以下文章來源于農科智庫 ，作者北京市農林科學院
作者：齊世杰、趙靜娟、賈倩、顧亮亮、寇遠濤
單位：北京市農林科學院數據科學與農業經濟研究所、中國農業科學院農業信息研究所
玉米是我國第一大作物，是確保國家糧食安全的重要支撐。截止2022年，我國玉米種植面積約4307萬公頃左右，年推廣面積0.67萬公頃以上的雜交種不足1000個，我國玉米育種面臨遺傳基礎狹窄、優異種質匱乏、資源利用效率低下、技術轉化不高等問題。深入剖析玉米種業發展現狀和問題，對提升玉米種業的高質量發展，掌握關鍵技術，提高市場競爭力具有重要意義。
一
全球及主要國家玉米種業情況
（一）全球玉米生產增勢明顯，進出口貿易格局相對穩定
FAO 數據顯示，1980-2021 年，全球玉米種植面積從 12578 萬公頃增加至 20587 萬公頃，增幅達 63.67%；全球玉米年均總產量約 11.4 億噸，占全球糧食總產量的30%-35%，2011-2021 年，全球玉米總產量從 88777 萬噸增加至 121023 萬噸，增幅達 36.32%；自 2011 年以來，全球玉米單產水平持續增加，從 5.14 噸/公頃提高到2021 年的 5.87 噸/公頃，增長率達 14.2%。從世界主要國家來看，美國、阿根廷、巴西和烏克蘭一直占據全球玉米出口量排名前四，近幾年玉米出口基本保持穩定；日本、越南和韓國為進口前三位國家，進口比重相對比較穩定。
（二）主要國家重視種質資源保護和利用，加快推進新品種創制
一直以來，美國、印度以及國際玉米小麥改良中心（CIMMYT）非常注重種質資源的保護和利用。例如美國開展了拉丁美洲玉米項目（Latin American Maize Project，LAMP）、玉米種質改良（Germplasm Enhancement of Maize，GEM）等多項種質創新計劃，建立了完善的國家植物種質資源系統NPGS，搭建了功能強大的種質資源信息網絡（Germplasm Resources Information Network，GRIN），實現了 NPGS 成員單位相對獨立的網站互聯互通；利用簡化基因組測序技術（Genotyping by Sequencing，GBS）對保存的 2815 份玉米自交系（包括來自全球育種項目的材料）進行了全基因組水平的基因型鑒定。印度農業研究委員會國家植物遺傳資源局(ICAR-NBPGR)強調多層次的多邊合作，檢疫已成為印度植物遺傳資源的重點發展方向。CIMMYT開展的“種子探索計劃”，利用多樣性序列芯片技術完成了 2.8 萬份玉米種質資源的高通量基因型鑒定，為重要性狀的新基因挖掘和新種質創制提供了信息、材料和技術支撐。
（三）科學研究不斷深入，多種生物技術成功應用于玉米育種
全球玉米基因組數據持續增長。近年來，我國已構建了最大規模的玉米 EMS 突變體庫并對玉米 Mu 突變體庫進行了擴充，首次將 CRISPR/Cas9 系統用于玉米靶向突變體庫創制。此外，涉及產量、抗病以及抗旱、耐鹽漬、氮磷鉀利用等重要性狀的遺傳解析不斷深入。
美國商業化育種圍繞雜種優勢利用，通過種質擴增，改良了玉米耐密植性狀、提高了玉米雜交種的籽粒灌漿和脫水速度，克服了根系、莖稈、密植和灌漿、脫水等一系列機收障礙，滿足了玉米機械化收獲的需要。轉基因技術在玉米育種中的應用不斷深入。截至2023 年 12 月，國際農業生物技術應用服務組織（ISAAA）官網登記了 265 個玉米轉化體。目前，基因編輯技術已應用于產量、品質、抗性、育性等遺傳改良，并成功創制出高產糯玉米等新品種并實現產業化。分子標記技術應用廣泛，特別是以 SNP 為代表的第三代分子標記技術已應用于全基因組選擇領域。在玉米單倍體育種技術方面，先后克隆驗證了單倍體誘導基因，提高了單倍體誘導效率，建立了單倍體技術和全基因組選擇技術相結合的高效育種體系。近年來，美國先鋒公司創制了不育系雜交制種技術（Seed Production Technology，SPT），成功解決了細胞核雄性不育系的保持問題，并攻克了雄性不育種子的自動化分撿，突破了傳統細胞質雄性不育制種的局限，目前，SPT 制種已經在美國實現了商業化應用。
（四）全球玉米種業科技格局初現，市場壟斷加劇，跨國企業引領發展
在科學研究方面，形成以康奈爾大學、加州大學戴維斯分校、冷泉港實驗室、愛荷華州立大學、密蘇里大學哥倫比亞分校、斯坦福大學、明尼蘇達大學、威斯康星大學麥迪遜分校、喬治亞大學等為代表的科研團隊；在育種技術研發方面，隨著跨國種企新一輪整合，形成以拜耳—孟山都（德國）、陶氏—杜邦（美國）、中化+先正達（中國）、巴斯夫（德國）為首的四強鼎立時代，全球種業市場集中化程度更高。
以基因編輯為代表的新興生物技術，使育種定向改良更加精準便捷；以人工智能、區塊鏈、物聯網等為代表的新技術革命，為種業數字化創新升級奠定了基礎。在大數據方面，精準農業種植成為趨勢。跨國種企通過資源技術育種一體化，在玉米育種科技研發和種業市場份額上優勢顯著。
