玉米是中國(guó)當(dāng)前種植面積最大、總產(chǎn)量最大、種業(yè)市值最高的作物，也是國(guó)際種業(yè)巨頭競(jìng)爭(zhēng)激烈的主要焦點(diǎn)作物。大力推進(jìn)玉米種業(yè)創(chuàng)新對(duì)保障國(guó)家糧食安全、飼料供給及種源安全等具有十分重要的意義。

北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究所首席專(zhuān)家趙久然致力于玉米科研36年，率領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利及植物新品種權(quán)200多項(xiàng)。他們把玉米種業(yè)創(chuàng)新的論文“寫(xiě)”在大地上，創(chuàng)制選育的優(yōu)質(zhì)玉米種子不僅在國(guó)內(nèi)得到廣泛種植，而且還被一些“一帶一路”國(guó)家引進(jìn)推廣，為中國(guó)糧食安全和全球糧食安全作出了重要貢獻(xiàn)。

——編  者

玉米自16世紀(jì)引入中國(guó)以來(lái)，歷經(jīng)幾百年的發(fā)展，在中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的地位日益突出。到20世紀(jì)50年代，玉米在國(guó)內(nèi)已發(fā)展成為位于水稻和小麥之后的第三大糧食作物。2008年，玉米超過(guò)水稻的播種面積，成為中國(guó)播種面積第一位的糧食作物。近年來(lái)，中國(guó)玉米播種面積常年保持在6.2億畝以上，玉米產(chǎn)量占全年糧食總產(chǎn)量的40%。

產(chǎn)量大幅提高是玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展成就的集中體現(xiàn)之一。中國(guó)玉米單產(chǎn)從本世紀(jì)初的每畝313公斤，提高到2020年的每畝421公斤，總產(chǎn)更是實(shí)現(xiàn)了自2003年以來(lái)的持續(xù)增長(zhǎng)。玉米單產(chǎn)的提高是品種、耕地、氣候、栽培技術(shù)等綜合因素作用的結(jié)果，其中品種改良和創(chuàng)新起到至關(guān)重要的作用，其對(duì)單產(chǎn)水平的貢獻(xiàn)率占40%以上。

作為玉米科研工作者，我和科研團(tuán)隊(duì)多年來(lái)致力于玉米種質(zhì)創(chuàng)新、品種培育、種子產(chǎn)業(yè)化及品種分子“指紋”庫(kù)構(gòu)建等方面的工作。“十三五”以來(lái)，我們先后育成了系列玉米新品種100多個(gè)并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)和規(guī)?；瘧?yīng)用，累計(jì)種植應(yīng)用面積超3億畝，在中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，為豐富玉米品種、促進(jìn)糧食增產(chǎn)和農(nóng)民增收等作出了應(yīng)有貢獻(xiàn)。

籽粒用玉米—— 

培育出種植面積最大的春玉米

1992年是我從事玉米科研的轉(zhuǎn)折之年。彼時(shí)，我結(jié)束了此前6年的下鄉(xiāng)蹲點(diǎn)搞科研階段，回到了研究所。在此期間，我圓滿(mǎn)地完成了單位交給的多項(xiàng)科研任務(wù)，也切身體會(huì)到，優(yōu)良品種和優(yōu)質(zhì)種子對(duì)糧食增產(chǎn)和農(nóng)民增收的重要性。此后，我將主要研究方向轉(zhuǎn)為玉米種質(zhì)創(chuàng)新和品種培育。1997年，北京市農(nóng)林科學(xué)院正式成立玉米研究中心，我被任命為主任，帶領(lǐng)幾名科技人員開(kāi)始艱難創(chuàng)業(yè)歷程。憑著吃苦耐勞的精神和不斷拼搏開(kāi)拓創(chuàng)新的勇氣，我?guī)ьI(lǐng)玉米研究中心科研團(tuán)隊(duì)終于在2000年育成了“京科2號(hào)”“京早13號(hào)”兩個(gè)品種并通過(guò)北京市審定，在京郊大面積示范推廣。我們的玉米育種研究取得了初步成果。

