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深读 | 玉米福建“芯”的逆袭
www.fjsen.com 2024-05-23 10:26:39  张辉 来源:​东南网    我来说两句

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科研人员在记录“黄金棒696”田间表现。(受访者供图)

东南网5月23日报道(福建日报记者 张辉 通讯员 郑熙)

核心提示

近日,福建省农科院生物技术研究所与河南宝景农业科技有限公司签订协议,转让其选育的普通玉米杂交新品种“黄金棒696”。转让费用分使用门槛费与销售提成两部分,其中提成按推广面积计提1元/亩。

此次高额转让,填补了福建普通玉米品种成果转化的空白,同时创造了全省单个农作物新品种转让使用门槛费的新纪录。根据协议,河南宝景农业科技有限公司将在该品种通过国家审定后,在黄淮海夏玉米产区大面积推广,首年种植面积将超百万亩。这意味着,普通玉米福建“芯”正式进军全国最大的夏玉米产区。

福建并非普通玉米优势产区,全省种植规模仅约10万亩,多为零星种植。省内普通玉米育种研究也相当有限,直到去年才诞生首个国审品种。产业基础弱,科研底子薄,福建品种何以后发先至,在育种家必争之地获得市场认可?

转换赛道,创造后发优势

福建省农科院生物技术研究所玉米种质资源创新与生物育种研究室主任李刚,原先在该院从事水稻生物育种基础研究,考虑到水稻种业竞争激烈,加上生物育种产业化进展迟缓,多年前,他一直想要转换赛道。2015年,通过单位间交流学习,他结识了贵州省农科院旱粮研究所玉米育种专家郭向阳,在对方的影响之下,对普通玉米产生了兴趣。

不过,从水稻转向玉米,需要下很大的决心。

玉米是中国第一大粮食作物,全国年种植面积超6亿亩。根据用途不同,玉米又有普通玉米、青贮玉米和鲜食玉米之分,其中用作加工和饲料原料的普通玉米,是绝对的主力。福建向来不是普通玉米优势产区,全省零星种植面积不过10万亩左右。用种少,育种积极性自然不高。相较于根基深厚的水稻种业,福建玉米育种鲜有人问津。近年来,随着鲜食玉米市场兴起,育种科研力量开始投向这一新兴产业。但普通玉米育种研究,依然是冷门领域。

省内,既无产业基础,又无科研底子;省外,玉米种业市场早已群雄逐鹿,竞争愈演愈烈。在缺乏先发优势的情况下,转投陌生领域,似乎有点异想天开。一开始,李刚也有这样的顾虑。但通盘考察普通玉米种业现状后,他树立起了信心——

没有先发优势,但可以挖掘先天优势。

众所周知,海南三亚四季如春。每年冬季,全国各地的育种家远道而来,追光逐热,开展南繁育种。但其实,福建也是育种家们向往的圣地。这里地处我国东南沿海,拥有典型的亚热带海洋性季风气候,雨热同期,高温高湿,台风等气象灾害频发。这样的气候条件,对农业生产而言,有时是不利因素;但对育种材料鉴定、筛选来说,却是不可多得的优势。

“越是复杂多变的环境,越能筛选出天赋异禀的育种材料。”李刚说,农作物容易因高温高湿滋生病害。南方锈病、纹枯病、穗腐病等玉米常见病害,在福建常年高发。如果一个育种材料在这样恶劣的条件下久经考验,依然屹立不倒,一定拥有出类拔萃的抗病能力。除了高抗病性材料,福建的气候条件还有利于筛选耐高温、耐涝、抗倒伏等育种材料。此外,福建地处温带与热带之间的过渡区,南北育种材料都能在这里正常生长。

没有先发优势,但可以创造后发优势。

作为全国最大的夏玉米产区,黄淮海地区玉米年种植面积超2亿亩。这里也因此成为育种家们千方百计争取的市场。历史上,当地曾诞生过“郑单958”“先玉335”等年种植面积达千万亩级别的大品种。近年来,玉米产业对品种提出了更多要求,品种市场面临新一轮洗牌。

