建国以来，我国共育成水稻、小麦、玉米、大豆、棉花、油菜、蔬菜等作物新品种6000余种。这对加速我国作物新品种的更新换代，对保障我国粮食安全和农业可持续发展作出了重大贡献。

 

随着分子标记、转基因、分子设计等分子育种技术的不断发展和完善，育种技术正逐步由传统的“经验育种”向定向、高效的“精确育种”转化。常规育种和分子育种该如何做好有效衔接，当前我国作物分子育种技术取得了哪些成就，中国农业科学院作物科学研究所所长万建民就作物育种技术的相关问题作出解答。

 

记者：建国以来，我国作物新品种的培育和推广应用得到持续发展并取得一系列令世人瞩目的成就。请介绍我国传统育种技术取得的成就。

 

万建民：近年来，我国遗传育种取得的主要成就体现在以下二个方面。

 

一是新品种产量不断提高。例如，超级稻新组合中浙优1号、II优明86、88S/0293在百亩田中亩产超过800公斤；小麦新品种周麦18、轮选987等品种在河南、山东等地出现了许多亩产超650公斤的百亩丰产方；玉米新品种丹玉39号年种植面积超过1000万亩以上，具有亩产800公斤的生产潜力；大豆中黄13号亩产300公斤以上；油菜新品种华杂8号全国区试亩产146.4公斤，比对照增产26.9%；白菜杂交新组合京翠70号品比试验中比对照增产15.2%，产量和综合性状优于国外同类品种。

 

二是品质显著改善。例如，水稻新品种中健2号11项指标达部颁一级优质米，丰优香占9项品质指标达部颁优质米一级标准；优质面包面条兼用型小麦新品种济麦20号品质达到国家一级标准；玉米新品种龙单30淀粉含量高达74%以上；大豆新品种中黄20含油率达23.5％；油菜新品种中油6303、两优586的种子芥酸含量、商品籽硫甙含量达到国际领先的优质标准；耐抽薹冠春白菜、湘研系列辣椒、东农系列番茄等蔬菜新品种，使我国的蔬菜品种开始由数量增长向技术含量提升方向转变。

 

记者：随着分子标记、转基因、分子设计等分子育种技术的不断发展和完善，育种技术正由传统的“经验育种”正逐步向定向、高效的“精确育种”转化。对此，传统育种技术面临的挑战主要在哪些方面？

 

万建民：一是常规育种工作很大程度上依赖于经验和机遇，大多数育种性状仍建立在表型选择和育种家的经验之上，效率偏低，育种周期长。

 

通常在杂交育种过程中，优良杂交组合的比例只有1%~3%；每个杂交组合要产生2000左右的F2分离后代群体，才能从中选择理想的基因型1%~2%；每个中选的F2个体需产生100个左右的重组近交家系，才能从中选择到1%以下的理想重组基因型，最终育种效率一般不到百万分之一，选择效率低；育种上存在很大的盲目性和不可预测性导致育种周期长，一般要8~10年。

 

二是品种遗传基础狭窄，缺少突破性的育种新材料。

 

缺乏优质专用型育种亲本材料。过去因过分注重产量，因此缺少对优质专用型育种材料的收集、创制，尚未建立对优质专用型育种材料的评价体系。缺乏产量具突破性的育种亲本材料。根据分子标记测定，我国长江流域籼稻品种间的最大遗传相似性达到99.8%，亲缘关系很近，遗传背景非常狭窄，高产或超高产的育种材料有待进一步挖掘和收集。缺乏对某些重大病虫害高抗和耐旱抗逆的育种材料，如水稻纹枯病、油菜菌核病、棉花黄萎病等均属世界性的病害，但研究表明我国现有种质资源中缺乏相应的抗源，对节水耐旱、抗倒伏和高抗病虫害和环境逆境的育种新材料的需求非常迫切。

 

三是现有品种尚不能满足市场需求，缺乏国际竞争力。

 

我国作物育种在过去相当长的时间内多注重选育高产品种，缺乏优质型品种，优质专用化程度低，优质品种类型专一、稳定性较差，尚不能满足市场需求。例如，我国水稻达到国家优质米标准的品种不足50%，在国际市场上的份额急剧下降；制作面包、饼干和糕点用的专用小麦需大量进口；主要玉米品种蛋白质含量低；优质专用棉花主要依靠进口；食用油脂国内生产量严重不足，油脂消费量的2/3依赖进口。稻米食用品质、小麦专用品质、棉花纤维类型等均难以满足市场多样化的需求，在与国外相应农产品的竞争中大多处于劣势。

 

四是一些关键的育种技术仍有待于突破。我国作物育种技术在重要经济性状形成的生物学基础及调控机制，品质、产量与抗性协调改良，以及非生物逆境与作物发育的相互作用等方面研究能力薄弱。目前，跟踪性研究多，原始创新少。 记者：传统育种技术在新品种培育中一直发挥着不可替代的作用，该如何做好常规育种和分子育种的有效衔接？

