李文才　孫　琦　陳立濤　張發(fā)軍　于彥麗　趙　勐　孟昭東

（1山東省農業(yè)科學院玉米研究所，濟南250100；2山東省萊陽市種子公司，煙臺265200）

玉米商業(yè)化循環(huán)育種探討及實例詳解

李文才1孫琦1陳立濤2張發(fā)軍1于彥麗1趙勐1孟昭東1

（1山東省農業(yè)科學院玉米研究所，濟南250100；2山東省萊陽市種子公司，煙臺265200）

建構以企業(yè)為主體的商業(yè)化育種體系是深化種業(yè)體制改革，提高創(chuàng)新能力的核心內容。文章認為循環(huán)育種才能滿足商業(yè)化的需求，是構建商業(yè)化育種體系的技術基礎；同時以在魯單981基礎上循環(huán)改良育成的魯單9088為實例，詳細闡述了循環(huán)育種的思路、方法及建議。

循環(huán)育種；玉米；商業(yè)化育種

目前，我國在積極鼓勵公司成為種業(yè)創(chuàng)新的主體，商業(yè)化育種成為大家討論的熱點。為貫徹落實“國務院辦公廳關于深化種業(yè)體制改革提高創(chuàng)新能力的意見”［國辦發(fā)（2013）109號］文件精神，推進新型種業(yè)科技創(chuàng)新體系建設，科技部于2014年立項實施了“十二五”國家科技支撐計劃“主要農作物商業(yè)化育種技術研究與模式示范”項目［1］。《全國現(xiàn)代農作物種業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》明確提出，中國種業(yè)的發(fā)展要建構以企業(yè)為主體的商業(yè)化育種體系。

商業(yè)化育種體系由育種目標決策、種質資源利用、育種技術研發(fā)、生物信息處理、田間測試評價、生產與市場反饋等模塊組成［2］，完整的商業(yè)化育種體系要求各模塊協(xié)調高效運轉。關于商業(yè)化育種體系建設的論述已有較多文章發(fā)表，本文不再討論，下面僅就商業(yè)化育種體系中的育種模式和種質利用等技術問題進行討論。

1　循環(huán)育種才能滿足商業(yè)化育種的要求

1.1循環(huán)育種是高效的商業(yè)化模式，能保證連續(xù)出品種并且逐步提高為保證市場的需求，商業(yè)育種目標更加注重以市場需求為導向，優(yōu)先選擇具有更好商業(yè)化開發(fā)前景的品種組合，育成品種有明確的推廣區(qū)域和市場定位，針對性和指向性都很強［3-4］。商業(yè)化育種要求產品要穩(wěn)定連續(xù)的不斷更新，探索性、游擊性的育種模式顯然不能滿足要求，在保證雜優(yōu)模式正確的前提下循環(huán)提高的育種模式才能滿足商業(yè)化需要。

1.2循環(huán)育種是安全的育種戰(zhàn)略，有助于形成以我為主的核心模式，處于競爭的主動位置隨著國外公司進軍我國種業(yè)市場，他們帶來了大批先進的種質資源，吸收利用這些資源有助于我們育種水平的提高，但要提防患上依賴癥。如果把所有的精力和資源全部放在國外材料上，把自己原有的模式和材料舍棄，一旦我國植物新品種權保護條例由現(xiàn)在的78版本改為91版本后，我們將面臨無資源可用或繳納高額種質使用費的問題。因此，在民族種業(yè)戰(zhàn)術上要承認別人的先進，對于國外種質要積極利用，融入自己的種質中；戰(zhàn)略上提高自信心，利用已有種質形成自己的核心雜優(yōu)模式，處于競爭主動地位。

2　玉米商業(yè)化循環(huán)育種實例——魯單981的循環(huán)改良

魯單981曾是我國三大玉米主推品種（鄭單958、農大108、魯單981）之一，因其具有高產、抗病、廣適的優(yōu)點累計推廣8000余萬畝，并且?guī)有纬闪恕癙78599系統(tǒng)×塘四平頭系統(tǒng)”雜優(yōu)模式。雖然由于種植模式和種植習慣的改變，魯單981種植面積逐漸萎縮，但魯單981種質基礎及其雜優(yōu)模式是經過生產和市場檢驗的，圍繞其進行循環(huán)育種符合科學規(guī)律和市場需求。

