以下文章來(lái)源于南北學(xué)苑 ，作者楊軍   

      上篇：西方科學(xué)  

      諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)或者化學(xué)獎(jiǎng)的獎(jiǎng)牌有一面是兩個(gè)站立的女子。站在中間的女子戴著面紗，旁邊刻著拉丁文NATURE，也就是英語(yǔ)中的Nature（自然）。站在旁邊的女子用手掀起NATURE的面紗看她的面容，旁邊刻的拉丁文是SCIENTIA，也就是英語(yǔ)中的Science（科學(xué)）。自然女神帶著面紗，不肯顯露真容，而科學(xué)則負(fù)責(zé)掀開(kāi)面紗一睹真容。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)和化學(xué)獎(jiǎng)獎(jiǎng)牌上的這一圖案，正是科學(xué)的象征。  

      西方科學(xué)的大傳統(tǒng)來(lái)源于古代希臘。古希臘人建立了以追求確定性知識(shí)和邏輯演繹體系為主要標(biāo)志的理性科學(xué)，而古代中國(guó)沒(méi)有，不是因?yàn)橹橇λ讲煌?、文字形態(tài)各異，而是因?yàn)樗鼈冇兄煌奈幕瘋鹘y(tǒng)。文化傳統(tǒng)的核心是人文理念。中國(guó)文化是典型的農(nóng)耕文化，人民與土地高度捆綁，因而是熟人文化、血緣文化、親情文化，以儒家為代表的中國(guó)精英文化以“仁愛(ài)”為理想人性，以“禮”為人文教化的手段。  

      希臘文化是海洋文化、游牧文化和商貿(mào)文化的混合體，遷徙成為常態(tài)，他們沒(méi)有發(fā)展出成熟而典型的農(nóng)耕文明，因而是生人文化、契約文化，以“自由”為理想人性，以“科學(xué)”為教化的手段。  

      中國(guó)文化有強(qiáng)調(diào)“學(xué)以致用”的傳統(tǒng)，而希臘學(xué)者強(qiáng)調(diào)為學(xué)術(shù)而學(xué)術(shù)、為知識(shí)而知識(shí)的非實(shí)用性，原因就在于，希臘人的科學(xué)本質(zhì)上就是自由的學(xué)術(shù)。  

      西方科學(xué)在哲學(xué)、數(shù)論、幾何學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)等領(lǐng)域的引領(lǐng)下，也催生了西方的近代和現(xiàn)代的科技革命，而中國(guó)近現(xiàn)代史是“救亡”和“啟蒙”的雙重變奏史。一個(gè)半世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)人民飽受欺凌、屈辱，對(duì)西方軍事科技及其背后的現(xiàn)代科技體系推崇有加，這是中國(guó)人“科學(xué)”觀念背后不可忽視的背景。  

      下篇：落后挨打，貧窮挨餓。  

      OPPO百億造芯夢(mèng)停止了，足以說(shuō)明半導(dǎo)體行業(yè)的不易，還好，國(guó)內(nèi)的華為、中芯國(guó)際、長(zhǎng)江存儲(chǔ)等芯片相關(guān)企業(yè)仍在迎難而上。就半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，不光需要固態(tài)物理理論的支撐，還需要生產(chǎn)工藝和高端儀器設(shè)備的加持。仙童半導(dǎo)體的8位年輕人“聚是一團(tuán)火，散是滿(mǎn)天星”的創(chuàng)業(yè)歷程，奠定了美國(guó)在半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)先地位。  

      當(dāng)下，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的話(huà)語(yǔ)權(quán)仍然在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家。在理論上，intel、IBM、比利時(shí)微電子研究中心，是納米電子和數(shù)字技術(shù)領(lǐng)域世界領(lǐng)先的研發(fā)平臺(tái)；在生產(chǎn)工藝上，intel、鎂光、臺(tái)積電和三星具有制造高端半導(dǎo)體的工廠；在高端儀器設(shè)備方面，阿斯麥、東芝、尼康和歐姆龍能夠生產(chǎn)高端的光刻機(jī)。  

      從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)聯(lián)想到玉米育種，在玉米育種上，基礎(chǔ)理論目前還沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的顛覆，基因的自由組合和分離規(guī)律可以用孟德?tīng)柖蛇M(jìn)行解釋。其它的輔助手段如單倍體技術(shù)、分子標(biāo)記輔助選擇、先進(jìn)的測(cè)試體系等，這些可以用資金累加的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。由此可見(jiàn)，玉米育種的核心還是落在了基礎(chǔ)種質(zhì)上。  

      玉米起源于美洲，美國(guó)在種質(zhì)資源上具有先天的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)企業(yè)也在重視種質(zhì)資源的積累，將來(lái)衡量企業(yè)的價(jià)值時(shí)，種質(zhì)資源的權(quán)重將會(huì)越來(lái)越大。如何在積累的種質(zhì)資源基礎(chǔ)上，選育更好的自交系并組配優(yōu)良的雜交種，是種業(yè)公司可持續(xù)發(fā)展的核心。  

