编者按 2020年我国粮食总产值比上年添加113亿斤，完成“十七连丰”。据我国农科院发布的数据，在栽培面积削减的状况下，我国粮食产值仍完成年年增产，这一减一增背面是科技的力气，其间良种培养是至为要害的一环。本报将分门别类地介绍各种作物的育种状况，带你了解它们背面的生物育种故事。

  玉米是我国最重要的粮食作物之一，玉米的自给率可达95%以上。我国农业主管部门首要负责人不止一次地表明，玉米根本自给是我国粮食安全的底线。“玉米之所以能做到粮仓里装我国粮、耕地里种我国种，依靠的是科技进步与立异。”玉米育种专家、我国农业科学院作物科学研讨所（以下简称作科所）研讨员黎亮在承受科技日报记者采访时表明。

  惯例育种技能周期长、优秀亲本自交系挑选率低，很难在短时间内选育出所需求的种类。近年来，单倍体育种、分子符号辅佐育种、基因修改育种等生物技能的使用，进步了玉米育种的功率，拓荒了玉米育种的新途径。

  “目前我国一切生态区的玉米种类推行都面临着世界竞争，首要的跨国公司都在我国展开了种类选育或市场推行。但我国玉米自育种类的栽培面积仍达90%以上，完成这个份额是很不简单的，是国内广阔育种者共同努力的成果。”黎亮说。

  多年前，我国玉米种类普遍存在单产水平低、耐密性差、抗病抗虫才能弱等缺陷，严峻约束了我国玉米的产能。一起我国玉米种质资源相对匮乏，极大地约束了对高产耐密抗病虫才能强的玉米种类的选育。

  为了处理这个“硬骨头”，作科所黄长玲研讨员团队广泛收集国内外优秀玉米种质资源，悉心研讨，充分使用分子符号技能辅佐玉米种质资源立异，历经23年，先后育成耐密性好、产值高、适合栽培规模广的玉米新种类“中单808”和“中单909”。

  黎亮介绍，“中单808”在西南区域推行后，该区域玉米栽培密度进步30%（每亩添加1000株），产值增幅高达39.3%，成为西南区域主导玉米种类。“中单909”在我国黄淮海玉米区试种期间，均匀亩产比黄淮海主推种类“郑单958”增产5.1%，在全国高产潜力研讨试验中，更是创造出亩产1376公斤的高产纪录。

  继“中单808”和“中单909”之后，作科所玉米研讨团队并没有停步。他们持续朝着新的育种方针尤其是当时的高优质绿色方针展开研制攻关，整合各项育种技能，进行资料创制和种类选育，并取得了可喜的开展。

  他们还构建了以密植增穗增产、高质量集体构建、病虫害绿色防控、机械粒收与全程机械化作业、秸秆还田为主的玉米密植高产全程机械化绿色技能系统，2020年创亩产1663.25公斤新纪录，再次改写我国玉米高产纪录。

  此外，“十三五”期间，作科所团队还育成了“中单123”“中单685”“中玉303”“中单111”等10个高产抗逆宜机收新种类，为进步我国玉米产值作出了奉献。

  俗话说“巧妇难为无米之炊”，生物育种的第一步便是需求有育种资料，而且需求知道这些资料里是否含有契合种类需求的优秀基因。“因为我国并非玉米的起源地，玉米种质资源不管丰厚程度仍是水平凹凸，都与一些国家存在必定距离。”黎亮说。

  黎亮介绍，作科所建立了我国玉米种质资源的安全维护系统，安全保存了3万余份种质资源。而且牵头完成了对主产区2000份玉米种质资源的要害性状（如抗旱、抗病、氮使用功率、抗倒、籽粒脱水速率等）点评，阐明晰我国玉米种质资源遗传多样性特性，为种质资源的高效使用打下了根底。

