編者按

    玉米現(xiàn)在已經(jīng)成為我國(guó)的第一大農(nóng)作物，年播種面積在5.5億畝左右，每年需要雜交玉米種子11億公斤。雜交制種的產(chǎn)量直接影響著我國(guó)糧食安全，而雜交種的質(zhì)量直接影響著品種的聲譽(yù)，高質(zhì)量的種子是保證玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要生產(chǎn)資料。

    正如雜交水稻作為一項(xiàng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高新技術(shù)成果，其研究成果的推廣應(yīng)用，對(duì)中國(guó)乃至世界產(chǎn)生了廣泛而又深遠(yuǎn)的影響。然而，即便是1976年雜交水稻大面積在全國(guó)推廣種植時(shí)，平均畝產(chǎn)量也就不過(guò)500公斤左右。其育種技術(shù)從三系配套到兩系雜交，再到超級(jí)稻育種，攻克了一個(gè)又一個(gè)育種和制種難關(guān)，最終創(chuàng)造了百畝方畝產(chǎn)1026.7公斤的新紀(jì)錄。由此可見(jiàn)，科技是第一生產(chǎn)力，尖端技術(shù)對(duì)種子質(zhì)量和作物產(chǎn)量的提高起著關(guān)鍵性作用。

高質(zhì)量種子如何煉就？

    郭仁峻 盧洪

    高質(zhì)量的種子是保證玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要生產(chǎn)資料，其產(chǎn)生是一個(gè)系統(tǒng)工程，是親本種子繁殖、生產(chǎn)技術(shù)研究、大田制種、種子加工以及貫穿始終的質(zhì)量監(jiān)控等所有流程都完美執(zhí)行的結(jié)果。了解國(guó)際上通行的種子生產(chǎn)過(guò)程，把握關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，先知先行者勝。

    親本種子：

    決定雜交種的純度

    在選育雜交種時(shí)，母本和父本分別來(lái)自兩個(gè)獨(dú)立的雜種優(yōu)勢(shì)群。母本群具有植株矮、果穗大、吐絲整齊、吐絲流暢、綜合抗性好等優(yōu)點(diǎn)，父本群具有植株高、花粉量大、散粉期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。這樣的父母本天生具備易制種、產(chǎn)量高的優(yōu)勢(shì)。

    當(dāng)一個(gè)雜交種表現(xiàn)優(yōu)秀，獲得上市許可的時(shí)候，育種家手里只有少量的親本種子，把這些種子分穗行進(jìn)行繁殖、鑒定，選擇整齊均勻的穗行混合收獲，產(chǎn)生了育種家種子。育種家種子是未來(lái)種子生產(chǎn)的親本源頭，是種子純度的初始決定因素。

    育種家種子交到生產(chǎn)部門后，經(jīng)過(guò)1代擴(kuò)大繁殖，獲得原原種，原原種在冷庫(kù)中可以保存多年。生產(chǎn)部門每年從原原種里面取出來(lái)一部分，經(jīng)過(guò)2代隔離繁殖，達(dá)到了大田制種需要的種子量，就可以進(jìn)行雜交種子生產(chǎn)了。原原種的質(zhì)量控制非常關(guān)鍵，在很大程度上決定了雜交種的純度，因此對(duì)每一批原原種的純度、凈度、發(fā)芽率要做嚴(yán)格檢測(cè)。

    生產(chǎn)研究：

    高效生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種子

    在開(kāi)始大田制種之前，種子生產(chǎn)部的科學(xué)家要進(jìn)行種子生產(chǎn)研究，目的是回答“如何在指定的制種基地高效地生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種子”。這種研究在雜交種上市之前就開(kāi)始了。對(duì)國(guó)內(nèi)的種子公司而言，最好的開(kāi)始時(shí)間是從區(qū)試第一年，并且最好在將來(lái)的制種基地進(jìn)行。在大規(guī)模制種之前，制種研究工作至少要進(jìn)行2個(gè)~3個(gè)季節(jié)。