2.1魯單981及其改良品種魯單9088特點分析魯單981是山東省農業(yè)科學院玉米研究所育成的優(yōu)良玉米雜交種。該雜交種于2002年獲得植物新品種權，2002年、2003年通過國家、山東、河南和河北省審定，2009年先后獲山東省科技進步一等獎、國家科技進步二等獎。魯單981具有高產、優(yōu)質、多抗、廣適等優(yōu)點，有效解決了玉米“大穗與禿尖”、“高產與優(yōu)質”、“大穗與早熟”等多個矛盾。魯單981的育成突破了原有雜種優(yōu)勢模式的局限性，綜合利用溫帶和熱帶、亞熱帶玉米核心種質，形成新的雜優(yōu)模式“P78599系統(tǒng)×塘四平頭系統(tǒng)”。

魯單9088（國審玉2012015、皖玉2013007）是山東省農業(yè)科學院玉米研究所自主選育的國審玉米新品種。魯單9088在保持魯單981優(yōu)質、高產、多抗、早熟等優(yōu)點的基礎上，對魯單981株高穗位較高、耐密性較差、子粒顏色等缺點進行了改良，使其更能滿足市場的需求。魯單9088在國家東南區(qū)試和安徽省區(qū)試中連續(xù)保持第1位，通過國家審定和安徽省審定后，正積極在山東省和河南省等鄰近省份引種。

實際上魯單9088就是以魯單981為基礎的循環(huán)育種，保持其產量高、適應性廣、抗病性好等優(yōu)點，針對其株高穗位過高、耐密性差和子粒顏色等缺點有目標地進行改良。改良實施方案如下。2.2母本玉米自交系齊319的改良——lx088選育以富含熱帶、亞熱帶種質的優(yōu)良自交系齊319為基礎，加入來自熱帶地區(qū)的優(yōu)良種質，通過多年的綜合選擇和配合力測定，育成了配合力高、綜合抗性強的玉米自交系lx088。

玉米最早起源于南美，是熱帶作物，溫帶玉米的栽培育種過程就是對熱帶種質不斷改良馴化的過程。熱帶種質中含有更多的抗性、優(yōu)質等優(yōu)良基因和變異，引進熱帶種質對于豐富種質變異、拓寬遺傳基礎能起到顯著的作用；但是，熱帶種質引入溫帶也會造成生育期過長、植株繁茂、光溫敏感等不良反應。因此，熱帶種質利用時要合理把握種質比例和選擇方向。

本團隊利用熱帶種質和齊319進行組配，對后代在濟南和海南兩地經過多代大群體的連續(xù)選擇，育成了比齊319株型更緊湊、株高穗位更低、綜合抗性更好，同時又保留了齊319對銹病、斑病等病害抗性的自交系，即lx088。

2.3父本玉米自交系lx9801的改良——lx03-2選育以（lx9801×昌7-2）為基礎材料連續(xù)自交多代于2003年育成了塘四平頭群自交系lx03-2。

塘四平頭群，或者叫黃改系，是我國本土變異形成的地方種質，是我國夏玉米區(qū)的骨干種質。黃淮海夏玉米區(qū)氣候復雜，地形多變，雨熱同期，積溫有限，且玉米生長季節(jié)經常有長時間的陰雨寡照天氣，導致玉米空稈、花粒、禿尖等問題時有發(fā)生，生育期稍長些的品種在這種年份往往不能正常成熟，從而造成該區(qū)玉米生產的不穩(wěn)定性。歷年的生產實踐表明，含有塘四平頭種質的雜交種在這些生長條件不利的年份，往往具有良好的表現(xiàn)。表明塘四平頭種質經過長期的改良進化，已成為該區(qū)域最具適應性的種質。

