与国外同类技术相比，玉米多控不育技术在原理和技术路线上更先进、更安全，生物安全风险降低了两个数量级以上，保证了今后大面积应用时风险更低、效果更好。
吴锁伟研究组成员
“洪范八政，粮食第一”，解决中国十几亿人的吃饭问题，一直是治国的重中之重。种子是农业的灵魂，是农业的“筹码”。为我国农业优质发展提供优良种子，高水平栽培和优质育种是必不可少的。
《科技日报》记者从科技部中国农村科技发展中心获悉，国家重点研发计划“七大作物育种”、“良种繁育共性关键技术研究与示范”，取得了显著成效和关键突破，建立了玉米多控不育技术体系和作物通用显性不育技术体系，创造了遗传稳定的隐性和显性核不育系，实现了对国外同类技术的超越和创新，填补了相关领域的空白。同时，这两项共性关键技术已经在大田生产中进行了一定规模的试验和示范，将为未来我国良种繁育大规模产业化后的产业升级提供支撑。
加快种子生产产业向技术密集型转变
长期以来，我国对种子育种，特别是“两杂”作物杂交制种过程中的科技支持一直不足。比如玉米等异花授粉作物在制种过程中缺乏稳定的不育系，人工成本逐年增加；良种繁育和种子生产基地信息化水平不足；亲本育种、制种效率和产量低。
这些问题一直困扰着中国良种繁育产业的高质量发展。因此，国家重点研发计划支持良种繁育关键共性技术的研究和示范。目的是通过北京科技大学、中国水稻研究所、浙江大学、北京农林科学院信息中心、湖北省农业科学院等单位的共同努力，攻克良种繁育的关键共性技术。为获得优良作物种子提供新技术和新模式，进而增强我国种子育种技术的竞争力，加快种子生产产业从“劳动密集型”向“劳动密集型”的转变
植物雄性不育是指高等植物雄性器官发育异常，不能产生功能性雄配子(花粉)，但雌性器官发育正常，能接受正常的雄配子并受精结实，能将这种不育传给后代。雄性不育系作为母本用于作物杂交育种和制种，不需要人工或机械去雄，可以降低人工成本，提高杂交育种和制种效率。
三系法和两系法是作物杂种优势利用的主要方法。然而，以细胞质雄性不育为核心的玉米三系法因细胞质单一而存在资源利用率低、抗病性和抗逆性差等主要缺陷，两系法受温度、光照等环境因素影响较大，导致生产风险。
“因此，建立遗传稳定、安全高效的核基因控制的作物不育种子生产技术是改良种子育种领域的迫切需要，也是本研究的重点和难点。”项目负责人、北京科技大学生物与农业研究中心主任万向元教授在接受《科技日报》采访时介绍说。
技术研究和成果展示的“两步走”
面对如此迫切的需求和解决关键问题的困难，项目解决关键问题的过程主要分为两个阶段，一个是技术解决关键问题的阶段，另一个是成果展示和应用的阶段。“在解决关键技术问题的阶段，该项目率先建立了国际adv
利用基因互补、荧光筛选、除草剂筛选和花粉灭活等技术策略，将生物技术与传统育种相结合，建立了作物无菌杂交育种和种子生产技术体系。
研究人员克隆了玉米核雄性不育关键基因，建立了玉米隐性核雄性不育技术体系(玉米多控不育技术)和作物一般显性不育技术体系，并以玉米为主要研究对象开展了作物不育育种和制种技术体系的工业应用评价和示范。
“其中，玉米多控不育技术在原理和技术路线上比国外同类技术更先进、更安全，生物安全风险降低了两个数量级以上，保证了未来大规模应用的风险更低、效果更好。”研究小组成员吴锁伟教授说。
研究小组提出了水稻托盘苗株型发育调控的理想株型指标体系和生理机制，
研制了一种植物型水稻穴盘育苗调节剂，它结合了穴盘育苗的生理效应——机械移栽和生长素浓度，不仅实现了对穴盘育苗的控制，促进了机械移栽后的生长和早期生长，而且改变了以多效唑和烯效唑为主的水稻穴盘育苗调节剂。发展了基于功能区划分的水稻育苗基质复合原理，研制了无土水稻育苗基质。
基于种业的管理方法和规则，项目还构建了农作物种子繁育基地信息管理技术体系，完成了农作物种子繁育基地信息系统的研发，获得了两个计算机软件版权，已投入运行，可为各子繁育基地提供信息管理服务。
一些成就已经开始大规模推广
目前，本课题开发的机插式水稻育秧基质已用于大田基质水稻育秧。
“与传统的露天大田育苗机相比，该技术避免了营养土整地、田间病虫害等。减少了秧盘搬运数量和劳动强度，每亩减少劳动70%以上，减少肥料和壮秧剂100%，降低劳动强度60%。与传统移栽技术相比，机插秧可使水稻全分蘖期提前7天左右，有效穗数增加1.8/丛，育种水稻种子产量提高10%以上；稻草掺入颗粒状长效肥料，能有效满足水稻生长和高产。”安李雪说。
2019年，项目集成的优质高产水稻机械化简化栽培技术在浙江富阳基地进行示范。利用该集成技术示范的水稻品种“深两优8012”
”，在前期机插密度不足的情况下，经专家现场机收实割验收，4.5亩实收鲜谷3600公斤，折合标准含水量，实际稻谷亩产达公斤。在万向元看来，课题取得上述关键突破，主要经验可以归纳为两点：一方面是构建了贯穿基础研究、应用基础研究、技术创新和应用示范于一体的研究体系。“良种繁育的各项关键问题看似是生产问题，但是究其源头，涉及到了创新链的各个环节，例如雄性不育制种技术体系，既面临源头基因资源匮乏、机理解析不清晰的问题，也面临着技术体系原创性设计等关键攻关，同时也要兼顾未来大面积实施的效果和产业化的成本等诸多因素。”万向元说。
因此，课题从一开始就构建起了基础研究、应用基础研究、技术创新和应用示范的融合贯通体系，不断强化各个环节的紧密衔接，实现关键技术的快速突破。
另一方面是强化关键技术的示范应用。“课题从一开始，就定位了既要顶天也要立地的实施思路，除了不断追求国际领先的原创性技术突破之外，也不断加大技术转移转化力度。项目执行期内，不少的研究成果均已经实现了产业化推广，例如水稻育秧技术、制种基地信息化管理技术等，都已经开始了规模化的应用。”课题研究团队成员李翔研究员说。
课题的研究工作虽然在“十三五”取得了一定的进展，但是课题研究团队也认识到，很多技术受限于政策、成熟度等诸多因素，尚待进一步研发、完善和转化。
“‘十四五’研究团队接下来将重点开展两方面的工作，一是完成部分以基因编辑等技术为基础的新一代制种技术的科学监管程序，力争‘十四五’能够实现规模化的产业应用。二是进一步通过技术创新，做精做深制种环节的质量控制关键技术流程，支撑高品质种子的生产，从种子质量环节，严把种业安全关。”万向元说。
【来源：科技日报】
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