作者:张晴丹 来源:中国科学报 发布时间:2021/2/23 10:03:45
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“万里挑一”选育玉米好品种

 

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赵久然(右二)与团队育种骨干成员在试验地观摩鉴评京科968等杂交种。北京市农林科学院玉米研究中心供图

气温回暖,春玉米播种的脚步近了,全国多地农民开始忙着新一年的农活,春播地区正在提前购买玉米种子。玉米品种繁多让人眼花缭乱,一款多抗广适、高产优质的玉米品种脱颖而出,市场非常火热。

这便是由北京市农林科学院玉米研究中心排除万难选育出的玉米新品种京科968,并实现良种良法配套和大规模产业化应用,增产潜力大,为粮食增产和农民增收提供了重要科技支撑。

国际竞争来势凶猛

粮食安全与种子密不可分,种子是源头,是基础。玉米是全球及我国总产最高、种业市值最大的作物,有着非常重要的意义。

“然而,我国玉米杂优模式单一、种质基础狭窄、模仿育种突出等问题限制了发展。并且,本世纪以来,国际种业巨头相继进入我国参与玉米市场竞争,势头凶猛,占据比例大。我国玉米品种在高产优质方面与国际种业巨头有较大差距。”农业农村部玉米专家指导组组长、北京市农林科学院研究员赵久然在接受《中国科学报》采访时指出。

不仅如此,在生产上对绿色增产、节本增效以及玉米品种性状方面提出了更高的标准和要求。“主要体现在抗病虫节药、耐干旱节水、耐瘠薄节肥等。”赵久然说。

针对这些情况,科研人员把目标定在要选育出能与国外品种相抗衡同时又能满足实际生产需要的自主创新优良品种上。

“有两个品种引起了我们的注意,一个是国内推广面积最大的主栽品种郑单958,具有适应性好、抗逆性强的优点;一个是2003年引入中国的外来品种先玉335,高产优质、籽粒脱水快。”北京市农林科学院研究员王元东告诉《中国科学报》。

这两个品种具有各自的优点又都有缺点和不足之处,课题组找到了重要突破口——把国内外两种优点众多的品种相结合,可以实现互补。

“高大严”选育新方法

一个品种的选育过程要经历很多个环节,第一步就是种质的创制,选育优良自交系。这是培育出经得起大面积以及各种生态条件生产实践检验的品种的基础。“重在组配,难在选系”。

“于是,我们确立了黄改群种质‘多抗广适’与国外优新种质‘高产优质’相结合的组配思路,率先鉴选并利用外引新种质X1132x选育出系列优良自交系,形成新的核心种质群‘X群’。”赵久然说。

在这个过程中,课题组采用一种“高大严”的自交系选育新方法,即“高密度”“大群体”“严选择”。

赵久然介绍,“高密度”指的是提高早代选系群体密度,增强选育自交系抗逆性。改变传统育种每亩3000多株的低密度选系法,将材料种植密度提高到6000多株每亩,加大环境胁迫,强化选择压力,从而选育出抗逆性更强自交系。

“大群体”则是增大选系群体规模,实现在大群体中优中选优。以往一些育种人员是从几十棵至几百棵群体中挑选,而本课题组将S1选系群体的植株数量上升到万株规模,实现从“百里挑一”到“万里挑一”,增大选中优良个体概率。

“严选择”是指严格选择标准,坚决淘汰生产中可能导致严重减产隐患的不良性状。“我们在各选系世代变换不同生态环境,扩大对生态区和生产条件适应性。”赵久然举例,比如第一代在东北春玉米主产区吉林选系,第二代在黄淮海夏玉米主产区河南选系,第三代在春、夏玉米交汇带的北京选系,第四代在海南热带南繁育种基地选系,第五代在我国主要繁制种基地甘肃进行易制种性状鉴定和测试,经受的考验越多,适应性和抗逆性越强。

王元东介绍,课题组基于优新种质X1132x所构建的基础群体,按照“高大严”方法,创制选育出京724、京725、京4055等20多个母本自交系;基于3个优良黄改群自交系所构建的基础群体,创制选育出京92等6个父本自交系。为高产优质、多抗广适强优势杂交种组配奠定了坚实材料基础。同时,他们还探索出一种新的杂优模式“X群×黄改群”,使杂交种的组配选育成功率大幅度提高。

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京科968早春播耐低温,出苗整齐生长茁壮。   北京市农林科学院玉米研究中心供图

最终培育的突破性品种京科968,集“高产优质、多抗广适、易制种”于一体。国家品种试验近百个点次平均比对照增产10%以上,并创出亩产1362.07公斤机械实收籽粒高产纪录。主要品质指标均达国标一级,对大斑、丝黑穗及茎腐等5种主要病害均达中抗以上,高抗玉米螟,对红蜘蛛等害虫具有广谱抗性,并对干旱、盐碱、瘠薄、寡照等多种逆境有良好耐抗性。

创科企联合体,加快产业化应用

2011年,京科968通过国家审定。为了更好地推向市场,课题组采用科企合作的方式,创建“1+N”科企联合体,“牵手”中种集团、德农种业、登海种业、屯玉种业、现代种业等7家国内骨干种子企业,加快产业化应用。

“我们不仅仅是转让品种,还为企业全程提供技术保障和支持,配套制种技术、栽培技术,并每年对企业进行技术指导,向农民大规模开展培训。”赵久然表示,已实现制种大面积亩产超过600公斤,种子质量达国标一级,其中发芽率达95%以上,为全面实现精量播种和节本增效等绿色生产提供良种和技术支撑。

“目前,京科968成为我国当前年推广面积超过2000万亩、累计推广超过亿亩的主导大品种,增产粮食100多亿公斤,被农业农村部连续多年遴选为主导品种。”赵久然介绍。

在现有基础上,课题组仍在不断对该品种进行“优种提升”,增加其科技含量。比如通过母本京724的雄性不育和“三系”配套,已经实现大规模玉米雄性不育制种的应用,比起以往大部分采用人工去雄的手段,现在快速实现母本雄性不育,制种过程中大大节省成本,也消除了因去雄不及时跑粉自交所导致的质量隐患,提高种子质量。

“接下来,我们还会对这个品种进行‘升级’,把生产上表现出的小缺点作进一步完善和改良,以促进这个品种发挥更大潜力。”王元东说。

“品种培育,贵在持续创新,要源源不断地选育出更多更好更符合生产和市场需求的品种。”赵久然说。课题组选育和推广的玉米品种数量已连续多年居全国前列。仅2020年最新通过国家审定的玉米品种就50多个,得到众多合作企业和广大农户的认可和赞誉。

 
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