lx9801是山東省農業(yè)科學院玉米研究所以（H21× 掖502）為基礎材料連續(xù)自交多代選育而成的自交系。立足于黃淮海夏玉米區(qū)，以該區(qū)廣適性強的塘四平頭種質為主，導入旅大紅骨種質的優(yōu)良基因，選育集成國內兩大種質優(yōu)點的自交系。通過選擇合適的育種素材，經多年努力，育成了高配合力、高產、中早熟、多抗性、株型緊湊的優(yōu)良自交系lx9801。該自交系高效利用了國內外的玉米核心種質，立足于黃改系的改良，創(chuàng)造性地將旅大紅骨種質的優(yōu)良基因有效融入黃改系種質，該系具有三高（產量高、配合力高、高抗性）、三耐（耐密植、耐干旱、耐高溫）、一優(yōu)（綜合農藝性狀優(yōu)良）的鮮明特點，拓寬了黃淮海夏玉米區(qū)玉米育種和生產的種質基礎，形成了黃淮海夏玉米區(qū)新的骨干自交系。據不完全統(tǒng)計，直接利用lx9801已育成審定品種27個，其中國審品種6個。

昌7-2和lx9801是目前黃淮海夏玉米區(qū)應用最為廣泛的2個自交系，目前區(qū)試和生產上的塘四平頭種質多是利用這兩個系，或圍繞這2個代表性自交系進行的改良自交系。但是由于這2個自交系都含有塘四平頭種質外其他種群的成分，因此他們除具有塘四平頭種質的共性以外又有各自的優(yōu)缺點，具有一定的互補性?？蒲腥藛T將2個系統(tǒng)內高配合力自交系組成基礎材料，在保持lx9801的高配合力、較低穗位等優(yōu)點基礎上使其子粒顏色、抗性性狀得到改良，選育出新的玉米優(yōu)良自交系lx03-2。利用lx03-2已經育成魯單9032、魯單9056、魯單9066、魯單9067、魯單9088、魯單5103、天益青7096等7個新品種，還有一批組合在參試。

3　討論

每個企業(yè)處于的區(qū)域不同、市場定位不同，本文中的“P78599系統(tǒng)×塘四平頭系統(tǒng)”的雜優(yōu)模式不能適合所有企業(yè)的要求。每個企業(yè)應根據自己的區(qū)域條件和種質基礎，形成自己核心的雜優(yōu)模式，將種質分為父本列和母本列，在父本列和母本列內分別進行循環(huán)改良，保持雜種優(yōu)勢的基礎上提高產品的水平。

受科研體制、科研條件和審定制度等影響，本團隊從魯單981到魯單9088的改良經歷10年時間，顯然循環(huán)周期過長。為滿足市場需求，商業(yè)化育種應采取更高效的管理模式、更新的育種技術來縮短選育時間，提高品種更新效率。

品種選育只是商業(yè)化育種體系中的一個環(huán)節(jié)，成熟的育種體系需要研發(fā)、測試、推廣、服務等多個環(huán)節(jié)形成合力才能適應市場的要求，因此有效的育種模式和優(yōu)秀的種質資源只是商業(yè)化育種體系的技術基礎，成熟高效的育種體系還需要各個環(huán)節(jié)共同推進。

［1］科技部.科技部積極推進農作物商業(yè)化育種工作.（2014-10-09）［2016-05-23］.http：//www.gov.cn/xinwen/2014-10/09/content_2761448.htm

［2］中國種子協(xié)會赴美考察團.關于美國農作物種業(yè)的考察報告.中國種業(yè)，2012（2）：3-8

［3］李洪杰，趙晉銘，張小燕.大豆商業(yè)化育種的探索與實踐.中國種業(yè)，2015（1）：28-30

［4］張成亮.深化科企合作，提升商業(yè)化育種水平.中國種業(yè)，2013（5）：16-17

山東省現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系玉米遺傳育種崗位專家（SDAIT-02-04）；山東省良種工程種質資源創(chuàng)新利用項目

孟昭東

2016-05-23）