其中,抗南方锈病是黄淮海玉米品种的新标配。南方锈病是一种可通过空气传播的真菌病害。玉米一旦染病,先是叶片上出现黄斑,而后蔓延周身,随之成片枯死,轻则减产,重则绝收。从名字不难看出,这是一种地域性病害,过去民间也有“锈病不过黄河”的说法。然而,由于气候变化,极端天气频现,南方锈病大有北上之势。仅2015年,黄淮海地区南方锈病发病面积就近8000万亩,近半玉米受灾。产业端的变化,直接传导到育种端:一些曾经的明星品种,因不抗南方锈病迅速被市场淘汰;同时,也给更多高抗病新品种进入黄淮海市场创造了机会。

厘清内部优势和外部形势后,李刚得出结论:福建做普通玉米育种,还是有搞头的。

从零起步,解决多项难题

2015年,福建省农科院生物技术研究所开始组建团队,开启普通玉米育种实践。对于这个年轻的团队而言,这是个从零起步、重新建构的过程,无异于“在白纸上画画”。在白纸上画画,画艺、画题、画笔缺一不可。相对应地,涉足一个全新的育种领域,至少要解决育种技术、育种方向、育种材料三大难题。

育种技术,问题不大。

玉米是最早利用杂种优势的农作物,育种理论与育种手段相对成熟。李刚团队从事水稻育种研究多年,育种经验可以嫁接到同为禾本科植物的玉米上。除了传统育种手段,他们所在的生物技术研究所,已开展多年单倍体育种、分子标记辅助育种、基因编辑、全基因组选择育种等现代育种技术研究与应用。

育种方向很明确:为温带玉米植入热带“芯”。

根据血统不同,玉米种质资源通常被划分为热带与温带两大类。二者各有优势和短板:一般来说,热带种质耐旱耐高温,抗性强,品质好,但生育期长,适应性不广,籽粒脱水慢;温带种质丰产性好,生育期短,适应性广,灌浆快,籽粒易脱水,但抗病性较差。

温带玉米品种是黄淮海地区的主流。近年来,该地区高温热害、干旱胁迫、雨涝渍害、阴雨寡照等极端天气轮番登场,南方锈病、青枯病、穗腐病等病害层出不穷,传统品种备受挑战。取长补短,为温带玉米注入热带血缘,是品种改良的重要方向之一。

巧媳妇难为无米之炊,育种材料是育种家的立身之本。

玉米本是舶来品,起源于遥远的美洲大陆,在大航海时代走向世界各地,400多年前才进入中国。既非原产地,育种研究又起步较晚,中国玉米育种材料相对缺乏。有限的优异种质资源分散在全国各地育种单位,半路出家的李刚团队决定走协作共享的路子。

2015年开始,他们陆续与贵州省农科院旱粮研究所、河南农业大学、河南鹤壁市农科院、河南新乡市农科院、内蒙古农科院等国内玉米育种头部单位建立合作关系,广泛开展资源交流。其中,老朋友贵州省农科院旱粮研究所拥有丰富的热带玉米种质资源;河南鹤壁市农科院则是玉米育种领域的老牌力量,其代表作“浚单20”曾是黄淮海地区的当家品种,累计推广面积超3亿亩。

技术掌握了,方向确定了,材料具备了,此后便是漫长的育种实践。

目前,玉米生产上使用最广泛的是单交种。所谓单交种,就是用两个基因型纯合的自交系作为亲本,组配出杂交组合。“黄金棒696”的父本“MD121”由李刚团队自主育成。

“我们从贵州省农科院旱粮研究所引进了玉米群体Suwan-Iodent的混合花粉。”团队成员、福建省农科院生物技术研究所研究员胡昌泉说,Suwan-Iodent是旱粮研究所自主构建的温热玉米群体。该群体是温热血缘优势互补的产物,兼具植株形态紧凑、抗倒性强、抗逆性好等特点。

之后,团队将来之不易的混合花粉与自主育成的骨干自交系杂交,收获杂交种子,再播种第一代杂交种子,继续收获种子。由于性状分离,第二代杂交种子长出来的玉米千奇百怪,形态各异。但它们每一个都是潜力股。育种工作者们要做的,就是从中筛选出最拔尖的选手,让它们一代接着一代不断自交,使基因型趋于纯合,最终定型为生产上可用的亲本。经过6代选拔,“MD121”终于从最初的2万多单株中脱颖而出。

