推進(jìn)現(xiàn)代種業(yè)開展的重大關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)代種業(yè)的內(nèi)在活力在于對創(chuàng)新理念的執(zhí)行力，其外在表現(xiàn)形式包括：常規(guī)育種技術(shù)和新興生物技術(shù)在現(xiàn)代企業(yè)內(nèi)部形成兩條產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈；輔以信息管理等技術(shù)幫助實現(xiàn)資源整合。現(xiàn)代種業(yè)重大關(guān)鍵技術(shù)包括：全球種質(zhì)資源利用、傳統(tǒng)育種技術(shù)與生命科學(xué)的融合與創(chuàng)新。其目的是全方位地優(yōu)化有效基因的挖掘與轉(zhuǎn)化，產(chǎn)品開發(fā)和評價，種子生產(chǎn)和加工，市場銷售和效勞等過程，提高效率，從而使企業(yè)加速開發(fā)出增產(chǎn)潛力高和抗逆性強的優(yōu)良品種，目標(biāo)明確地投放市場，使農(nóng)民增產(chǎn)增收，同時保持環(huán)境和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)開展。本文對與現(xiàn)代種業(yè)有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域歸納為五個方面，并簡述其現(xiàn)狀，開展方向和我國與西方興旺國家的差距；最后提出如何趕超世界先進(jìn)水平的建議供領(lǐng)導(dǎo)參考。一、現(xiàn)代生物技術(shù)育種是開展方向長期以來育種家們根據(jù)作物的田間表現(xiàn)型來選擇基因型，根本上屬于“經(jīng)歷育種〞，準(zhǔn)確性差、效率低，育種周期長。近二十年來，新興生物技術(shù)逐步成為現(xiàn)代種業(yè)不可或缺的核心技術(shù)。主要包括：〔一〕分子標(biāo)記輔助育種。分子標(biāo)記是以個體間遺傳物質(zhì)內(nèi)核苷酸序列變異為根底的遺傳標(biāo)記，代表基因型選擇，不受環(huán)境影響。具有高通量、自動化、靈敏度高和穩(wěn)定性好等特點。目前，跨國種業(yè)公司基于新一代測序技術(shù)開發(fā)出與作物重要農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和抗病抗逆等數(shù)量性狀嚴(yán)密連鎖的標(biāo)記或基因內(nèi)功能標(biāo)記，對性狀進(jìn)展鑒定與選擇，最大限度地剔除環(huán)境效應(yīng)，既提高選擇的準(zhǔn)確性，又節(jié)省人力物力與時間，極大地提高了育種效率和水平，使育種從“經(jīng)歷〞變?yōu)椤翱茖W(xué)〞。我國與興旺國家的差距主要表現(xiàn)在：〔1〕根底理論研究不深入，作物重要農(nóng)藝性狀標(biāo)記開發(fā)與育種實踐脫節(jié)，大多數(shù)論文中的標(biāo)記無法為育種家應(yīng)用；〔2〕缺乏國家級公益性團隊及全國性試驗站覆蓋群，無法與國內(nèi)大型種業(yè)建立高效的信息交流和共享。建議設(shè)立國家級公益性研發(fā)團隊，整合現(xiàn)有資源，納入國家級研發(fā)團隊，為相關(guān)科研單位及種業(yè)公司提供公益性效勞?！捕侈D(zhuǎn)基因育種技術(shù)。轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)是現(xiàn)代種業(yè)的核心技術(shù)之一，研究平安高效的遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)和培育轉(zhuǎn)基因新品種，是推進(jìn)玉米、大豆和棉花種業(yè)開展的重要選擇。美國具有深厚的轉(zhuǎn)基因技術(shù)、產(chǎn)品儲藏與產(chǎn)業(yè)開展經(jīng)歷。在完善農(nóng)桿菌遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)的同時，非常重視遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)研究；主要技術(shù)儲藏和開展方向為：葉綠體轉(zhuǎn)化技術(shù)、“清潔〞載體技術(shù)、無選擇標(biāo)記技術(shù)、遺傳修飾基因刪除技術(shù)等。