進(jìn)入新世紀(jì)，我?guī)ьI(lǐng)的玉米科研團(tuán)隊(duì)基本保持每年審定5個(gè)以上玉米新品種的育種速度。同時(shí)，我們深刻意識(shí)到，雖然國(guó)內(nèi)九成左右的玉米品種及種子是國(guó)產(chǎn)，但其親本的選育還有較大比例來(lái)源于國(guó)外種質(zhì)材料，在雜交種的組配選育中，跟隨模仿國(guó)外雜優(yōu)模式的比例較大，面臨“卡脖子”隱憂(yōu)。我們必須走自主創(chuàng)新之路，選育出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的玉米種質(zhì)新材料和親本自交系，探索出具有中國(guó)特色的雜優(yōu)模式。

通過(guò)大量研究和實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)，國(guó)外品種在產(chǎn)量潛力方面有明顯優(yōu)勢(shì)，但在抗逆性，例如耐高溫、抗病害等方面存在明顯不足，而源于中國(guó)本土農(nóng)家種質(zhì)的“黃改系”玉米更適應(yīng)本地氣候和土壤條件，并且對(duì)多種病害和非生物逆境具有較好的耐受性。于是，我們確立將中國(guó)黃改群種質(zhì)“適應(yīng)性”與國(guó)外新種質(zhì)“豐產(chǎn)性”兩方面優(yōu)勢(shì)相結(jié)合的育種組配思路，并重點(diǎn)突出綠色生產(chǎn)對(duì)抗病蟲(chóng)節(jié)藥、耐干旱節(jié)水、耐瘠薄節(jié)肥等的需求。

天道酬勤。我們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期持之以恒的努力，創(chuàng)制選育出“京724”“京MC01”等具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新種質(zhì)自交系，并形成新的核心種質(zhì)群“-X群”，真正實(shí)現(xiàn)了自主創(chuàng)新。在此基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步創(chuàng)新探索出“X群×黃改群”新的雜優(yōu)模式，選育出系列優(yōu)良玉米新品種，其中包括“京科968”和“京農(nóng)科728”等。

“京科968”具有高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、多抗廣適等多方面綜合優(yōu)良性狀，既能降低生產(chǎn)成本，又符合當(dāng)前節(jié)肥、節(jié)藥、節(jié)水等綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，深受廣大農(nóng)民歡迎。目前，“京科968”已成為中國(guó)春玉米種植面積最大的玉米品種，累計(jì)推廣早已超過(guò)億畝，增產(chǎn)糧食100多億公斤。“京農(nóng)科728”是中國(guó)首個(gè)育成適宜黃淮海夏玉米大面積宜粒收品種，突破了黃淮海夏玉米“機(jī)收籽粒與高產(chǎn)多抗難以兼?zhèn)?rdquo;的“瓶頸”。多點(diǎn)試驗(yàn)和大面積示范表明，該系列品種不僅早熟、耐密宜機(jī)收，而且耐旱節(jié)水，適應(yīng)性非常廣。其系列品種已被遴選為農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主導(dǎo)品種、國(guó)家良種重大攻關(guān)標(biāo)志性成果、京津冀農(nóng)業(yè)協(xié)同發(fā)展的主推品種和“中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村十項(xiàng)重大新產(chǎn)品（2020）”之一。

