“團隊歷時15年,創(chuàng)制了玉米智能核不育制種技術,目前已在張掖、山西、新疆等多個雜交玉米制種基地進行了多年試驗,現(xiàn)已具備全面產(chǎn)業(yè)化的條件。這一技術的突破對于推動我國生物育種產(chǎn)業(yè)化、確保國家糧食安全具有深遠的意義。”日前,全國農業(yè)技術推廣服務中心在山西黎城舉辦的雜交玉米細胞核雄性不育制種技術觀摩培訓班上,中國農業(yè)大學教授賴錦盛向參會人員分享了這個好消息。
去雄是玉米雜交制種的關鍵環(huán)節(jié),直接影響制種質量與產(chǎn)量。但一直以來,人工去雄成本高,機械去雄普及率低等問題,成為玉米種子生產(chǎn)中的最大痛點。該項技術的應用可徹底免除田間去雄環(huán)節(jié),為解決產(chǎn)業(yè)難題提供了一項安全便捷的解決策略,在玉米制種領域開辟了先河。
徹底免除去雄環(huán)節(jié)
前沿技術落地引發(fā)產(chǎn)業(yè)變革
在山西省長治市黎城縣制種示范基地,田間父母本植株整齊排列,頂端雄穗形態(tài)差異明顯。與會人員頭頂烈日,深入田間考察制種效果。
“制種母本植株有雄穗但不產(chǎn)生花粉,可以看到雄性不育系材料表現(xiàn)非常穩(wěn)定。”四川天能璟秀生物科技有限公司負責人王赫揚撥開不育系母本雄蕊向眾人展示介紹,公司依托中國農業(yè)大學科研優(yōu)勢,研發(fā)智能核雄性不育技術,該項技術可徹底實現(xiàn)不育化,通過免除去雄環(huán)節(jié),減少去雄和花期管理的人工成本,也可避免機械去雄造成的葉片損傷,提升制種產(chǎn)量和雜交種純度。同時,從技術上降低了不育系制種母本的丟失風險,更好地保護育種單位權益。
“各地人工去雄成本略有不同,張掖在260~360元每畝,新疆在400元左右,以這塊示范田來看,預計制種產(chǎn)量能夠達到300公斤以上,節(jié)約的去雄成本基礎上,扣除制作不育系制種親本費用,所節(jié)約的制種成本還是很可觀的?!蓖鹾論P說。
近年來,公司利用研發(fā)出的SSMM-15雄性不育保持系轉化體,建立了雜交玉米隱性核不育制種技術體系,該體系整合了公司自主開發(fā)的親本育性形態(tài)標記方法、賴錦盛研發(fā)的核雄性不育技術和中國農業(yè)大學教授彭彥昆研發(fā)的種子分級加工技術。目前,該項玉米細胞核雄性不育制種技術于2023年、2024年連續(xù)兩年入選農業(yè)農村部農業(yè)“火花技術”成果庫。
從玉米制種產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來看,技術的應用可以推動玉米制種產(chǎn)業(yè)向高技術模式盡快轉型,并通過聚集各地區(qū)優(yōu)秀的代繁企業(yè),提高土地資源的利用率,實現(xiàn)玉米制種產(chǎn)業(yè)集約化、標準化、機械化、規(guī)?;l(fā)展。該項技術的產(chǎn)業(yè)化應用,可以保障種子企業(yè)和農民的基本權益,降低制種企業(yè)的去雄成本及管理成本,緩解制種基地投入產(chǎn)出矛盾,提高玉米種子質量,充分保證玉米生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性,保障國家糧食安全。
技術創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)需求深度融合
科技成果轉化跑出“加速度”
制種產(chǎn)業(yè)關乎農業(yè)用種安全,也是保障國家糧食安全的重要支撐。
在我國玉米制種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中,99%以上使用雜交種,而玉米雜交制種去雄是玉米種子產(chǎn)業(yè)最關鍵和最難控制的環(huán)節(jié)。
據(jù)統(tǒng)計,我國玉米制種田每年400萬畝左右,約90%以上制種田使用人工去雄,面對日益匱乏的勞動力資源現(xiàn)狀,人工去雄已成為嚴重制約玉米制種產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。
而機械去雄對田塊平整度、機械精準度要求較高,目前現(xiàn)有機械設備去雄率90%左右,仍需人工二次去雄,且機械對植株損傷嚴重,對產(chǎn)量影響較大。據(jù)全國農業(yè)技術推廣服務中心統(tǒng)計,除去雄外,玉米制種其他環(huán)節(jié)基本上實現(xiàn)了機械化,而目前我國玉米制種機械去雄率還不到20%。