與此同時，轉(zhuǎn)cry1Ab、cry1F、Vip3A基因的抗蟲玉米，轉(zhuǎn)EPSPS抗草甘膦除草劑玉米等多個性狀的多價轉(zhuǎn)基因品種成功進(jìn)展商業(yè)化種植，具備了涉及整個產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)技術(shù)儲藏。我國與西方興旺國家的差距主要表現(xiàn)在：〔1〕缺少自主知識產(chǎn)權(quán)的基因克隆和轉(zhuǎn)化體系，遺傳轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)低于跨國企業(yè)〔30-40%〕，不能滿足大規(guī)模工程化轉(zhuǎn)基因育種的要求；〔2〕中國轉(zhuǎn)基因技術(shù)儲藏及體系分散于大學(xué)及科研院所，轉(zhuǎn)化基因及育種材料與大型種業(yè)無法實現(xiàn)高效對接。今后要積極開展國際合作，引進(jìn)和改進(jìn)轉(zhuǎn)抗蟲、抗除草劑玉米等關(guān)鍵技術(shù)，完善遺傳轉(zhuǎn)化體系，構(gòu)建高效的轉(zhuǎn)基因玉米育種技術(shù)體系。二、常規(guī)育種技術(shù)是根底作物新品種培育是一門消耗時間和精力，以科學(xué)和實踐經(jīng)歷相結(jié)合的學(xué)科，在充分發(fā)揮現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)優(yōu)勢的同時，最終品種培育還需要育種家依托常規(guī)育種技術(shù)鏈來完成。主要技術(shù)包括：〔一〕種質(zhì)改進(jìn)與創(chuàng)新。最近十幾年，興旺國家越來越重視前育種研究，從世界各地引進(jìn)種質(zhì)資源，經(jīng)過系統(tǒng)評估、改進(jìn)與創(chuàng)新，培育優(yōu)良自交系，為現(xiàn)代玉米商業(yè)育種奠定種質(zhì)根底。在我國當(dāng)前科技管理體制下，這是被長期無視的重大關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新領(lǐng)域，建議加強對前育種〔Pre-breeding〕研究的支持力度和改革科技管理體制?！捕吃囼灲M合測試技術(shù)。高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的玉米新品種離不開規(guī)?；亩嗄甓帱c測試。跨國種業(yè)所有試驗站的測試技術(shù)實現(xiàn)規(guī)?；?、數(shù)字化、機械化、電子化操作。每個雜交種至少經(jīng)過150多個試驗點和200多個農(nóng)民地塊種植測試才進(jìn)入商業(yè)化。我國與西方興旺國家的差距主要表現(xiàn)在：〔1〕測試規(guī)模小，機械化、電子化程度低；〔2〕無視信息管理系統(tǒng)，全國各科研院所和種業(yè)公司在低水平重復(fù)工作，消耗了大量的人力、物力和財力。我國應(yīng)建立國家公益性信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全國性數(shù)據(jù)交流和共享；鼓勵企業(yè)引進(jìn)先進(jìn)的試驗機械、設(shè)備和軟件，提高機械化和電子化水平?！踩郴蛐团c環(huán)境互作及控制技術(shù)?；蛐团c環(huán)境互作及控制技術(shù)旨在使作物的生理生態(tài)性狀或產(chǎn)量、品質(zhì)等生產(chǎn)性狀在不同環(huán)境中保持穩(wěn)定，即優(yōu)良品種要具有調(diào)節(jié)其表現(xiàn)的能力，使之適應(yīng)環(huán)境變化。大型跨國種業(yè)公司均設(shè)有遍布全球的試驗站。通過這些試驗站〔點〕，育種家用先進(jìn)技術(shù)評估育種材料，能有效、快速地培育出優(yōu)良新品種。孟山都公司還聘請了作物生長模型的科學(xué)家，研究氣候變化及其對玉米育種的需求。我國與西方興旺國家的差距主要表現(xiàn)在：〔1〕測度模型和分析方法較局限，缺乏全球意識，理論研究滯后；〔2〕新品種培育過程中，對受環(huán)境影響的品種穩(wěn)定性和平安性重視不夠，很多品種在生產(chǎn)中暴露問題，沒有建立完善的品種與環(huán)境互作控制技術(shù)體系。我國應(yīng)建立不同區(qū)域和適應(yīng)全球環(huán)境變化的環(huán)境控制體系，以模型和試驗研究相結(jié)合，廣泛開展品種與區(qū)域生態(tài)條件的互作研究?！菜摹畴p單倍體技術(shù)。雙單倍體技術(shù)特點是選系速度快，僅需2個世代即可獲得穩(wěn)定純系；操作簡單，不需要復(fù)雜的設(shè)備設(shè)施即可開展規(guī)?；x系。