玉米多控不育技術在原理和技術路徑上，比國外類似技術更先進和安全，生物安全風險降低兩個數(shù)量級以上，確保未來大面積應用時，風險更低，效果更好。

吳鎖偉 課題研究團隊成員

“洪范八政，食為政首”，解決好中國十幾億人口的吃飯問題，始終是治國理政的頭等大事。種子是農業(yè)的靈魂，更是農業(yè)的“芯片”。要為我國農業(yè)高質量發(fā)展提供優(yōu)良的種子，高水平的培育和高質量的繁育不可或缺。

科技日報記者從科技部中國農村技術開發(fā)中心獲悉，國家重點研發(fā)計劃“七大農作物育種”成果“良種繁育共性關鍵技術研究與示范”取得了顯著成效和關鍵突破，建立了玉米多控不育技術體系和作物通用型顯性不育技術體系，創(chuàng)制了遺傳穩(wěn)定的隱性和顯性核不育系，實現(xiàn)了對國外同類技術的超越和創(chuàng)新，填補了相關領域的空白。同時，兩項共性關鍵技術已開展了一定規(guī)模的大田生產試驗示范，未來大面積產業(yè)化后，將支撐我國良種繁育的產業(yè)升級。

加快制種產業(yè)向技術密集型轉變

長期以來，我國對于種子繁育的科技支撐，特別是“兩雜”作物的雜交種制種過程中的科技支撐力度始終不足。例如，當前玉米等異花授粉作物的制種過程中缺乏穩(wěn)定不育系，勞動力成本逐年遞增；良種繁育與制種基地信息化水平不足；親本繁育、制種效率與產量偏低。

這些問題困擾著我國良種繁育產業(yè)的高質量發(fā)展。為此，國家重點研發(fā)計劃有針對性的支持了“良種繁育共性關鍵技術研究與示范”課題，目的是通過北京科技大學、中國水稻研究所、浙江大學、北京市農林科學院信息中心和湖北省農業(yè)科學院等優(yōu)勢單位的聯(lián)合，進行良種繁育環(huán)節(jié)關鍵共性技術的攻關及示范應用，為獲得優(yōu)良的農作物種子提供新技術和新模式，進而為提升我國種子繁育技術競爭力，加快制種產業(yè)由“勞動密集型”向“技術密集型”提供科技支撐。

植物雄性不育是指在高等植物中，雄性器官發(fā)育異常，不能產生有功能的雄配子（花粉），但雌性器官發(fā)育正常，能接受正常雄配子而受精結實，并能將該不育性遺傳給后代的現(xiàn)象。雄性不育系在作物雜交育種和制種中作為母本，不用人工或機械去雄，因而可以降低人工成本，提高雜交育種和制種效率。

作物雜種優(yōu)勢利用以三系法和兩系法為主，然而，以細胞質不育為核心的玉米三系法，由于胞質單一，存在資源利用率低、抗病抗逆性差等重大缺陷，兩系法受溫度、光照等環(huán)境因素影響較大，生產存在風險。

“因此，建立核基因控制的遺傳穩(wěn)定、安全高效的作物不育化制種技術，是良種繁育領域的迫切需求，也是本課題研究的重點和難點?！闭n題負責人，北京科技大學生物與農業(yè)研究中心主任萬向元教授在接受科技日報記者采訪時介紹。

技術攻關、成果示范應用“兩步走”

面對如此迫切的需求和攻關難點，課題的攻關過程主要分為兩個階段，一是技術攻關階段，二是成果示范應用階段?！霸诩夹g攻關階段，課題開創(chuàng)性地建立了國際先進、國內領先的玉米多控不育技術和作物通用型顯性不育技術，申請并獲得了多項知識產權保護，同時課題進行了這兩項技術的產業(yè)化應用價值評估，為產業(yè)化示范應用做準備。在課題技術成果示范應用階段，課題集成水稻離田場地基質育秧技術、小苗淺栽機插技術，結合自研的水稻長效顆粒肥，形成了一套適合水稻的機械化輕簡栽培技術，并已進行產業(yè)化示范應用。”課題研究團隊成員安學麗教授說。

利用基因互補、熒光篩選、除草劑篩選和花粉失活等技術策略，將生物技術與傳統(tǒng)育種相結合，課題建立了作物不育化雜交育種和制種技術體系。

研究人員克隆了玉米核雄性不育關鍵基因，建立了玉米隱性核雄性不育技術體系（玉米多控不育技術）和作物通用型顯性不育技術體系，并以玉米為主要研究對象，開展了作物不育化育種和制種技術體系的產業(yè)化應用評價及示范。