  生物育种离不开根底范畴的研讨与打破，尤其是基因组学的开展以及要害基因的发掘与判定。这些根底研讨能从根本上进步育种功率。

  “在不清楚方针性状受哪些基因控制或调控之前，育种专家只能依靠于田间体现对种类进行挑选或筛选，而无法做到针对基因型的直接挑选。参阅基因组的构建大大加快了基因发掘的速度。”黎亮说。

  为此，我国农业大学完成了玉米自交系Mo17的高质量参阅基因组；北京农科院也构建了我国玉米主干自交系“黄早四”的高质量基因组图谱；我国农业科学院发布了根据1218个玉米自交系的第三代多态性数据。

  “在此根底上，科学家们克隆了多个重要农艺性状的基因，比方克隆了玉米生育期、株型建成、耐密、抗病相关的基因并阐明晰遗传机制，提醒了现代玉米育种过程中基因组挑选与遗传改善规则。这些研讨成果大大推动了分子符号辅佐育种向前开展。”黎亮说。

  “传统玉米育种中，假如想把某个优秀的基因交融到某个自交系中，需求将带着这个基因的资料和这个自交系进行杂交，然后通过不断自交或许回交的方法取得新的自交系。在不清楚哪个基因控制某种方针性状之前只能通过每个代代的田间体现进行挑选，假如能清楚哪个基因控制某种方针性状，则能够使用分子符号辅佐挑选。”黎亮说，尽管如此，这种传统形式依然耗时吃力，周期很长。

  而单倍体育种技能的呈现革新性地打破了这一传统育种形式。近年来，以生物诱导为根底的玉米单倍体育种技能，成为可与基因修改技能、分子符号辅佐育种技能相媲美的现代玉米育种三大核心技能之一。单倍体植株只含有一个染色体组，含有多个染色体组的是多倍体，包含玉米在内的许多物种都是多倍体。单倍体育种，是使用组织培养技能在多倍体植株花粉期取得单倍体，然后再对单倍体进行染色体组加倍，然后构成纯合自交系种类。

  黎亮表明，工程育种技能为进步育种功率供给了保证，其间的单倍体育种技能，最快可一年乃至7—8个月取得纯系，明显进步了育种功率，被誉为玉米育种的“高铁技能”。

  记者得悉，我国农业大学陈绍江教授团队环绕单倍体育种技能攻关20余年，在单倍体的高频诱导、高效辨别和高通量加倍3个核心技能环节均有了技能打破，然后使这项技能在我国玉米育种中得以推行使用。在单倍体的诱导机理方面，团队克隆了控制单倍体诱导的两个基因，并完成了单倍体技能向小麦、拟南芥等其他物种的开展，使得我国在这一范畴的研讨处于世界领先水平。

  基因修改技能是近10年来新式的颠覆性生物技能，具有变异清晰、安稳遗传、研制功率高与适用规模广等特色。该技能的呈现打破了传统玉米育种所遇到的瓶颈难题，极大地推动了现代玉米育种的开展。

  “通过多年不懈改善，根据细菌适应性免疫机制原理，我国科学家研制出了以RNA为辅导辨认单元、以核酸润饰酶为定点骤变活性东西酶的新一代基因修改技能系统。该技能系统能够对方针基因实施精准骤变或润饰，然后使育种专家取得所需的生物育种性状。”黎亮说。

  作科所谢传晓研讨员团队就在这一研讨范畴做了很多立异性的作业，使得我国在玉米基因修改育种的技能储备和世界水平坚持同步。

  团队使用基因修改技能对玉米育性基因的功用结构域进行了定点定向删去，然后创制了核不育系，并奇妙地使用基因修改技能使之与坚持系技能兼容，然后创制出控制型核不育坚持系种类。

  “用这种技能育成新种类后，在进行制种时不再需求人工或机械去雄，能够完成‘一步法’制种，降低了生产成本。”黎亮说。

  他表明，未来多项育种技能的有机交融将大大进步玉米育种的功率，构成新的工程化育种形式。