其核心在于單倍體誘導(dǎo)、鑒別和加倍等環(huán)節(jié)。目前，國外公司均以秋水仙素和除草劑化學(xué)加倍為主，建立了高效的單倍體誘導(dǎo)和鑒別技術(shù)；國內(nèi)研發(fā)誘導(dǎo)和鑒別技術(shù)，形成了規(guī)模化自然加倍和化學(xué)加倍技術(shù)。誘導(dǎo)率和化學(xué)加倍效率與國際水平接近，一般誘導(dǎo)率為8%-20%，加倍率到達(dá)20%以上，初步具備了規(guī)?；瘧?yīng)用的根底。我國與西方興旺國家的差距主要表現(xiàn)在：〔1〕單倍體加倍效率、鑒別方法和DH系管理等尚需提高和完善；〔2〕以高效單倍體育種為根底的新型技術(shù)體系尚未完全成型。建議強化高通量單倍體誘導(dǎo)、鑒別和加倍技術(shù)研究，引進(jìn)和吸收國外相關(guān)技術(shù)，特別是低毒化學(xué)加倍技術(shù)，構(gòu)建規(guī)?；瘑伪扼w育種效勞平臺。三、 關(guān)鍵性的輔助育種技術(shù)育種家在培育新品種過程中，利用先進(jìn)的輔助育種技術(shù)從幾十萬甚至數(shù)百萬的品系中找到最正確的可用育種材料，從而提高育種程序的高效性和實效性。主要技術(shù)包括：〔一〕信息管理平臺。信息管理平臺是現(xiàn)代育種企業(yè)技術(shù)鏈管理與資源整合的根底?？鐕窘⒘烁采w全球的育種管理平臺和測試網(wǎng)。通過技術(shù)集成，完成對根底群體和育種材料的電子化和信息化管理，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部資源共享。今后應(yīng)引進(jìn)現(xiàn)代信息管理技術(shù)和人才，引進(jìn)BLUP〔最正確線性無偏預(yù)測分析〕技術(shù)，對玉米育種所積累的數(shù)據(jù)進(jìn)展分析，預(yù)測不同種質(zhì)在不同環(huán)境下的雜種優(yōu)勢和產(chǎn)量水平?！捕晨鼓嫘澡b定技術(shù)。作物抵抗各種生物和非生物脅迫的能力是大面積高產(chǎn)的關(guān)鍵。我國培育的X單958因綜合抗逆性強、穩(wěn)產(chǎn)性好才被廣泛種植。在通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高玉米抗蟲和抗除草劑等生物脅迫能力的根底上，近年來，大型跨國種業(yè)高度重視玉米新品種對非生物脅迫的抗性，采用無損自動檢測技術(shù)進(jìn)展高通量的抗性鑒定，尤其是耐旱、耐養(yǎng)分貧瘠的能力和抗病性，一些品種或材料已在美洲、非洲進(jìn)展測試或試種。我們應(yīng)重視建立國家層面的抗逆性鑒定技術(shù)平臺，開展育種材料和新品種的抗逆性〔生物和非生物〕鑒定。注重開發(fā)全息化、高通量的鑒定新技術(shù)和評價體系。〔三〕品質(zhì)分析與檢測技術(shù)。玉米品質(zhì)因用途而異，檢測方法多種多樣。近紅外光譜分析〔NIRS〕是目前最成熟和應(yīng)用最廣的測試方法。其優(yōu)點是分析速度快、檢測本錢低，無損，國外已將其加載到田間機械上，實現(xiàn)快速在線檢測。用核磁共振技術(shù)〔NMR〕測定玉米籽粒油分，比近紅外光譜分析方法更準(zhǔn)確。對于微量成分，高效液相色譜〔HPLC〕比傳統(tǒng)化學(xué)分析方法操作簡便、速度更快。我國育種進(jìn)程與品質(zhì)分析嚴(yán)重脫節(jié)，只在品種審定時才進(jìn)展品質(zhì)分析，主要原因是測試效率低，本錢高，缺乏快速、簡便、無損和自動化的檢測技術(shù)。今后應(yīng)加強近紅外技術(shù)應(yīng)用研究，引進(jìn)國外HPLC應(yīng)用技術(shù)和在線分析技術(shù)；有條件的企業(yè)應(yīng)建立動物營養(yǎng)試驗室，通過動物試驗測定玉米產(chǎn)品的可消化性及營養(yǎng)品質(zhì)。四、種子生產(chǎn)、加工與質(zhì)量控制技術(shù)種子生產(chǎn)、加工及質(zhì)量控制技術(shù)是種業(yè)開展的基石，種子質(zhì)量直接關(guān)系到種業(yè)和我國作物生產(chǎn)的開展及農(nóng)民的核心利益，其主要內(nèi)容包括：〔一〕種子生產(chǎn)加工和質(zhì)量控制技術(shù)。我國種子技術(shù)與國際差距主要是長期以籽粒生產(chǎn)技術(shù)替代種子生產(chǎn)技術(shù)；以種子完全成熟，干重最大為最正確收獲期。我國種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)顯著低于國際標(biāo)準(zhǔn)。