青貯玉米——

糧改飼大顯身手

近日，諾貝爾文學(xué)獎(jiǎng)得主莫言發(fā)微博稱(chēng)，他在青島一個(gè)農(nóng)民朋友的承包地體驗(yàn)開(kāi)聯(lián)合收割機(jī)收割青貯飼料，并附上相關(guān)視頻，一時(shí)引來(lái)大批網(wǎng)友圍觀。通過(guò)視頻，人們注意到，莫言駕駛著聯(lián)合收割機(jī)正在一大片綠油油的玉米地里作業(yè)，玉米葉和秸稈被收割機(jī)粉碎后的綠色粉末正源源不斷地傾倒在隨同收割機(jī)作業(yè)的卡車(chē)?yán)?。莫言收割的就是用作青貯飼料的玉米品種即青貯玉米。青貯玉米就是收獲玉米鮮綠全株，經(jīng)切碎和乳酸發(fā)酵后用于牛羊等草食牲畜的飼料。該類(lèi)玉米是養(yǎng)牛畜牧業(yè)特別是奶牛業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)飼料。中國(guó)目前每年種植的全株青貯玉米3500萬(wàn)畝左右，并還有很大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)全株青貯玉米需要以?xún)?yōu)良的青貯玉米品種為基礎(chǔ)，而優(yōu)良青貯玉米品種應(yīng)具備產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)、抗倒伏、抗多種病害、持綠期長(zhǎng)等多方面特點(diǎn)，并且最好是通用型品種，既有很好的籽粒產(chǎn)量，又有較高的生物產(chǎn)量和青貯品質(zhì)，既可以作為籽粒玉米種植，又可以作為青貯玉米種植。

為滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)青貯玉米的需求，我們團(tuán)隊(duì)選育出“京科青貯516”“京科青貯932”等系列青貯玉米品種。這些專(zhuān)用型青貯玉米品種，不但生物產(chǎn)量高、適收期長(zhǎng)，而且干物質(zhì)、淀粉含量等各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到一級(jí)，是專(zhuān)用青貯玉米的典型代表，平均畝產(chǎn)可達(dá)5噸左右。“京科青貯516”“京科青貯932”等系列青貯玉米品種已被多家大型種植養(yǎng)殖企業(yè)優(yōu)先選用，在糧改飼實(shí)踐中大顯身手。

鮮食玉米——

提升種類(lèi)和品質(zhì)

近年來(lái)，中國(guó)鮮食玉米種植面積和品種數(shù)量持續(xù)增加。鮮食玉米已成為玉米結(jié)構(gòu)調(diào)整，提質(zhì)增效的新亮點(diǎn)，面積約2500萬(wàn)畝。我國(guó)已成為全球第一大鮮食玉米生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。隨著生活水平的提高，人們對(duì)鮮食玉米的食味、色澤、品質(zhì)等方面提出了更高要求，通過(guò)科技創(chuàng)新，培育出更有營(yíng)養(yǎng)、更好吃、更好看、更優(yōu)質(zhì)的鮮食玉米品種成為了育種專(zhuān)家追求的更高目標(biāo)。

我們團(tuán)隊(duì)培育的“京科糯2000”，自2006年通過(guò)國(guó)審以來(lái)，一直是國(guó)內(nèi)種植范圍最廣、種植面積最大的鮮食玉米品種，累計(jì)已超過(guò)1億畝，引領(lǐng)了鮮食糯玉米的育種和產(chǎn)業(yè)方向。不僅滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)需求，“京科糯2000”還走出了國(guó)門(mén)，成為越南等東南亞“一帶一路”沿線國(guó)家主導(dǎo)品種。僅越南每年種植“京科糯2000”超百萬(wàn)畝，占越南種植面積60%以上。

繼“京科糯2000”之后，我們根據(jù)多樣化的市場(chǎng)需求，進(jìn)一步向甜加糯、甜味糯等方向加強(qiáng)科研攻關(guān)，選育出“農(nóng)科玉368”“農(nóng)科糯336”“京科糯768”等品種。它們兼具甜玉米“甜、脆、鮮”和糯玉米“糯、綿、香”等優(yōu)點(diǎn)。此外，甜玉米品種“京科甜608”更是能夠直接生吃，讓玉米像水果一樣成為鮮食佳品。

