,玉米生產效益可以通過提高產量、實施全程機械化、減少投入和采取規?;?、標準化種植等多個途徑得以實現。
(1)高產獲得高產值,為增效奠定了基礎。測產結果(表1)表明,2014 年10 500畝高產田的產量水平達到 1227.6kg/畝,使我國玉米大面積單產邁上 1 200 kg/畝的新臺階,2017 年對 1100畝地塊的籽粒收獲測試,平均產量達到 1229.8 kg/畝。(1)高產獲得高產值,為增效奠定了基礎。測產結果(表1)表明,2014 年10 500畝高產田的產量水平達到 1227.6kg/畝,使我國玉米大面積單產邁上 1 200 kg/畝的新臺階,2017 年對 1100畝地塊的籽粒收獲測試,平均產量達到 1229.8 kg/畝。從產量結構分析,高產的突破主要是通過選用耐密、產量潛力大、適合機械化作業的品種,采取高密度種植和高質量群體調控栽培,充分挖掘當地的光溫水土生產潛力而實現。
(2)全程機械化、統一種植和作業管理及標準化生產大幅度降低了用工投入,提高了機械作業效率。71 團高產田玉米全程機械化作業環節如表 2 所示。通過單粒點播技術減少了間、定苗環節,每畝地可節省人工投入 30-50 元;通過實施籽粒收獲,減少了果穗運輸、翻曬和脫粒成本,比人工收獲每畝至少可節省 20 0元用工,比較效益十分顯著。71團每塊條田的面積一般在500-1000畝,高產田采取統一作物種植規劃、統一機械作業、施肥、灌水、病蟲防治和標準化生產模式,機械作業效率得到大幅度提高。從投入產出分析可見,高產田機械作業費為 203.9-223.6元/畝,占生產總成本的 35.9%~36%,排在第 1 位,而勞動力投入成本僅占總生產成本的 6.0%-7.2%。該農場每個職工承包 29畝土地,通過全程機械化生產技術,每公頃用工僅為 34-5元/畝,主要用于播種、追肥、灌水、收獲等環節,按當地每個工日200-300元雇工費折算,用工不足 0.25個/畝。
(3)培肥地力、病蟲害綠色防控,實現綠色生產。71 團高產田自 20 世紀 80 年代中期起開始秸稈還田,已持續 30 余年,期間,還采取了施用有機肥、種植綠肥、與大豆、小麥輪作等措施,地力得到提升,土壤有機質含量保持在 3%~5%,為實現玉米持續高產奠定了基礎。同時采用測土配方施肥和機械深施肥等技術,不僅提高了施肥效果,而且大大降低了施肥投入成本,減少了環境污染。高產紀錄田化肥投入量為磷酸二銨 420kg/hm2,尿素 450~525kg/hm2,肥料生產效率較高。在病蟲害防控方面,通過選擇抗病品種,地邊懸掛頻振式殺蟲燈和紫光殺蟲燈誘殺害蟲,不僅節約了成本,還可替代殺蟲劑的使用,實現了綠色防控。一般每盞頻振式殺蟲燈管 3.3 hm2(50畝)玉米地,成本為 260元,折合成本約 78元/hm2(5.2元/畝);每盞紫光燈成本 80元,可管 33.3 hm2(500畝),折合每畝成本約 2.4元/hm2(0.16元/畝),兩項合計 80.4元/hm2(5.36元/畝)。
5.結論
綜上可見,萬畝高產紀錄田塊實現了高產高效的融合。與傳統生產相比,玉米密植高產全程機械化綠色生產技術建立了全新的玉米栽培理念,即以玉米籽粒生產效率為目標,通過選用脫水快的品種降低含水量,實現田間籽粒直接收獲并降低烘干成本,通過全程機械化和規?;?、標準化種植及統一作業管理降低勞動力投入、提高機械作業效率;通過增密種植實現增產,降低早熟玉米生育期縮短對產量的影響;通過病蟲害綠色防控、秸稈還田、化肥減施等措施,實現綠色生產;將增密種植、高質量群體調控為核心的高產栽培、以機械粒收技術為核心的全程機械化生產技術和綠色生產技術相融合,通過規?;?、標準化實施,實現玉米綠色增產增效,提高玉米了競爭力。
 
趙久然   玉米生物育種技術及應用(節選)
 