種子播種質(zhì)量評價指標(biāo)不完善，逆境對種子出苗能力的影響不清楚，粉種現(xiàn)象較普遍。種子活力鑒定技術(shù)專業(yè)化程度低，種子質(zhì)量評價的準(zhǔn)確性與重復(fù)性差。與國外的差距表現(xiàn)在：〔1〕加工工藝落后，以糧食加工工藝替代種子加工技術(shù)，種子物理性狀與活力的關(guān)系不清楚，種子受到加工傷害，破損率較高；〔2〕設(shè)備落后，加工能力缺乏，效率低；〔3〕加工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化程度低，不同批次的種子質(zhì)量不穩(wěn)定。建議引進(jìn)國外先進(jìn)的加工工藝，完善國家種子加工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。〔二〕種衣劑。種子包衣是玉米標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、控制病蟲害和提高產(chǎn)量的關(guān)鍵技術(shù)措施。目前，我國種衣劑與國外差距在于偏重農(nóng)藥的有效成分、單一病蟲防治、持效性和內(nèi)吸程度等方面，無視了成膜劑等助劑及復(fù)合型種衣劑的研發(fā)應(yīng)用，致使包衣不均勻，藥害時常發(fā)生，在防治對象上顧此失彼。我國玉米種衣劑研發(fā)存在的主要問題表現(xiàn)在：〔1〕產(chǎn)品有效成分種類較少，劑型和功能單一，理化性狀、懸浮穩(wěn)定性差；成膜時間長，衣膜易溶于水，活性成分易淋失，持效性差，易發(fā)生藥害；〔2〕缺乏國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)、檢驗和市場管理各環(huán)節(jié)不規(guī)X,產(chǎn)品質(zhì)量令人擔(dān)憂。今后應(yīng)從高毒向低毒、由單一劑型向多種劑型開展，開發(fā)新型高效低本錢環(huán)保型種衣劑；制定國家化學(xué)種衣劑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并加強市場監(jiān)管?！菜摹承坌院瞬挥品N〔SPT〕技術(shù)。美國研發(fā)的玉米雄性核不育制種〔SPT〕新技術(shù)，既可免除人工或機械去雄程序，又克制了細(xì)胞質(zhì)雄性不育受葉斑病害、育性恢復(fù)難等缺陷困擾，制種本錢和風(fēng)險大幅降低，種子質(zhì)量顯著提高。該項技術(shù)將改變現(xiàn)有玉米雜交制種模式。用SPT技術(shù)生產(chǎn)的不育系和用不育系生產(chǎn)的雜交種子都不含轉(zhuǎn)基因成分。該技術(shù)于2011年6月被美國USDA解除轉(zhuǎn)基因管制審批。五、 根底性研究是關(guān)鍵〔一〕根底性研究是育種技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵。玉米育種的根底性研究包括兩類：一是與育種直接有關(guān)的知識創(chuàng)新和材料創(chuàng)新，二是與育種目標(biāo)和應(yīng)用有關(guān)的品種與環(huán)境互作的根底性研究。根底研究成果和根底性工作積累主要來自大學(xué)和國家研究機構(gòu)，但企業(yè)越來越多地參與或獨立開展這類前期研究。在美國，與植物育種有關(guān)的知識創(chuàng)新通常由大學(xué)承當(dāng)。例如，美國艾奧瓦州立大學(xué)完成了玉米全基因組測序后，正在開展二代測序研究，利用基因組技術(shù)研究玉米雜種優(yōu)勢對籽粒產(chǎn)量和生物量的促進(jìn)作用，提醒分子標(biāo)記和基因表達(dá)間的關(guān)系。和育種直接有關(guān)的材料創(chuàng)新由USDA-ARS或企業(yè)承當(dāng)。美國農(nóng)業(yè)部種質(zhì)資源研究中心艾奧瓦試驗站負(fù)責(zé)種質(zhì)擴增〔GEM〕方案，對全部5萬余份種質(zhì)資源建有完整的計算機管理系統(tǒng)，并向用戶公開和發(fā)放。與育種目標(biāo)有關(guān)的根底性研究一般由大學(xué)或企業(yè)完成，主要涉及玉米高產(chǎn)的生態(tài)生理機制、不同區(qū)域光溫資源和土壤條件等對品種的需求等。近年來，我國加大了對根底研究的投入，在種質(zhì)資源、生物育種、作物高產(chǎn)生理等領(lǐng)域均有很大進(jìn)展。但關(guān)鍵的限制因子在于：①缺乏頂層設(shè)計；②學(xué)科間、單位間、工程間缺乏有效的協(xié)調(diào)機制。迫切需要建立新型的科技創(chuàng)新機制，使根底研究真正為玉米育種技術(shù)