      以下從質(zhì)量構(gòu)成、光合效率和能量分配、自交系選育和雜交種組配三方面介紹我對(duì)育種的理解。  

      質(zhì)量構(gòu)成  

      支配宇宙的四種基本力量分別是：引力、電磁力、強(qiáng)力、弱力。引力主要表現(xiàn)在宇觀尺度，是只有吸引力而沒(méi)有排斥力的長(zhǎng)程力，可以無(wú)限疊加；電磁力主要表現(xiàn)在宏觀尺度，來(lái)源于電荷，是一種有極性的長(zhǎng)程力；強(qiáng)力是強(qiáng)子之間相互作用的一種力，在其作用范圍內(nèi)，隨著距離的增大而迅速增強(qiáng)，也會(huì)隨著距離的減小而迅速減弱；弱力是四種基本力中作用距離最短的力，弱力只作用于夸克、電子、中微子等費(fèi)米子，而對(duì)光子、膠子等玻色子不起作用。  

      自交系的選育和雜交種的組配，最終目的是為了產(chǎn)量，那么產(chǎn)量從何而來(lái)？根據(jù)質(zhì)能方程E=mc2，質(zhì)量跟能量呈比例。在構(gòu)成物質(zhì)的粒子中，原子是由原子核和電子組成，原子核是由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子是由夸克組成。電子的質(zhì)量很小，質(zhì)子和中子的質(zhì)量基本來(lái)源于作用于其間的強(qiáng)力的能量，構(gòu)成它們的夸克的質(zhì)量只不過(guò)占了1%而已。例如，組成人體的物質(zhì)的質(zhì)量也不全是基本粒子的質(zhì)量，99%是作用于基本粒子之間的強(qiáng)力所帶來(lái)的質(zhì)量。  

      目前，生命活動(dòng)研究的最小單位停留在細(xì)胞水平，生物演化是在一定的物質(zhì)基礎(chǔ)上進(jìn)行的，它沒(méi)有糾結(jié)如何利用不同元素隱藏的強(qiáng)力能量，而是選擇了利用電子流，因此，一旦電子流停止，生命活動(dòng)也將戛然而止。如何優(yōu)化電子流，也就成為了育種最底層的代碼。  

      優(yōu)化電子流，提高光合效率和能量分配。  

      地球上生命賴(lài)以生存的能量來(lái)自太陽(yáng)，光合作用是能夠捕獲光能的唯一生物學(xué)途徑。進(jìn)行光合作用的生物可利用太陽(yáng)能合成復(fù)雜的碳化合物，這些分子中儲(chǔ)存的能量不僅可為植物細(xì)胞的活動(dòng)提供能量，還是地球上所有生命的能量來(lái)源。  

      葉綠素有一個(gè)類(lèi)卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)，中心配位鎂離子，還有一條長(zhǎng)的疏水性碳?xì)滏溛舶?，能將葉綠素錨定在光合膜上。類(lèi)卟啉環(huán)是葉綠素被激發(fā)時(shí)電子重排和未配對(duì)電子氧化或還原的場(chǎng)所。在最適宜波長(zhǎng)下，光化學(xué)反應(yīng)的量子效率接近100%，光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的效率約為27%，大多數(shù)被儲(chǔ)存的能量用于細(xì)胞生命活動(dòng)的維持，只有很少的能量轉(zhuǎn)化為生物量。如果以太陽(yáng)光的全光譜作為能源來(lái)計(jì)算，則轉(zhuǎn)化為生物量的能量轉(zhuǎn)化效率要低的多，C3植物約為4.3%，C4植物約為6%。  

      提高光合效率，可以從增加葉綠體個(gè)數(shù)、提高單個(gè)葉綠體功能、合理搭配不同葉綠素的含量等方面著手。查閱相關(guān)文獻(xiàn)，“沈137”是一個(gè)具有高光效的自交系，但高光效背后的深層機(jī)理還不清楚。“沈3336”是來(lái)源于“沈137”的自交系，在遼寧省有廣泛的應(yīng)用，我傾向于把“沈3336”放入父本群，通過(guò)降低“沈3336”的株高和穗位，選育出矮稈自交系“ZS3617”，“ZS3617”與Reid系的一般配合力高。 

圖1雜交種Reid系/ZS3617        圖2自交系ZS3617  

      能量分配涉及到同化產(chǎn)物的再分配，需要在產(chǎn)量和耐逆性?xún)煞矫嫦嗷f(xié)調(diào)，就是同化物劃分給耐逆性的比例。逆境因素可分為非生物逆境和生物逆境兩類(lèi)。非生物逆境有干旱、土壤貧瘠、溫度過(guò)低或溫度過(guò)高等。生物逆境有雜草、病原生物和害蟲(chóng)等。是否需要在一種作物中引入抗性，以及該作物的抗性品種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上栽培應(yīng)用，取決于當(dāng)?shù)啬婢车闹饕苁鞘裁?。以東華北玉米種植為例，近幾年的主要矛盾是播種期干旱、籽粒灌漿后期的灰斑病和大斑病。因此，在制定抗性育種目標(biāo)時(shí)，選育耐旱、抗灰斑病和大斑病就是主要目標(biāo)。  

