葛選良

（內(nèi)蒙古民族大學 農(nóng)學院，內(nèi)蒙古 通遼028043）

作物育種學是我國農(nóng)業(yè)院校和綜合性大學農(nóng)學院農(nóng)學專業(yè)的核心課程之一［1].作物育種學由總論與各論組成，二者不可分割.經(jīng)過長期的教學、科研和生產(chǎn)實踐研究，作物育種學形成了具有我國特色的科學理論與技術(shù)體系，在推動我國作物生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)發(fā)展方面作出了巨大貢獻.當前，隨著我國農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略和生態(tài)文明建設(shè)政策的實施以及新時期農(nóng)業(yè)科學及國內(nèi)外農(nóng)業(yè)科學理論與技術(shù)的飛速發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)營模式快速轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式，使得當前作物育種學的教學內(nèi)容相對落后于新政策的導(dǎo)向和新技術(shù)的實施與推廣.新形勢下，如何調(diào)整和充實農(nóng)學專業(yè)作物育種學課程的教學內(nèi)容，以適應(yīng)我國國家戰(zhàn)略政策的導(dǎo)向和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)發(fā)展的需求，是當下農(nóng)學專業(yè)課程教學改革亟待解決的關(guān)鍵問題之一.

本文立足于適應(yīng)當下我國國家戰(zhàn)略政策的新導(dǎo)向和現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的新形式，以農(nóng)學專業(yè)課程作物育種學各論的玉米育種學為例，通過分析新形勢下玉米育種學教學內(nèi)容面臨的問題，探討玉米育種學教學內(nèi)容的創(chuàng)新，以期提高作物育種學的教學效果，進而為適應(yīng)我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需求的應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建提供一定的理論參考.

1 新形勢下作物育種工作所面臨的問題

1.1 種質(zhì)資源遺傳基礎(chǔ)狹窄限制玉米新品種選育

玉米是我國第一大作物，2019年我國玉米年播種面積約為6.19億畝，總產(chǎn)量約為2.61億噸［2].目前，我國生產(chǎn)中急缺穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、廣適、多抗的突破性玉米新品種.我國玉米育種科研、教學起步相對較晚，玉米種質(zhì)資源相對匱乏且遺傳基礎(chǔ)相對單一，玉米育種教學、科研水平亦相對較低.同時長期忽視種質(zhì)資源的利用和創(chuàng)新研究，使玉米新品種選育很難取得突破性進展.尤其是作為玉米育種學重要的組成部分，我國特種玉米育種科研和教學的歷史更短，糯玉米、甜玉米和爆裂玉米等特種玉米種質(zhì)資源更少，遺傳基礎(chǔ)更單一.特種玉米新品種同樣要求具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、多抗、廣適的特性，同時要具備營養(yǎng)品質(zhì)高、口感風味好、適于加工等特性，因此特種玉米育種新品種選育的難度更大.

1.2 轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)對玉米育種目標提出新要求

為適應(yīng)國家農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)的發(fā)展需求和化肥、農(nóng)藥零增長的任務(wù)需求的新形勢，玉米生產(chǎn)中亟需一批資源高效型玉米種質(zhì)和品種，如氮高效型、光高效型、水分高效型、宜籽粒機收型等.此外，隨著國家農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革政策的實施以及滿足“糧頭食尾、糧頭工尾”的生產(chǎn)需求，同時延伸玉米產(chǎn)業(yè)鏈條，生產(chǎn)中亟需一批專用型特種玉米種質(zhì)資源，如富硒型、高維生素E 型、高黃質(zhì)型［3]、高葉黃素型、高葉酸型的甜、糯玉米種質(zhì)資源，普通玉米糯質(zhì)化種質(zhì)資源和宜機收型爆裂玉米種質(zhì)資源等.因此，適應(yīng)國家戰(zhàn)略需求，以市場需求為導(dǎo)向，以提升玉米功能性品質(zhì)為目標，加快對專用型特種玉米種質(zhì)資源的創(chuàng)新與利用，創(chuàng)新專用型特種玉米品種選育，加大專用型特種玉米新品種繁育和推廣力度，是推動我國玉米產(chǎn)業(yè)與國際市場接軌，促進農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收的重要途徑.