    這些研究分幾個(gè)部分。一、親本的制種適合性，就是觀察記載父母本在制種環(huán)境下的雌雄穗發(fā)育狀況、花期差距和產(chǎn)量性狀。只有產(chǎn)量高、風(fēng)險(xiǎn)低、制種成本低的組合才會(huì)被批準(zhǔn)上市，并開(kāi)展進(jìn)一步的種子生產(chǎn)研究。二、制種技術(shù)研究。該部分的工作主要是詳細(xì)掌握一個(gè)品種父母本的特征、特性、花期、最佳播種時(shí)間窗口，以及對(duì)溫、光、水的反應(yīng)等因素，目的是為了調(diào)節(jié)父母本的播種期保證花期相遇、探討父母本的行比來(lái)保證產(chǎn)量、確定高產(chǎn)的種植密度和管理模式。三、制種技術(shù)的再優(yōu)化，研究通過(guò)改進(jìn)各種農(nóng)藝技術(shù)來(lái)進(jìn)一步提高產(chǎn)量、降低成本。

    大田制種：

    隔離和去雄一個(gè)不能少

    在掌握了足夠數(shù)量的親本和制種技術(shù)后，就可以安排大田制種了。這一階段的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)是隔離、去雄和栽培管理。

    隔離是為了減少外來(lái)花粉對(duì)制種田的污染，保證種子的純度。國(guó)際上對(duì)玉米種子生產(chǎn)的隔離距離要求是300米，國(guó)際種業(yè)公司都能嚴(yán)格按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)選擇、規(guī)劃和種植制種田。

    去雄是拔除母本的雄穗，保證只有父本才能在制種田散粉，生產(chǎn)出雜交種。這項(xiàng)工作的質(zhì)量取決于田間技術(shù)員的管理面積大小、責(zé)任心和管理能力。近幾年，大功率智能化去雄機(jī)在新疆發(fā)展較快，去雄機(jī)可以同時(shí)操作12行~16行，在每個(gè)去雄機(jī)械手上安裝紅外探測(cè)儀，以準(zhǔn)確掌握玉米雄花的高度。去雄機(jī)在收到雄花高度的信息后即時(shí)調(diào)節(jié)去雄機(jī)械手的位置，從而達(dá)到準(zhǔn)確去雄又不過(guò)分傷害父本植株的目的。

    雄性不育技術(shù)：

    種子企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力

    玉米制種時(shí)的田間去雄工作耗時(shí)費(fèi)力，去雄不完全或者不及時(shí)會(huì)影響種子純度，因此開(kāi)發(fā)新型的雄性不育技術(shù)對(duì)種子公司價(jià)值很大。美國(guó)先鋒公司經(jīng)過(guò)多年的研究推出了新的種子生產(chǎn)專利技術(shù)—SPT。傳統(tǒng)的玉米不育系是由細(xì)胞質(zhì)控制的不育系（CMS），其常用的T-CMS容易受到小斑病的感染而有很大的風(fēng)險(xiǎn)。在新型的SPT技術(shù)中，不育性由核基因控制，而其技術(shù)的核心是轉(zhuǎn)基因的保持系，該保持系含有一個(gè)可育基因、一個(gè)不育基因、一個(gè)花粉致死基因、一個(gè)來(lái)自金魚(yú)的熒光標(biāo)記基因，能夠產(chǎn)生兩種花粉：一種是可育的另一種是不育的。保持系自交后產(chǎn)生不育系和保持系，保持系攜帶有熒光標(biāo)記基因而呈現(xiàn)出紅色，不育系為正常的黃或淺黃色。在經(jīng)過(guò)特定設(shè)計(jì)的顏色分離機(jī)的篩選后就能夠把兩種種子區(qū)分開(kāi)來(lái)。該技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是由于不育系是普通的核不育系，不含任何轉(zhuǎn)基因成分，因此在與正常的非轉(zhuǎn)基因恢復(fù)系交配后產(chǎn)生的雜交種是非轉(zhuǎn)基因的種子。因此SPT技術(shù)是利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)來(lái)生產(chǎn)非轉(zhuǎn)基因種子的一個(gè)方法（當(dāng)然也可以用該技術(shù)來(lái)生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因種子）。SPT技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是種質(zhì)資源的保護(hù)。在制種基地只有恢復(fù)系和不育系，而沒(méi)有核心的保持系，這樣就可有效保護(hù)該品種的母本自交系不易流失。