      黃改系是國(guó)內(nèi)特有的種質(zhì)資源，具有耐旱耐鹽堿的特點(diǎn)，在選育耐旱自交系時(shí)，黃改系就是很好的供體。“ZS17Y”是來(lái)源于黃改系的自選系，配合力不理想，引入黃改系“J68”，構(gòu)建“ZS17Y×J68”，選育出自交系“ZS18E”，“ZS18E”對(duì)播種期干旱和灌漿后期的葉部病害具有很好的耐性，用“ZS18E”與自選系“12HD”組配的雜交種具有耐旱特點(diǎn)，2022年春播無(wú)有效降水條件下，與其它組合相比，出苗全，產(chǎn)量測(cè)試結(jié)果晉級(jí)。 

圖3雜交種12HD/ZS18E                            圖4自交系ZS18E  

      除低緯度材料具有抗病性外，“B8328”對(duì)葉斑病的抗性也很好，將“B8328”的抗葉斑病基因?qū)隝odent也能收獲喜悅。用“B8328×PH1CRW”選育出自交系“1501”，該自交系經(jīng)過(guò)多年鑒定，改善了“B8328”的粒腐，也能夠提高組配雜交種對(duì)灰斑病和大斑病的抗性。 

圖5雜交種（1109/1501）                      圖6自交系1501  

      自交系選育和雜交種組配  

      目前農(nóng)業(yè)研究所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，即作物改良需要完成的兩大艱巨任務(wù)：①以更快的速度提高增產(chǎn)潛力；②增強(qiáng)對(duì)生物和非生物脅迫的抗性。作物產(chǎn)量的形成來(lái)源于多方面的平衡，其中包括產(chǎn)量構(gòu)成因素的發(fā)展、作物同化作用與同化物運(yùn)輸、源與庫(kù)的協(xié)調(diào)。依靠向廣適和高產(chǎn)的農(nóng)藝背景中引入適宜的抗逆特性，可以提高作物遺傳改良的潛力。遺傳上的產(chǎn)量潛力與提高養(yǎng)分利用率及非生物脅迫抗性有關(guān)，憑借自身能力提高產(chǎn)量潛力同樣重要，而育種家最感興趣的是在合理的成本條件下縮小群體，從而得到理想的基因型。  

      育種目標(biāo)是整個(gè)育種過(guò)程的綱領(lǐng)，育種目標(biāo)的制定應(yīng)當(dāng)明確具體、主次分清、適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展，最終結(jié)合到品種組合。某地的土壤類(lèi)型、氣候條件在短期內(nèi)大幅改變的可能性較小，這個(gè)前提可以讓我們按照育種目標(biāo)，選育未來(lái)一定時(shí)期的自交系和雜交種。  

      自交系的選育，涉及到空間和時(shí)間兩個(gè)方面?？臻g方面包括種植地點(diǎn)，土壤類(lèi)型，氣候條件、播種方式等；時(shí)間方面就是演化，創(chuàng)造變異和選擇變異。如何創(chuàng)造變異和選擇變異？好的種質(zhì)是創(chuàng)造變異的前提，什么是好的種質(zhì)？就是優(yōu)點(diǎn)多，缺點(diǎn)少，并且優(yōu)點(diǎn)突出的材料。在好的種質(zhì)基礎(chǔ)上創(chuàng)造變異，選擇就相對(duì)簡(jiǎn)單了。  

      雜種優(yōu)勢(shì)模式的建立和不同血緣類(lèi)型的劃分，提高了種業(yè)公司研發(fā)的效率。外企在中熟和中晚熟的雜優(yōu)模式主要是：（B37或者B73類(lèi)）*（Iodent或者Oh07-Midland），Iodent作為父本時(shí)，雜交種的穩(wěn)產(chǎn)性較好；Oh07-Midland作父本時(shí)，雜交種的豐產(chǎn)性較好。Lancaster類(lèi)種質(zhì)在外企中利用比例在下降，而國(guó)內(nèi)由于“和育187”和“金慶707”的大面積種植，該類(lèi)種質(zhì)在東華北和西北的利用比例比較穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)種質(zhì)由于沒(méi)有系統(tǒng)地傳承研究，很容易育出一個(gè)新品種后出現(xiàn)斷代，失去連貫性。  

      基于以上事實(shí)，育種的起步，可以從不同材料的分類(lèi)開(kāi)始，通過(guò)大量測(cè)配，在本公司現(xiàn)有自交系的基礎(chǔ)上，找到合適的特殊配合力組合，先把產(chǎn)量搞上去。學(xué)習(xí)模仿熟練操作后，不僅可以把國(guó)內(nèi)的黃改系和旅系融合到合適的位置，還可以開(kāi)展雜交種的抗病性選育、矮化育種、不育系育種等其他細(xì)分項(xiàng)目。  

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