紧接着,就是关键的测配工作——为父本寻找最好的母本。经过海量配对,由河南农业大学提供的自交系“T4565”与“MD121”最门当户对。它们的孩子就是“黄金棒696”。

协作共享,集聚创新合力

“黄金棒696”在4000多个组合中拔得头筹。为验证其综合实力,育种团队在福建、云南、河南等地开展多年多点鉴定。结果不负众望,证实其是多项全能选手,堪称玉米界的“六边形战士”:高产、多抗、耐逆、优质、广适、易制种、长势好。

“面对青枯病、穗腐病、南方锈病等夏播区主要玉米病害,‘黄金棒696’均表现出‘抗’到‘高抗’级别。”福建省农科院生物技术研究所副研究员颜静宛说,近3年高温热害、强降雨等极端天气频发,该新品种依然稳定结实。在西北地区制种,其潜力亩产可达到500公斤以上。

2022年,河南宝景农业科技有限公司在看到“黄金棒696”优异的田间表现后,便一见倾心,当即决定支付定金。目前,该品种已进入第二年区域试验与生产试验阶段,预计明年可通过国家黄淮海区品种审定,进而大面积推广。

福建省种子总站站长赵杰樑表示,近年来,福建坚定不移践行大食物观,实施种业振兴行动,组织四轮种业创新与产业化工程,积极开展农业优势品种育种攻关,以“黄金棒696”为代表,福建普通玉米育种这张白纸,正不断填充新元素,画面日益丰满。

2019年,福建省农科院生物技术研究所与河南鹤壁市农科院联合选育的新品种“浚单678”,成功转让给种业龙头安徽隆平高科种业有限公司;2023年,“闽玉683”通过国家东南区品种审定,成为福建首个国审普通玉米品种;2024年,“宝景520”与“黄金棒696”同时实现百万元级别大额成果转让;今年,以自育自交系“MD121”为父本组配的两个强优势组合,进入安徽隆平高科种业有限公司绿色通道试验,不久将通过审定……

在没有先发优势的情况下,福建玉米何时实现步步突围?李刚认为,关键在于“走出去”。

走出去,协作共享。

“和全国各地的育种单位、种业企业广泛建立紧密的合作关系,充分共享育种材料,交流市场信息,探讨育种思路。”李刚说,种业创新不能画地自限,只有整合多方面的优势资源,才能集聚创新合力。

去年,他所在的福建省农科院生物技术研究所,与贵州省农科院旱粮研究所、河南新乡市农科院、河南鹤壁市农科院等单位,共同组建玉米南北育种团队。每个育种季定期召开线上线下讨论会,日常交流育种心得,分享各自最好的种质资源,相互鉴定育种材料……共享和交流是这个团队的主题。李刚希望,能够构建更高水平更广泛的育种协作平台,汇聚更多育种科研力量,完善资源共享与利益分配机制。

走出去,开拓市场。

种业首先要服务于本土产业,但又要跳出本土面向更广阔的种业市场。福建“八山一水一分田”,属于农业小省,全年粮食播种面积仅1000多万亩,市场容量有限。反观黄淮海地区,仅夏种玉米规模便超过2亿亩。对于育种家而言,立足本土,面向全国乃至海外市场,才能真正选育出具有竞争力的大品种。

事实上,不仅仅是玉米领域,近年来福建育种家不约而同地走向全国主产区,推进福建品种与全国农业产业深度结合。福建省农科院水稻研究所面向广袤的黑土地,发挥育种技术优势,与黑龙江省农科院联合育成优质粳稻新品种“闽龙1号”,解决了黑龙江省第一积温带优质品种缺失、综合抗性不强等问题。目前,该品种已在黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古等地多点示范种植,未来有望大规模推广。

福建玉米的突围之路仍在继续。聚焦全国玉米产业痛点与需求,李刚希望选育出更多耐密植、适宜机械粒收、矮秆、抗性更强的新品种,让福建品种真正成为具有市场号召力的大品种。

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福建大力推进分子育种技术基础研究与应用。图为福建省农科院科研人员正在进行聚合酶链反应试验。福建日报记者 张辉 摄

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除了普通玉米,福建鲜食玉米育种近年来也不断取得新突破。图为建瓯玉米丰收。 魏永青 摄

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位于建瓯市东游镇的万亩玉米示范基地 魏永青 摄

责任编辑:周冬