    種子加工：

    提升品牌的有力手段

    種子收獲后就進(jìn)入了種子加工環(huán)節(jié)。種子加工是指從果穗進(jìn)廠到成品種子出庫(kù)，包含了眾多管理和技術(shù)要點(diǎn)。在此不能一一列舉，只講兩個(gè)對(duì)國(guó)內(nèi)種業(yè)公司來(lái)說(shuō)重要的技術(shù)：果穗烘干和種子包衣。

    果穗烘干就是直接把制種田收獲的果穗從地頭直接運(yùn)到工廠，用烘干設(shè)備迅速降低種子水分的過(guò)程。果穗烘干減少了農(nóng)戶脫粒造成的機(jī)械混雜、提早了種子進(jìn)廠時(shí)間、提高了加工效率。

    種子處理是提高種子質(zhì)量和價(jià)值的另一個(gè)秘密武器，可以改善種子的商品性，充分展示種子的增產(chǎn)潛力。國(guó)際種業(yè)公司密切關(guān)注國(guó)際農(nóng)業(yè)化工領(lǐng)域的研究進(jìn)展，通過(guò)專門的農(nóng)藝部門研究適合種植區(qū)的殺菌劑和殺蟲(chóng)劑配方，以及配套的種衣劑技術(shù)。種子處理已經(jīng)成為國(guó)際種業(yè)公司增加產(chǎn)品差異化、提升品牌的有力手段。

    質(zhì)量監(jiān)控：

    控制芽率和純度

    從親本種子繁殖，經(jīng)大田制種、種子加工，直到成品種子發(fā)運(yùn)出庫(kù)，在這個(gè)漫長(zhǎng)的種子生產(chǎn)流程中，質(zhì)量監(jiān)控是貫穿始終的流程。每一份親本種子、每一塊制種田、每一批收獲的雜交種子、經(jīng)過(guò)每步加工的種子都要經(jīng)過(guò)質(zhì)量監(jiān)控部門的質(zhì)量檢測(cè)，堅(jiān)決淘汰不合格的地塊和種子。

    芽率和純度是種子質(zhì)量的兩個(gè)核心指標(biāo)。

    國(guó)際種業(yè)公司的芽率檢測(cè)方法更簡(jiǎn)單、更規(guī)范、更容易重復(fù)，比國(guó)內(nèi)通行的沙盤(pán)法更可靠。除此之外，低溫發(fā)芽實(shí)驗(yàn)和加速老化實(shí)驗(yàn)比普通芽率檢測(cè)更嚴(yán)格、更接近大田實(shí)際。所以，國(guó)際種業(yè)公司的種子在生產(chǎn)中更耐惡劣環(huán)境、出苗更整齊。

育種技術(shù)讓制種變得更容易

    趙久然

    玉米品種的核心競(jìng)爭(zhēng)力主要體現(xiàn)在3個(gè)方面，第一個(gè)就是易制種，即制種技術(shù)簡(jiǎn)便易操作，并且制種產(chǎn)量高，容易保證各項(xiàng)質(zhì)量；第二是大田表現(xiàn)，高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、多抗、廣適；第三是籽粒商品質(zhì)好，產(chǎn)品銷路好。按照“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適、易制種”這樣一個(gè)總體育種目標(biāo)，選育出符合生產(chǎn)需求、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)、綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良的玉米大品種。其中，易制種是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，一定要在育種過(guò)程中考慮制種的問(wèn)題。

