圖為趙久然在實(shí)驗(yàn)室研究玉米新品種。（作者供圖）
編者按 黨的二十屆三中全會(huì)提出，當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期是以中國式現(xiàn)代化全面推進(jìn)強(qiáng)國建設(shè)、民族復(fù)興偉業(yè)的關(guān)鍵時(shí)期。中國科協(xié)科普部聯(lián)合新華網(wǎng)、科普時(shí)報(bào)社，特邀院士專家，暢談科技強(qiáng)國。本期“科普話強(qiáng)國”欄目，帶領(lǐng)讀者走進(jìn)北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究所，探尋玉米“芯”路歷程。
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科普話強(qiáng)國
種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，種子是基礎(chǔ)。作為我國第一大糧食作物，玉米年產(chǎn)量占全國糧食總產(chǎn)量約四成。因此，一粒小小的玉米種子，關(guān)系到國人飯碗與國家糧食安全。
玉米按用途分為三大種類
我國玉米種植范圍非常廣，主要產(chǎn)區(qū)有四個(gè)，即東北和華北春播玉米區(qū)、黃淮海夏播玉米區(qū)、西北春播玉米區(qū)，以及西南玉米區(qū)。玉米每年總產(chǎn)量近3億噸，是我國總產(chǎn)量最高的糧食作物。
從用途上看，玉米可分為三大種類。第一類是籽粒用玉米，主要用于飼料和工業(yè)加工原料，或直接用作口糧和食品原料等。在我國，這類玉米種植面積最大，每年種植6.5億畝左右。第二類是青貯玉米，在成熟前將秸稈連帶果穗一起收獲，切碎發(fā)酵后，用作牛羊等草食牲畜的基礎(chǔ)飼料。第三類是鮮食玉米，即采摘收獲和食用鮮嫩果穗或籽粒的玉米。市場上所說的“水果玉米”指的就是鮮食玉米，包括糯玉米、甜玉米、甜加糯型玉米等；常見的紫玉米、黑玉米等鮮果穗玉米也都屬于鮮食玉米。目前，我國已成為全球最大的鮮食玉米生產(chǎn)國和消費(fèi)國。
培育良種是萬里挑一的過程
種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，每粒種子都有數(shù)萬個(gè)基因，決定著產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等各方面的性狀。玉米良種對(duì)增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率已達(dá)到40%以上。
一個(gè)好的鮮食玉米新品種，除了各方面性狀優(yōu)良外，從生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)角度看，還要符合“三好”標(biāo)準(zhǔn)：好種植，普通玉米怎么種它就可以怎么種；好吃，受到廣大消費(fèi)者認(rèn)可和歡迎；好銷售，市場渠道暢通，農(nóng)民種的玉米都能夠及時(shí)銷出去。
但要培育一個(gè)各方面都優(yōu)秀的玉米品種，談何容易。新品種選育是一個(gè)漫長、繁雜的過程?？蒲腥藛T要將具有不同優(yōu)點(diǎn)的玉米材料通過雜交，讓基因重新組合產(chǎn)生大量性狀變異，將適合生產(chǎn)需要的好材料鑒選出來，培育出能夠穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良自交系親本，再進(jìn)一步培育雜交品種。培育出好的雜交品種是一個(gè)萬里挑一的過程。
此外，與種業(yè)強(qiáng)國相比，我國玉米育種工作起步較晚。打好種業(yè)翻身仗，就要開展種源“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)。當(dāng)前不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、新手段，為育種工作提供了新理念與技術(shù)支持。目前，我們很多育種工作正在運(yùn)用全基因組選擇和多組學(xué)的大數(shù)據(jù)理念，方興未艾的人工智能技術(shù)也是非常有力的助手，我們正研究如何更好把它用到未來的科研育種工作中。
建立玉米品種“分子身份證”庫
良種培育出來，就要種子產(chǎn)業(yè)化和示范推廣，大面積應(yīng)用。
早年下鄉(xiāng)蹲點(diǎn)期間，經(jīng)常見到農(nóng)民買到假種子，導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)。那時(shí)我就萌生了研發(fā)一種檢測技術(shù)，能快速準(zhǔn)確鑒定種子真?zhèn)危S護(hù)農(nóng)民權(quán)益的想法。于是，我們研發(fā)了玉米標(biāo)準(zhǔn)DNA指紋構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)，并形成指紋數(shù)據(jù)庫。目前已有10多萬玉米品種樣品有了“分子身份證”。
DNA指紋庫相當(dāng)于品種的身份識(shí)別系統(tǒng)，根據(jù)種子樣品的“分子身份證”，既能鑒定種子本身，又可以追溯其父代，數(shù)以萬計(jì)的種質(zhì)資源都可通過指紋庫進(jìn)行檢測鑒定和分類。
有了這項(xiàng)技術(shù)，能快速準(zhǔn)確辨識(shí)玉米種子真假與純度，保護(hù)農(nóng)民權(quán)益，防止品種侵權(quán)，保護(hù)育種工作者的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。此外，通過比較玉米新品種與已有品種的區(qū)別大小，為衡量科研育種工作的創(chuàng)新程度提供依據(jù)。DNA指紋庫還為玉米品種審定、種子信息更新與種子質(zhì)量管理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
目前，這項(xiàng)技術(shù)已在行業(yè)廣泛應(yīng)用，除玉米種子外，水稻、小麥等幾十種作物也都開始使用，為我國種業(yè)健康有序發(fā)展提供了科技支撐。
（作者系北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米首席科學(xué)家）
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