“其中，玉米多控不育技術在原理和技術路徑上，比國外類似技術更先進和安全，生物安全風險降低兩個數(shù)量級以上，確保未來大面積應用時，風險更低，效果更好。”課題研究團隊成員吳鎖偉教授說。

研究團隊提出了水稻機插盤育秧理想株型指標體系和盤育秧株型發(fā)育調控生理機理，

研發(fā)了一種水稻盤育秧株型調控劑，將盤育秧—機插和生長素濃度生理效應相結合，既實現(xiàn)盤秧控苗促根，同時機插后促長早發(fā)，改變了以多效唑和烯效唑等矮壯素為主的水稻盤育秧調控劑；研發(fā)了基于功能區(qū)劃分的水稻育秧基質復配原理，并以此研發(fā)了一種水稻無土育秧基質。

以種業(yè)行業(yè)管理辦法和規(guī)則為依據(jù)，課題還構建了作物種子繁育基地信息化管理技術體系，完成作物種子繁育基地信息系統(tǒng)研發(fā)，系統(tǒng)獲得兩項計算機軟件著作權，并已實現(xiàn)上線運行，可為各種子繁育基地提供信息管理服務。

部分成果已開始規(guī)模化推廣

如今，課題研發(fā)的機插水稻育秧基質，已經用于實施水稻離田場地化基質育秧。

“相較傳統(tǒng)露天田間分廂機插盤育秧，該技術避免了營養(yǎng)土準備和田間病蟲危害等，減少了秧盤搬運次數(shù)和勞動強度，每畝減少用工70%以上，減少化肥和壯秧劑100%，勞動強度減輕60%。小苗機插移栽較傳統(tǒng)機插技術，可將水稻分蘗盛期提早7天左右，有效穗提高1.8個/叢，繁育稻種產量提高10%以上；秸混顆粒長效肥，可有效滿足水稻的生長發(fā)育和高產?！卑矊W麗說。

2019年，課題里集成的優(yōu)質高產水稻機械化輕簡栽培技術在浙江富陽基地進行了示范展示。利用該集成技術示范的水稻品種“深兩優(yōu)8012”，在前期機插密度不足的情況下，經專家現(xiàn)場機收實割驗收，4.5畝實收鮮谷3600公斤，折合標準含水量，實際稻谷畝產達735.23公斤。

在萬向元看來，課題取得上述關鍵突破，主要經驗可以歸納為兩點：一方面是構建了貫穿基礎研究、應用基礎研究、技術創(chuàng)新和應用示范于一體的研究體系。“良種繁育的各項關鍵問題看似是生產問題，但是究其源頭，涉及到了創(chuàng)新鏈的各個環(huán)節(jié)，例如雄性不育制種技術體系，既面臨源頭基因資源匱乏、機理解析不清晰的問題，也面臨著技術體系原創(chuàng)性設計等關鍵攻關，同時也要兼顧未來大面積實施的效果和產業(yè)化的成本等諸多因素?！比f向元說。

因此，課題從一開始就構建起了基礎研究、應用基礎研究、技術創(chuàng)新和應用示范的融合貫通體系，不斷強化各個環(huán)節(jié)的緊密銜接，實現(xiàn)關鍵技術的快速突破。

另一方面是強化關鍵技術的示范應用?！罢n題從一開始，就定位了既要頂天也要立地的實施思路，除了不斷追求國際領先的原創(chuàng)性技術突破之外，也不斷加大技術轉移轉化力度。項目執(zhí)行期內，不少的研究成果均已經實現(xiàn)了產業(yè)化推廣，例如水稻育秧技術、制種基地信息化管理技術等，都已經開始了規(guī)?；膽??！闭n題研究團隊成員李翔研究員說。

課題的研究工作雖然在“十三五”取得了一定的進展，但是課題研究團隊也認識到，很多技術受限于政策、成熟度等諸多因素，尚待進一步研發(fā)、完善和轉化。

“‘十四五’研究團隊接下來將重點開展兩方面的工作，一是完成部分以基因編輯等技術為基礎的新一代制種技術的科學監(jiān)管程序，力爭‘十四五’能夠實現(xiàn)規(guī)?；漠a業(yè)應用。二是進一步通過技術創(chuàng)新，做精做深制種環(huán)節(jié)的質量控制關鍵技術流程，支撐高品質種子的生產，從種子質量環(huán)節(jié)，嚴把種業(yè)安全關。”萬向元說。