    選育自交系自身產(chǎn)量要高，特別是母本自交系產(chǎn)量一定要高，應(yīng)該在每畝500公斤以上。在當(dāng)前按粒包裝銷售的市場(chǎng)需求下，不但要有產(chǎn)量保證，更要注意母本的籽粒不應(yīng)太大（千粒重300克以下），穗粒數(shù)要多（每穗500粒以上）；父本應(yīng)比母本稍高，雄穗分枝多，花粉量大，活力強(qiáng)，散粉持續(xù)期長(zhǎng)。父母本花期要盡量相近，不應(yīng)錯(cuò)期播種時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以及不應(yīng)有過(guò)大的光溫反應(yīng)，以免容易導(dǎo)致花期不育；母本還應(yīng)熟期適宜，后期脫水速度較快，容易干燥，種子活力強(qiáng)；耐低溫萌發(fā)和拱土能力強(qiáng)。

    利用雙單倍體（DH）育種技術(shù)選育出的自交系親本，整齊一致性好，不易發(fā)生混雜退化，種性保持時(shí)間可更長(zhǎng)一些。利用DH技術(shù)，還可以對(duì)已經(jīng)混雜退化的親本進(jìn)行快速純化和優(yōu)化。

    雄性不育制種技術(shù)的利用。利用雄性不育制種技術(shù)可以節(jié)省人工抽雄的成本（每畝2人工，至少200元以上），并且還可提高種子質(zhì)量。機(jī)械去雄也可以降低人工成本，但目前購(gòu)置的進(jìn)口設(shè)備都價(jià)格高昂，還要求地塊大、土地平坦，同時(shí)對(duì)種植方式及整齊度等方面也有較高要求，并且還需要多次田間去雄作業(yè)以及人工輔助查找。相比來(lái)講，雄性不育技術(shù)更適合當(dāng)前需要，目前在生產(chǎn)上采用的主要是C型和S型細(xì)胞質(zhì)雄性不育制種技術(shù)。美國(guó)先鋒公司已經(jīng)研發(fā)利用核不育智能種子生產(chǎn)（SPT）技術(shù)等，我國(guó)也已開(kāi)始積極開(kāi)展核不育制種技術(shù)的研發(fā)和利用，目前也取得了很好的進(jìn)展。

    異交不親和技術(shù)的研究與利用。前不久，中國(guó)科學(xué)院遺傳發(fā)育所研究人員首先將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在糯玉米上，育成了我國(guó)首個(gè)異交不親和糯玉米品種，這項(xiàng)技術(shù)在制種上也有一定的利用價(jià)值和潛力。

    （作者系北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米中心主任）

玉米育種增速3倍

    玉米單倍體育種技術(shù)是一種快速獲得玉米自交系的新方法,其顯著特點(diǎn)是能大大縮短自交系的選育時(shí)間。利用常規(guī)育種方法一般要經(jīng)過(guò)6代～7代（3年～4年時(shí)間）,而利用單倍體技術(shù)只需2代（1年時(shí)間）就可以得到自交系。目前,該項(xiàng)技術(shù)在山東登海種業(yè)股份有限公司已做為主要的育種技術(shù)。

    2007年，登海種業(yè)與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)進(jìn)行玉米單倍體育種合作，由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)提供“高誘5號(hào)”誘導(dǎo)系及技術(shù)指導(dǎo)。目前，公司已建設(shè)單倍體育種技術(shù)平臺(tái)，年獲得自交800個(gè)。

    單倍體育種（haploidbreeding）是植物育種手段之一。即利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)（如花藥離體培養(yǎng)等）誘導(dǎo)產(chǎn)生單倍體植株，再通過(guò)某種手段使染色體組加倍（如用秋水仙素處理），從而使植物恢復(fù)正常染色體數(shù)。單倍體是具有體細(xì)胞染色體數(shù)為本物種配子染色體數(shù)的生物個(gè)體。          郭柏克