通過玉米雄性不育制種技術利用,徹底免除去雄環(huán)節(jié),可大幅降低勞動強度和生產(chǎn)成本,提高制種效益,對于提升玉米品種綜合競爭力意義重大。
在制種田間展示現(xiàn)場,專家一致認為,智能雄性不育制種技術不僅實現(xiàn)了我國玉米雜交制種關鍵核心技術從0到1的突破,更打破了國外技術壟斷,彰顯了我國生物育種實力。
全國農業(yè)技術推廣服務中心黨委書記張曄指出,該項技術的研發(fā)應用,是科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展深度融合的典型案例,展現(xiàn)了產(chǎn)學研協(xié)同和成果轉化的“加速度”。掃除去雄這一項制約玉米制種全程機械化的關鍵難題,是種業(yè)領域新質生產(chǎn)力的典型代表,將推動制種生產(chǎn)方式革命性轉化,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化、集約化升級。
“目前玉米制種多數(shù)仍采用人工去雄的方式,既費事又費時,而且效率較低。希望這項技術迅速推向全國,走向世界,加速引領種業(yè)領域突破性變革?!敝袊こ淘涸菏筷悳馗B氏冉⒈狈骄统壍居N理論和技術體系,首次系統(tǒng)提出了水稻超高產(chǎn)育種理論的框架,填補了稻作研究領域的空白,會上,他對該項技術給予了高度評價,并表示十分期待。
“生物雜種優(yōu)勢的利用,是提高作物產(chǎn)量的關鍵。1975年雜交水稻研究成功,要利用雜種優(yōu)勢,就需要制種,而去雄是其中最為關鍵的環(huán)節(jié)?!睆氖码s交水稻育種研究多年的中國科學院院士謝華安頗有感觸。其培育的“明恢63”,解決了當時中國雜交水稻育種恢復系依賴進口的瓶頸問題,推動了我國雜交水稻品種的更新?lián)Q代。他表示,雄性不育技術作為雜交育種核心引擎,其在水稻領域的成功應用,推動了我國水稻產(chǎn)量提升60%以上?!斑@項技術具有很強的實用性和創(chuàng)新性,希望我國玉米產(chǎn)業(yè)在技術創(chuàng)新驅動下,取得長足進步?!?/p>
賡續(xù)弘揚科學家精神
雄性不育技術突破領跑國際前沿
技術破壁并非一蹴而就,而是源于對追求卓越、堅持不懈的科學家精神的發(fā)揚與傳承。
我國玉米雄性不育技術的發(fā)展過程可追溯至上世紀60年代。
中國工程院院士戴景瑞1963年開始從事玉米育種研究,研發(fā)出的核質互作細胞不育技術,曾在我國大面積推廣應用,并在玉米生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。在世界上首次用細胞工程技術闡明了C型不育性與?;胁⌒缘年P系,解決了相關技術難題,為我國玉米種業(yè)發(fā)展作出歷史性貢獻。
“但技術上還存在諸多難題需要攻克?!睆氖掠衩卓蒲?0余載,如今年逾90的戴景瑞,仍心系種業(yè)前沿。
從現(xiàn)今我國農業(yè)的發(fā)展趨勢來看,人工去雄方式阻礙了玉米制種產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為此,賴錦盛一直從制種技術上尋找解決辦法。
繼承戴景瑞的“衣缽”,歷時15年,賴錦盛帶領團隊攻堅克難,創(chuàng)制出玉米智能核不育制種技術。賴錦盛介紹,該項技術體系的建立,經(jīng)歷了數(shù)次迭代創(chuàng)新,集成了多項具有原創(chuàng)性自主知識產(chǎn)權的新技術、新方法,與細胞質雄性不育技術相比,這項技術還克服了核質互作雄性不育(CMS)種子摻混風險高、易受?;》N侵染、育性不穩(wěn)定等缺陷困擾。
“該項技術在領域內趕超國際先進水平,主要突破在于兩點:一是我們的標記更加簡單有效,二是開發(fā)第二道篩選環(huán)節(jié),能夠確保不育化率達到百分之百,保障制種安全?!辟囧\盛介紹,目前該技術體系的核心轉化體處于國內唯一、國際領先水平。
2022年至今,智能核不育制種技術已在甘肅、新疆、山西、吉林和海南等地多次開展規(guī)?;痉斗N植,達到母本100%雄性不育效果,可以實現(xiàn)雜交玉米制種生產(chǎn)全程機械化,有望成為推動我國玉米種業(yè)實現(xiàn)創(chuàng)新突破的新質生產(chǎn)力。
“這是我國,也是世界上自主研發(fā)的一項重要技術成就,相信將對玉米種業(yè)的發(fā)展作出更加矚目的貢獻?!贝骶叭饘夹g應用的前景十分期待。(祖祎祎)