二
我國玉米產業發展現狀
（一）我國玉米生產增勢明顯，市場總體產需兩旺
據 FAO 數據統計，2011-2021 年，我國玉米種植面積從 336 萬公頃增加到 433 萬公頃，增幅達 23%；我國玉米總產量從 1929 萬噸增加到 2727 萬噸，增幅達 35.2%，至 2021 年，中國玉米收獲面積全球排名第一。自 2011 年以來，我國玉米單產水平持續增加，從 5.7 噸/公頃提高到 2021 年的 6.3 噸/公頃，增長率達 9.9%，年均增長率1.07%。中國近兩年的玉米進口量有明顯增加 ，2022 年的玉米進口量達到 2061.85 萬噸。
（二）種質資源保護與利用協調發展不平衡
目前我國農作物種質資源庫保有量達到 51 萬份，然而真正能在商業化育種中得到應用的種質資源不到 10％，有的作物甚至低至 3％。種質資源與育種親本之間的矛盾越來越突出。近 20 年來，通過國家或省級審定的玉米品種主要為先玉 335、鄭單 958 的衍生品種，玉米品種的遺傳相似度非常高。雜種優勢模式主要為瑞德/黃改和 SS/NSS，育種親本主要集中在鄭 58、昌 7-2、PH6WC、PH4CV 等玉米自交系，大量地方品種和熱帶種質束之高閣，導致已經審定的玉米新品種遺傳基礎日趨狹窄、同質化日益嚴重，在生產上抗風險能力不足。
（三）科技創新實力增強，成效顯著，產業化協同發展仍存在短板
我國玉米育種主體仍以科研單位和高等院校為主，近年來持續開展群體改良工作，并取得顯著成效，在外來種質資源利用方面取得新進展，采用轉基因和基因編輯技術創制高抗性玉米品種方面成果突出，同時還利用新技術提升育種效率，研發能力得到極大提升，但育種實力與美國相比還存在一定差距。種子企業作為玉米育種的新生力量，科技創新的積極性顯著提高，但受限于科研經費投入不足，科研團隊人才不足等問題，與跨國種企仍存在較大差距。因此，我國雖然在育種科技和產業化布局方面有突出成效，但產業化協同發展仍不足主流的農作物育種技術仍然停留在傳統育種技術階段，基因編輯、全基因組選擇技術等先進育種技術尚未形成工程化、商業化育種模式，急需加大科技成果的轉化力度。
（四）育種體系分工不明確，種企競爭能力不強
《關于加快推進現代農作物種業發展的意見》（國發〔2011〕8號）明確提出對科研院所和高等院校加大基礎性、公益性研究項目的投入力度，充分利用公益性研究成果，逐步建立以企業為主體的商業化育種新機制。目前大多數科研院所和高等院校是以農作物遺傳育種為主，基礎性、公益性的研究項目得不到重視；種子企業商業化育種體系建設仍處于起步階段，種子企業的研發投入不足，可持續性不強，造成種子企業核心競爭力弱，科企合作緊密度不夠，社會分工不明確。
三
我國玉米種業發展建議
（一）強化關鍵育種技術開發，激發科技創新活力
加快創新種質資源，通過采用國內外先進的技術手段改良種質；創新育種方法，采用生物技術育種與傳統育種相結合的方法，提高育種的效率和技術水平。通過多學科的相互結合促進種子產業科技創新并且積極推進種子產業發展水平的提升。通過配套產業基地平臺的構建與應用使玉米生物育種科技得到迅速轉化。充分發揮玉米產業技術體系的作用使種源關鍵技術得到不斷發展與創新，最終為種育種技術的提升起到關鍵作用。
（二）加強與國際種質資源交流，保障遺傳資源多樣性
目前國內外的種質資源引進愈發困難，共享交換將成為今后主要的渠道，因此要著重加強我國非原生農作物種質資源的國際交換，進一步規范農作物種質資源的國外引種。構建種質資源惠益共享和激勵約束機制，通過契約關系明晰種質資源所有權，放活種質資源保藏單位運營權，賦予相關各方收益權，探索開展玉米資源保護與利用權益改革試點，研究制定資源賦權政策，推動建立資源共享利用和交易平臺。
（三）加快信息技術應用，推進種質管理數智化
加強育種信息化技術的研發和運用，將現代信息技術運用于植物育種的全過程，將人工智能、區塊鏈、物聯網、大數據技術等與種業數字化創新升級相結合，開發智能化管理工具，推動高通量表型及基因分型數據信息的獲取與處理。通過設立國家專項基金，穩定支持種子資源庫建設和資源精準鑒定工作，針對抗蟲、抗旱、抗病、抗倒伏等重要性狀發掘出一批優異種質和基因；構建基于大數據技術的育種數據信息化平臺，為解析生物學數據與目標農藝性狀的關系提供信息，為加快育種進程提供數據支撐。
（四）科研院所與企業協同創新，提升技術鏈和產業鏈合力
構建以種子企業牽頭，科研院所、高等院校共同參與的玉米育種科研創新體系，形成合理的產學與研發聯合攻關的模式，重點扶持“育、繁、推”一體化企業，加強科企合作；結合中國玉米育種的需求和問題，制定具有階段性、目標性、實用性的種質改良計劃，注重不同育種主體的分工配合，避免重復、重疊資助，確保所資助范圍涵蓋種業產業鏈的各項關鍵技術，避免產業鏈不完備造成的“卡脖子”風險。
參考文獻：略