2020年，甜加糯高葉酸鮮食玉米品種“農(nóng)科糯336”同時(shí)通過(guò)國(guó)家東華北、黃淮海、西南、東南四大主產(chǎn)區(qū)審定，北至黑龍江，南至海南島均可種植，已成為中國(guó)審定范圍最廣的甜加糯玉米品種，被業(yè)界專(zhuān)家和消費(fèi)者贊譽(yù)為“最好吃的玉米”，也被遴選列入“中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村十項(xiàng)重大新產(chǎn)品（2021）”。

如今，“京科糯2000”“農(nóng)科糯336”等優(yōu)良鮮食玉米品種不僅成為百姓餐桌上的主流選擇，而且是農(nóng)民致富的好幫手，持續(xù)引領(lǐng)全國(guó)鮮食玉米產(chǎn)品提檔升級(jí)。其產(chǎn)品更是出口到全球50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，韓國(guó)大街小巷的烤玉米、歐美多國(guó)的超市都能夠常見(jiàn)到“京科糯”的身影，每年出口的“京科糯”加工果穗產(chǎn)品數(shù)以?xún)|計(jì)，提升了中國(guó)玉米的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

“品種身份證”——

構(gòu)建DNA“指紋”鑒定體系

玉米品種數(shù)以千計(jì)，僅靠品種外表形態(tài)識(shí)別，靠肉眼觀察，難度很大，連品種管理部門(mén)甚至育種專(zhuān)家自己也很難分清，導(dǎo)致市場(chǎng)上張冠李戴、套牌侵權(quán)行為時(shí)有發(fā)生。因此必須以精準(zhǔn)的檢測(cè)技術(shù)為支撐，建立玉米“品種身份證”制度，才能加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，促進(jìn)玉米品種創(chuàng)新。

從1993年，我們團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始用種子同工酶技術(shù)開(kāi)展玉米真實(shí)性即真?zhèn)舞b定研究工作，并不斷與時(shí)俱進(jìn)，研發(fā)新的分子檢測(cè)技術(shù)。首創(chuàng)核心引物組合法，確定適于建庫(kù)、真實(shí)性、純度鑒定的核心引物集。“十三五”以來(lái)，我們又研制成功了集玉米品種鑒定、確權(quán)、分子育種等多用途為一體的高密度Maize6H-60K芯片，并建立高通量的分子鑒定技術(shù)體系并形成標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)兼容多作物、多標(biāo)記、多平臺(tái)的DNA“指紋”數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

具體來(lái)說(shuō)，我們?yōu)閰⒓釉囼?yàn)的、已經(jīng)通過(guò)審定的、在生產(chǎn)中應(yīng)用的、申請(qǐng)保護(hù)的每個(gè)品種都做了一個(gè)DNA“指紋”分子“身份證”。目前，我們建立的玉米DNA“指紋”庫(kù)已經(jīng)涵蓋10萬(wàn)多樣品，為全球數(shù)量之最。通過(guò)與“指紋”庫(kù)比對(duì)，我們能快速識(shí)別出任何玉米品種的真實(shí)身份。比如，我們從玉米植株的任何部位提取DNA“指紋”，能在1天內(nèi)確定其“身份”。這就為玉米種子質(zhì)量檢測(cè)、品種審定、企業(yè)維權(quán)、教學(xué)科研等提供了有力的科技支撐。

種子被稱(chēng)為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的“芯片”。我們將持續(xù)推進(jìn)玉米種業(yè)創(chuàng)新，推動(dòng)玉米品種更新升級(jí)，進(jìn)一步強(qiáng)壯玉米“中國(guó)芯”，為玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、農(nóng)民增收，保障國(guó)家糧食安全保障，不斷增強(qiáng)中國(guó)玉米產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力作出新貢獻(xiàn)。

（作者趙久然為國(guó)際種業(yè)科學(xué)家聯(lián)盟副主席、農(nóng)業(yè)部玉米專(zhuān)家指導(dǎo)組組長(zhǎng)、中國(guó)作物學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米首席科學(xué)家。）