一、常規育種。玉米常規育種是依據孟德爾遺傳規律和雜種優勢理論,通過控制授粉等進行雜交育種的技術手段,可將不同育種材料的優良性狀聚合在一起。這是一個基因重組過程,玉米有 10 對染色體,其基因重組變化的可能性非常多,再加上成對的同源染色體之間還可以進行大量的基因交換,使得常規雜交育種所能產生的遺傳變異就更多了。
二、DH 單倍體育種技術。即利用孤雌生殖誘導系做父本進行雜交,誘導相應的母本產生大大高于自然頻率的單倍體,同時誘導系本身還具備鑒別孤雌生殖單倍體的遺傳標記系統。目前在孤雌生殖誘導系中普遍采用的是 A1A2C1C2BPIR-nj顯性遺傳標記系統。該標記系統由兩個不同的遺傳標記性狀組合而成,具有較高的鑒別效率和可靠性。首先根據籽粒 Navajo 標記性狀(由A1A2C1C2BPIR-nj 基因控制)分揀出可能的單倍體籽粒,再經過胚根色素或苗期葉鞘色素(由 A1A2BPI 基因控制)的有無確定是否為單倍體植株。
三、誘變育種技術。是指利用物理、化學等因素誘導,使基因組發生單個或多個位點的突變而發生變異,然后從變異群體中選擇符合當前育種目標要求的單株或個體,進而培育成新的品種或種質的育種方法,是常規育種技術的重要補充。物理誘變應用較多的是輻射誘變,即用 α 射線、β 射線、γ 射線、Χ射線、中子和其他粒子、紫外輻射、微波輻射及空間誘變等物理因素誘發變異;化學誘變劑主要有甲基磺酸乙酯(EMS)、乙烯亞胺(EI)、亞硝基乙基脲烷(NEU)、亞硝基甲基脲烷(NM)等
四、分子標記輔助選擇(Molecular Marker-assisted Seleciotn,MAS)是分子育種的重要組成部分。其利用與目標性狀基因緊密連鎖的分子標記進行間接選擇,是對目標性狀在分子水平的選擇,不受環境影響,不受等位基因顯隱性關系干擾,選擇結果可靠,一般可在育種早代進行選擇,從而大大縮短育種周期。目前在玉米育種工作中, 主要利用 RFLP、AFLP、CAPS、SSR、SNP 和InDel 標記等技術進行品種純度和真實性檢測、分析遺傳多樣性、定位功能基因、劃分雜種優勢群以及轉基因檢測等。如高偉等利用 cDNA-SRAP 標記對玉米氮素營養進行診斷,孫世孟等利用 RAPD 標記研究玉米親本自交系間相似系數并劃分類群,郝轉芳等基于 SNP 標記的關聯分析對玉米耐旱基因進行研究等。因此,分子標記輔助育種技術在保持玉米遺傳多樣性的基礎上,通過分子生物學等手段對產量、品質、抗性等進行分子水平研究,對玉米常規育種具有重要輔助作用。
五、轉基因育種技術是根據育種目標,從供體生物中分離目的基因,經 DNA 重組與遺傳轉化或直接導入受體作物,經篩選獲得穩定表達的遺傳工程體,并經田間試驗與大田選擇育成轉基因新品種或種質資源。其過程涉及目的基因的分離與改造、載體的構建及其與目的基因的連接等 DNA 重組技術;通過農桿菌介導、基因槍轟擊等方法使重組體進入受體細胞或組織以及轉化體的篩選、鑒定等遺傳轉化技術和相配套的組織培養技術;獲得攜帶目的基因的轉基因植株;遺傳工程體在有控條件下的安全性評價以及大田育種研究直至育成品種。轉基因育種技術體系的建立大大拓寬了可利用的基因資源,實現了動物、植物、微生物中分離克隆的基因在三者間相互轉移利用;可對植物目標性狀進行定向變異和定向選擇,同時隨著對基因認識的不斷深入和轉基因技術手段的完善,對多個基因進行定向操作也將成為可能,為培育高產、優質、高抗、適應各種不良環境條件的品種提供了嶄新的育種途徑,大大提高選擇效率,加快育種進程;可將植物作為生物反應器生產藥物等生物品制。
 
