科研人员在田间进行玉米人工授粉。生物所供图

“玉米是保障粮食安全的重要作物。如何确保玉米自给率在90%以上，意义重大。”近日，中国农业科学院（以下简称农科院）党组书记张合成在该院联合攻关重大科研任务“高蛋白玉米新品种培育”启动会上指出，玉米联结着种植业和畜牧业，影响着粮食和畜禽产品的高产和优质。

该科研任务首席专家张春义告诉《中国科学报》，玉米是动物饲料的主要组成原料，其营养品质直接影响畜禽产品产量和质量，是畜牧业发展水平的重要关键因素。

然而，目前我国饲料专用玉米新品种缺乏、支撑畜牧养殖业发展能力不足。为此，中国农科院生物技术研究所联合相关团队，围绕高蛋白玉米新品种培育合力攻关。这对提高饲料营养品质，降低饲料中豆粕使用，提升我国种业国际竞争力，推动我国饲料业和畜牧养殖业健康发展具有重要意义。

饲料之王的软肋

玉米是饲料之王。2019年，我国玉米产量达到2.61亿吨，其中近70%的玉米用于畜禽饲料加工，其余用于工业原料加工、食用消费和种用等。

在普通饲料中，蛋白需要达到11%~18%才能满足畜禽的营养需求。因此，尽管畜禽精饲料中50%以上为玉米，但由于其蛋白质含量仅为8.5%左右，所以必须在饲料中添加蛋白质含量高的豆粕等进行蛋白补充。

而我国大豆等饲料蛋白严重依赖于进口。张春义说，从2019年饲料蛋白进口数据来看，大豆进口8800多万吨，每吨大豆金额均在3000元以上。此外还有豆粕、豆饼以及苜蓿进口，主要用于满足我国饲料工业、畜牧养殖业的需要。

农科院北京畜牧医学研究所研究员卜登攀说，当前，我国畜牧业可持续发展过程中面临着饲料资源短缺，尤其是蛋白质饲料资源短缺的重大需求。

根据一些国际研究，在动物型蛋白需求增大的背景下，从畜产品每生产单位蛋白质所需的土地面积来看，奶牛养殖被公认为最节粮、最经济和最高效的畜牧业。

我国奶牛养殖规模化程度在不断提升，单产水平也由2014年的全国平均单产约5吨半上升到2019年底的约8吨。“因此，奶牛养殖业对优质畜草料的需求是非常大的。”卜登攀说。

“实际上，玉米在饲料中不仅依靠淀粉提供能量，也提供一部分蛋白质，蛋白质也能提供约10%的能量。”卜登攀说，普通玉米有40%~45%为籽粒，剩余部分为秸秆。如果玉米全株可饲用，既能提供蛋白质和能量，还能提供纤维素，维持奶牛健康。“将来是解决优质饲草不足的主要方面，也可以支撑奶牛养殖的重要发展。”

高蛋白玉米的开发是降低豆粕等传统蛋白质饲料用量的有效手段。

因此，“这个任务是以满足动物生长的营养需求为出发点，以培育高蛋白玉米新品种为技术核心，构建包括种质资源筛选创制到饲料配方研制在内的一个完整技术创新链。目的就是要提高我国饲料蛋白的供给能力，针对不同情况实现全部或者是部分的玉米蛋白替代，从而促进我国的畜牧养殖业能够健康快速发展。”张春义说。

据农科院饲料研究所刁其玉介绍，如果玉米蛋白水平从8.5%提高到12%，奶牛日粮可以降低30%豆粕用量，肉羊日粮可降低50%豆粕用量。这对保证我国畜牧业安全发展具有重要意义。

而卜登攀估计，如果玉米蛋白质含量从8%提升到12%，全株青贮玉米的评价指数能够提高1.26%，这对牛奶质量是一个很大的提升。

蛋白质含量的目标

在这样一个总体思路指导下，该科研任务确立了两类攻关目标。

张春义介绍，在突破性品种方面，第一代产品的蛋白含量有望达到12%左右，再经过两年努力，有望提高到13%左右。

在关键性技术方面，要形成针对不同玉米主产区、品种的标准化、规范化的高效丰产栽培模式；要提出低豆粕或无豆粕的日粮配置方案，从而有效实现蛋白替代。

张春义强调，有三个重要关键问题需要加以解决：要建立高效精准高蛋白饲料专用玉米的分子设计育种技术体系，创制优良的骨干自交系并培育新型杂交种；要明确蛋白营养品质提升与环境因素、资源效率的协同机制，并建立起针对我国玉米主产区的丰产栽培标准化技术体系；要建立高蛋白饲料专用玉米动物营养评价技术体系，并开发反刍动物或者单胃动物的新型饲料配方及饲喂技术。

因此，针对资源筛选创制、遗传育种、高效栽培、动物营养评价以及新型饲料配方研制五个技术环节，分别有五支创新团队开展联合攻关。

“我们有信心完成上述的既定任务，主要是基于已经具有的前期工作进展。”张春义团队在海南南繁基地长期研究玉米功能基因组和优异种质资源创制。

目前，他们已经选育出一些蛋白水平到12%左右的新组合，筛选创制出几十份蛋白含量达13%~17%的玉米种质材料，开发出一系列可用于精准育种的分子标记。同时，他们在全国玉米主产区建立了150多个试验示范点，综合开展玉米高产、资源高效利用及机械籽粒机收的系统性工作。在动物饲料配方研制方面也有较好的基础，已经配置了可以节省豆粕使用的新饲料配方及饲喂技术。