1.3 產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用滯后限制玉米新品種的推廣應(yīng)用

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化是農(nóng)業(yè)發(fā)展、農(nóng)村振興和農(nóng)民富裕的根本出路.目前，我國玉米生產(chǎn)中推廣種植的品種以高產(chǎn)型品種為主，優(yōu)質(zhì)、專用型品種的推廣應(yīng)用面積較小，急需進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整.玉米是集糧、飼、加工多用途于一身的功能性作物，用途廣泛且適于深加工.目前，我國普通玉米產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用總體好于甜玉米、糯玉米、爆裂玉米，但加工企業(yè)數(shù)量過多，加工成本高，加工質(zhì)量參差不齊，市場無序競爭嚴重.而特種玉米生產(chǎn)加工基地少，生產(chǎn)和供給能力小，資金投入較少，生產(chǎn)條件較差，抗災(zāi)能力不強，遠遠滿足不了生產(chǎn)需要.因此，提升不同類型玉米產(chǎn)業(yè)化水平，實現(xiàn)玉米生產(chǎn)專業(yè)化、加工機械化、質(zhì)量標準化，是保證糧食生產(chǎn)和其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要保障.

2 新形勢下作物育種學教學內(nèi)容創(chuàng)新的探討

2.1 增加生物信息學基本原理與技術(shù)內(nèi)容

當今，生物信息學作為交叉新興學科，發(fā)展迅猛.隨著轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組等組學的興起和高通量實驗技術(shù)的發(fā)展，生物信息學的理論與技術(shù)得到極大的補充與豐富［4-5].新形勢下，伴隨著各類學科的融合發(fā)展，生物信息學的理論與技術(shù)勢必會極大豐富，與此同時必將反促不同學科的融合交叉.當前，玉米育種以傳統(tǒng)的輪回選擇、復(fù)合雜交、回交、二環(huán)系選育等常規(guī)育種的理論與技術(shù)為基礎(chǔ)，輔以化學誘變技術(shù)、生物技術(shù)、航天誘變等現(xiàn)代作物育種理論與技術(shù)，通過強化對優(yōu)良性狀的定向選擇，聚合眾多有利性狀，進而實現(xiàn)品種綜合性狀的創(chuàng)新，并應(yīng)用于新品種選育.對于玉米育種學而言，教學中加入生物信息學的內(nèi)容旨在讓學生能夠正確運用生物信息學方法輔助研究農(nóng)作物改良和育種，使其提高農(nóng)學相關(guān)分子生物學實驗的設(shè)計和分析的能力.因此，玉米育種學教學內(nèi)容中應(yīng)及時向?qū)W生講授生物信息學的新進展和國內(nèi)外生物信息學發(fā)展動態(tài)，如遺傳圖譜和基因圖譜構(gòu)建、BSA 定位技術(shù)和GWAS 分析等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)育種前沿技術(shù)與發(fā)展方向，將有助于豐富學生在未來工作時的研究手段，有助于提高學生的科研創(chuàng)新能力［6].

2.2 增加植物表型組學理論與技術(shù)內(nèi)容

目前，我國互聯(lián)網(wǎng)軟件和大數(shù)據(jù)行業(yè)飛速發(fā)展，軟件工具和智能算法已具備為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工和銷售各環(huán)節(jié)提供支持的基礎(chǔ).植物表型組學通過集成自動化平臺裝備和信息化技術(shù)手段，獲取多尺度、多生境、多源異構(gòu)植物表型海量數(shù)據(jù)，形成植物表型組學大數(shù)據(jù)，系統(tǒng)深入地挖掘基因型-表型-環(huán)境型內(nèi)在關(guān)系，揭示特定生物性狀的形成機制，極大地促進作物分子育種與高效栽培的進程［7-8].隨著植物表型組學理論與技術(shù)的發(fā)展，玉米育種中表型組學理論與技術(shù)的應(yīng)用逐漸增多.目前，通過運用精準的表型測量工具可對玉米全生育期（幼苗-種子）進行群體中玉米單株表型，如小區(qū)苗數(shù)、苗勢、生育期、株高、穗位高、葉面積、病株數(shù)、倒伏率等的鑒定，同時可通過軟硬件結(jié)合實現(xiàn)穗部性狀精確考種.因此，在玉米育種學教學內(nèi)容中融入植物表型組學理論與技術(shù)，有助促進學科間交叉融合，拓展學生思維和激發(fā)學生創(chuàng)造力.