  六、分子設計育種就是高通量地鑒定和聚合優良等位基因,設計出新品種的育種技術。隨著玉米全基因組測序的完成,玉米分子設計育種的發展獲得了新的機遇。中國農業大學國家玉米改良中心帶領國內玉米優勢單位對 6 個中國玉米骨干自交系進行全基因組重測序,得到 125 萬個高質量的單核苷酸多態性(SNP)位點,發現了 101 個低序列多態性區段,為玉米分子設計育種奠定了堅實的基礎。美國先鋒公司和孟山都公司已擁有上萬個 SNP 標記,每天處理的分子標記數據高達 20 萬~ 30 萬個。為開發更多標記,先鋒公司測定了600 個優良玉米自交系的 10 000 個基因組,分子設計育種的投入給這兩家種子企業帶來了巨額的回報。與此同時,控制玉米復雜農藝性狀的主效 QTL 位點的發掘也成為分子設計育種的重點,在玉米數據庫中收錄的玉米 QTL 已超過 2000 個, 分子設計育種技術將快速、高效地聚合優良等位基因,加快玉米優良種質的創制,大大提高育種效率。
七、基因組編輯是近年出現的能夠精確改造生物基因組 DNA 的技術,有望成為“非轉基因”生物育種的一種關鍵技術。我國在植物基因組編輯技術中處于國際前沿水平,擁有水稻、小麥、玉米三大糧食作物的 TALEN 和 CRISPR/Cas 技術體系及相關多項應用專利。2012 年后,CRISRP/Cas9 系統引發了基因組編輯的研究熱潮,迄今已在水稻、小麥、玉米等多種農作物中成功應用。美國農業部已對磷高效玉米等多個基因組編輯農產品下達了轉基因法規監控的豁免權;阿根廷、瑞典等國已明確宣布基因組編輯的作物不在轉基因立法管轄范圍之內。目前,基因組編輯技術及應用在全球每年有 100 多個專利申請,基因組編輯技術的儲備及應用對分子設計育種的高效實施有重要意義。
八、五位一體工程化育種技術集成了自交系“高大嚴”選系技術、IPT(以單株配合力測試為核心的選育技術)、DH、MAS 和多生態區鑒定五種雜交種培育方法為一體,是一種高效實用的育種方法。隨著育種研究不斷深入,DH 育種技術、MAS 分子標記輔助育種等高新技術或方法不斷涌現。但大多數育種者依然采用常規系統選育方法或結合其中某一項新技術,依靠個人或少數幾個人的實踐經驗,在內部試驗基地或鑒定點進行自交系選育、雜交種組配及鑒定工作,存在盲目性和偶然性,且效率低,影響育種工作的效率、穩定性和可持續發展。為改變育種工作現狀,筆者等依據遺傳育種理論并結合多年育種實踐,提出了一套五位一體品種選育方法,實現了品種培育方法的又一次突破。
九、SPT(Seed production technology)新型不育系技術即雄性核不育制種技術,區別于傳統的三系配套技術,通過構建一個轉基因載體(載體上含有一個綠色熒光標記基因和一個控制核育性基因)對玉米進行遺傳轉化,在轉基因后代果穗上可分離出兩類種子,一類種子為核不育系,不含有任何轉基因成分,直接用于玉米雜交種生產;另一類種子為保持系,含有轉基因成分(綠色熒光標記基因和核育性基因),可用于不育系和保持系的繼續繁殖。該技術所用的不育系為核不育基因控制,不育系敗育徹底,不受遺傳背景限制,能大大降低制種成本,提高雜交種質量。通過該技術產生的不育系由于不含有任何轉基因成分,美國農業部于 2011 年解除了對其轉基因管制審批。
十. 表型快速鑒定評價技術玉米新品種選育過程中主要對基因型和表型進行選擇,隨著測序技術的不斷發展,基因型分析通量和表型鑒定通量也不斷提高。表型鑒定又分為可控環境條件下的表型鑒定技術、半可控環境條件下的表型鑒定技術和不可控環境條件下的表型鑒定技術。其中,可控環境條件下的表型鑒定技術主要依賴于機器視覺技術的發展,能夠近距離對玉米植株不同部位的動態生長進行監測,進而獲得植株生長信息和表型參數,目前,這項技術是國內外研究的重點。如德國 Lemna Tec 公司建立的高通量植物表型檢測平臺,中國農業科學院生物技術研究所于 2014 年建成的我國第一個全自動高通量 3D 成像植物表型組學研究平臺,還有美國杜邦先鋒公司、中國農業大學以及北京市農林科學院分別研制的玉米果穗考種系統等。半可控環境條件下的表型檢測技術可通過接種輔助檢測相關表型,如接種病原菌、人工接蟲等,目前是對部分農藝性狀鑒定的有效技術,如美國先鋒公司研制的大型移動人工風洞。
 
 
 
 
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