 

万建民：首先是加强条件设施建设。加强条件设施建设，建立资源、信息、技术等共享平台。建立全国作物分子育种学科的协作网络，在体制、机制和任务分工上，彻底解决目前分工不明，上下一般粗、重复严重的局面。

 

其次是加大财政支持及其连续性。作物育种的连续性和继承性特点突出。一个新品种的育成，少则6~8年、多则15年以上。因此，必须保持对作物遗传改良研究的支持的连续性。在政策上，引导常规技术与分子育种技术的有机结合。同时要加强遗传育种的人才队伍建设。

 

记者：“十一五”期间我国作物分子育种技术取得了哪些成就？在国际上处于什么水平？

 

万建民：21世纪是生物经济时代，生物技术产业正在全球范围内迅速发展，已成为新的经济增长点。近年来生物技术产业的增长率一直保持在25%~30%，是世界经济增长率的10倍左右。各国政府都纷纷出台相关政策，投入大量资金，支持发展生物技术，抢占制高点。可以预计，生物技术的竞争将越来越激烈。

 

总体上来说，我国作物分子育种研究与应用取得了较大的发展，部分领域已达到国际先进水平，在发展中国家中处于领先地位。但是，与发达国家相比还有很大差距，需要进一步加强。

 

在分子标记育种技术，我国在水稻、小麦、玉米、大豆、油菜等作物上取得了一系列重要进展，精细定位一批重要性状的有利基因，初步建立了分子标记选择技术，与常规方法相结合，选育出一批新品种。

 

例如，选育出含目的基因Xa21的恢复系中恢218和中恢8006，组配出国稻1号等系列组合。选育出优质耐贮藏水稻新品系W017，富含γ-氨基丁酸的水稻新品种W025，以及低水溶性蛋白水稻新品种W3660。通过聚合优质和抗病基因育成了优质抗病小麦品种。开展了将普通自交系转化为优质蛋白玉米自交系的工作，从中选择出20份优质蛋白玉米自交系，其中2份（CD3和CD7）已用于杂交组合组配等等。

 

目前，我国已获得具有重要应用价值并拥有自主知识产权的新基因400多个。采用农杆菌介导法、基因枪法及花粉管通道法初步建立主要作物转基因技术体系，在转基因抗虫棉、转基因高植酸酶玉米、抗虫玉米、抗病虫水稻、抗病虫大豆、抗除草剂水稻、抗黄枯萎病棉花、抗旱耐盐小麦、抗蚜虫小麦等均取得了重要成果。

 

培育出转基因棉花新品种108个，目前，国产抗虫棉品种的推广应用带来的经济效益已超过200多亿元。

 

记者：中国农科院作物所在分子育种方面有什么最新成果？

 

万建民：中国农业科学院作物科学研究所在分子育种方面取得了较大的发展。近5年来，获科研成果奖励21项，其中国家科技进步奖一等奖2项，二等奖8项，省部级科技奖励11项。

 

初步构建了转基因技术体系，创制出一批转基因材料。建立了水稻、小麦、玉米、大豆等主要作物转基因技术体系，创造了抗病虫、抗逆等转基因作物品系。例如，建立了快速、高效、规模化水稻农杆菌转化体系，每年可成功转化数百个基因。粳稻多数基因型转化效率可稳定在20~40%。目前获得了独立转基因水稻株系10万多份，为候选基因的育种价值评估提供了条件。同时挖掘和标记一批重要基因，构建了分子标记育种技术体系。

 

一批优良水稻品种在北方稻区大面积推广。“中作”、“中花”系列水稻品种因品质好、抗病性强、高产、稳产，有20多个品种通过国家和省市级审定。

 

利用我国特有的遗传资源太谷核不育小麦和矮变一号为材料，已选育出以国审小麦品种“轮选987”为代表的系列新品种，“轮选987”等品种在河南、山东等地出现了许多亩产超650公斤的百亩丰产方，2007年矮败小麦系列品种推广2000万亩。

 

黄早四是综合性状优良的高配合力玉米自交系，使用该自交系培育出67个杂交品种，累计推广约7亿亩。中单2号为中熟单交种，自1977年开始在我国各地大面积示范推广，29年来累计种植6亿多亩。至今仍为我国玉米生产的主要品种之一，是我国种植面积最大、经济寿命最长的玉米杂交种。

 

选育优质高产大豆“中黄29”、“中黄30”、“中黄31”等9个“中黄”系列品种，已成为黄淮海地区的主导品种，并迅速向其他产区扩展。新品种“中黄13”先后通过国家和6个省市的审定，2007年推广面积达807万亩，2008年达到1250万亩以上，连续两年种植面积居全国第一位，是国内第一个获得境外植物品种权的品种。

 

《科学时报》 (2009-10-12 B1 区域周刊)