2.3 增加特種玉米育種理論與技術(shù)內(nèi)容

玉米是可加工程度高、產(chǎn)業(yè)鏈延伸長的多功能糧食作物.目前，玉米精深加工產(chǎn)品在3500種以上，涉及多個領(lǐng)域，與人們生活息息相關(guān).特種玉米分為蠟質(zhì)型、甜質(zhì)型和爆粒型.目前，我國特種玉米的種植格局為南甜北糯，中部均沾，年播種面積在133萬～150萬hm2，其中，甜玉米（普通甜玉米、超甜玉米）年種植面積在33萬～45萬hm2，主要集中在廣東?。慌从衩祝r食糯玉米、粒用糯玉米）年種植面積100萬～105 萬hm2，黃淮海夏玉米區(qū)和北方春玉米區(qū)均有分布；爆粒型玉米（球形花型、蝶形花型、球蝶混合型）年種植面積在2.0 萬～3.5萬hm2，主要分布在東北和新疆部分地區(qū).而與普通型玉米相比，特用型玉米具備更大的多次加工增值潛力.在新的政策形勢下，特種型玉米生產(chǎn)和加工的前景極為廣闊.因此，在玉米育種學教學內(nèi)容中加入甜玉米、糯玉米和爆裂玉米等特種玉米育種理論與技術(shù)內(nèi)容，對于豐富玉米育種學教學內(nèi)容，加強學生理論基礎(chǔ)，拓寬學生就業(yè)渠道都具有重要意義.

2.4 增加飼用玉米育種理論與技術(shù)內(nèi)容

隨著我國人民生活水平不斷提高，膳食結(jié)構(gòu)有了明顯改善，肉、蛋、奶已經(jīng)成為必不可少的食物.中央及地方各級政府對保障副食供應(yīng)高度重視，在歷年中央一號文件中均有明確指示.2020年中央一號文件指出，穩(wěn)定糧食生產(chǎn)，深入實施優(yōu)質(zhì)糧食工程，以北方農(nóng)牧交錯帶為重點擴大糧改飼的規(guī)模，推廣種養(yǎng)結(jié)合模式，同時指出加快恢復(fù)生豬生產(chǎn)，支持奶業(yè)、禽類、牛羊等生產(chǎn)，引導(dǎo)優(yōu)化肉類消費結(jié)構(gòu)［9].2018 年8月，非洲豬瘟疫情使我國的生豬存欄量銳減，致使我國豬肉價格飆升.國家對此高度重視，經(jīng)過多方面調(diào)整和部署，2020年生豬存欄量預(yù)計可達2000萬頭以上.此外，我國肉牛、奶牛、羊、肉雞、蛋雞、鴨、鵝和肉兔的飼養(yǎng)量也一直在上升.可以預(yù)見，我國未來對優(yōu)質(zhì)飼料的需求將顯著增加.飼用玉米利用上聯(lián)種植業(yè)，下聯(lián)養(yǎng)殖業(yè)，輻射帶動農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)，是實現(xiàn)一、二、三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的新的重要領(lǐng)域.因此，在玉米育種學教學內(nèi)容中加入飼用玉米育種理論與技術(shù)內(nèi)容，對于豐富玉米育種學教學內(nèi)容，夯實學生理論基礎(chǔ)，促進一、二、三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展都具有重要意義.

2.5 增加玉米商業(yè)育種理論內(nèi)容

與跨國公司（孟山都、先鋒等）相比，我國玉米育種科研水平和種業(yè)創(chuàng)新能力均處于發(fā)展的初期階段，亟需創(chuàng)新育種模式，實現(xiàn)以新技術(shù)集成應(yīng)用為基礎(chǔ)的工程化和產(chǎn)業(yè)化育種發(fā)展模式.商業(yè)育種通過資源高度整合，形成符合企業(yè)管理、市場需要的產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈，其最大的特點就是根據(jù)企業(yè)的資金、市場、發(fā)展目標確定育種目標，其中每位育種家（育種科研人員）只是產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈某一環(huán)節(jié)中的一員，這極大地提高育種效率，從而實現(xiàn)與市場的無縫對接.因此，在玉米育種學教學內(nèi)容中融入玉米商業(yè)育種的思路，講述其管理理念、基本條件、設(shè)計流程等玉米商業(yè)化育種理論內(nèi)容，對于提高學生玉米理論基礎(chǔ)、拓寬就業(yè)渠道、提升我國玉米育種效率具有重要意義.

3 結(jié)語

高等院校不同專業(yè)的課程教學內(nèi)容應(yīng)緊跟新形勢下國內(nèi)外相關(guān)科學技術(shù)領(lǐng)域的最前沿動態(tài)，同時培養(yǎng)和不斷提升學生的創(chuàng)新能力和實踐技能.增加生物信息學、植物表型組學、特種玉米育種、飼用玉米育種和玉米商業(yè)育種等作物育種學課程內(nèi)容，有助于拓展學生學科視野，激發(fā)學生創(chuàng)造力，使其能夠從玉米育種理論、方法和技術(shù)流程等方面更好地把握玉米育種的方向和發(fā)展趨勢.綜上，創(chuàng)新作物育種學教學內(nèi)容，進一步豐富和發(fā)展作物育種學理論內(nèi)容，對新農(nóng)科建設(shè)背景下現(xiàn)代農(nóng)業(yè)復(fù)合型應(yīng)用人才的培養(yǎng)具有重要意義.