来源：互联网时间：2026-02-22
摘要：近年来极端气候事件频发，叠加多种病害肆虐，严重威胁玉米生产安全。同时，现代农业对机械化收割的迫切需求与品种适应性不足的矛盾日益凸显，传统育种模式已难以应对新形势下的多重挑战。本文作者基于玉米生产现状与育种瓶颈，系统阐述了种质资源创新、现代育种技术融合、目标性状精准聚合的技术路径，提出以"广适抗逆为根基、早熟耐密为核心、宜机收高产为目标"的育种策略，整合国内外优异种质引进改良、单倍体育种、太空辐射、三亚电子加速器诱变等关键技术，构建多技术协同的高效育种体系，为培育适合现代农业特点的突破性玉米品种提供理论支撑与解决方案。
种业是农业的“芯片”。近年来极端气候事件频发，前期高温干旱、后期阴雨寡照叠加多种病害肆虐，严重威胁玉米生产安全。玉米育种技术的创新突破是应对气候挑战、保障产量稳定的根本途径。我国玉米育种正处于从“高产导向”向“高产稳产并重、抗逆宜机协同”的转型关键期。2025年作为《种业振兴行动方案》“五年见成效”的收官之年，构建适配新历史时期需求的育种技术路线，培育抗逆性强、耐密早熟、适宜机械化收割的优良品种，不仅能破解当前生产困境，更对巩固国家粮食安全、推动农业高质量发展具有重要战略意义。我国玉米育种在种质创新方面，通过热带资源与黄改系、瑞德系的融合，构建了热源+黄改、热源+瑞德等多元杂优模式；技术应用上单倍体育种技术已广泛用于自交系选育，三亚电子加速器诱变装置的研制成功，实现了诱变剂量的精准调控，为种质创制提供了新手段。
1.玉米育种的核心目标与现实瓶颈
1.1 核心育种目标
1.1.1抗逆性综合提升 针对区域气候与病害特点，抗逆性育种需实现“非生物胁迫+生物胁迫”双抗提升。非生物胁迫方面，重点培育耐高温（40℃下结实率≥80%）、抗旱涝、耐阴雨寡照的品种，确保在极端天气下完成授粉与籽粒灌浆；生物胁迫方面，需聚合南方锈病、茎腐病、穗腐病、弯孢霉叶斑病等多重抗性，避免单一抗性短板导致的减产风险。同时，需强化抗倒伏能力，选育株高≤250 cm、穗位低、茎秆坚韧、根系发达的品种，应对强对流天气威胁。
1.1.2早熟耐密宜机收 遵循“以生育期换水分，以密度换产量”的育种原则，培育夏播生育期95～100 d、全株叶片15～17片的早熟品种，确保籽粒生理成熟后2～4周含水量降至18%～23%，降低机械收获破碎率。耐密性方面，需达到亩保苗5 000～5 500株的密度要求，品种应具备株型紧凑、叶片上冲、通风透光性好的特点，在高密度条件下无早衰、空秆现象。同时，需兼顾硬轴、硬粒型籽粒特性与苞叶紧实度，提升抗穗腐病与抗穗发芽能力。
1.1.3 高产稳产协同兼顾 在保障抗逆性与宜机收的基础上，实现产量潜力稳步提升。目标品种在正常年份亩产达到750 kg以上，极端气候年份减产幅度控制在10%以内，实现“丰年高产、灾年稳产”的广适性特点。品质方面，籽粒粗淀粉含量≥72%，满足饲料与工业加工需求，同时降低霉菌毒素污染风险，保障产品安全性。
1.2 现实育种瓶颈
1.2.1 种质资源遗传基础狭窄 我国玉米育种长期依赖黄早四、瑞德、兰卡斯特等少数骨干种质，导致品种遗传多样性不足，抗逆性改良空间受限。欧美种质虽在耐密、脱水快等性状上具有优势，但因生态适应性差异，存在不抗高温、不抗病等缺陷，直接利用难度大。热带、亚热带种质蕴含丰富的抗逆基因，但与温带种质杂交后代熟期偏长、株型松散，需多代改良才能适配黄淮海生态条件。
1.2.2 多性状聚合育种效率低 玉米高产、抗逆、宜机等目标性状多为数量性状，受多基因控制且存在负相关效应，如早熟与丰产性、脱水快与抗病性的矛盾难以协调。传统育种依赖表型选择，周期长达8～10年，且难以精准聚合多抗基因，导致品种易出现“短板效应”。此外，极端环境下的性状鉴定体系不完善，缺乏标准化的高温、干旱、病害胁迫鉴定平台，影响选择准确性。
1.2.3 技术融合应用不充分 单倍体、基因编辑、全基因组选择、诱变育种等现代技术虽已应用，但存在"各自为战"的问题，未形成协同效应。例如，单倍体育种主要用于快速纯合，尚未与分子标记选择深度结合；三亚电子加速器等新型诱变技术的突变体筛选与基因定位衔接不畅，优质突变种质利用率低 。同时，生物技术与常规育种的融合度不足，分子检测结果与田间表型关联性分析欠缺，导致技术优势难以充分发挥。
2 目前玉米育种的解决方案
2.1 种质资源创新与改良
2.1.1 国内外优异种质引进与筛选 聚焦抗逆、早熟、耐密等目标性状，定向引进国内外优异种质资源。国内方面，收集西南地区抗锈病、抗旱热带种质，东北春玉米区耐密、抗倒伏种质，进行生态适应性驯化；国外方面，精准引进美国先锋公司耐密种质、欧洲抗旱种质、东南亚抗湿热种质，重点筛选花粉活力强、结实性好、抗病基因丰富的材料，规避生态不兼容风险。建立种质资源评价体系，通过多年多点鉴定，明确各材料的抗逆性、丰产性、配合力等核心性状，构建目标性状明确的种质资源库。
2.1.2 多元杂优模式构建 打破传统“黄改×瑞德”二元杂优模式，构建"温带骨干种质×热带改良种质""国内种质×国外优异种质"的多元杂优体系。重点培育"黄热系"骨干自交系，通过黄改系与热带种质多代回交，聚合黄改系的广适性、热带种质的抗逆性，实现抗病、耐高温、耐密等性状的协同改良。参考康农玉8009等耐密品种的选育经验，采用“聚三群为两群”策略，融合Reid、P群与热带种质优点，改良黄早四类群材料，提升杂种优势水平。同时，注重父本与母本的性状互补，母本选择熟期稍晚、脱水快的材料，父本选择早熟、脱水快的材料，组配满足机收需求的杂交种。
2.1.3 核心种质创新创制 利用海南三亚南繁优势，结合冬季加代与多环境鉴定，加速种质改良进程。采用“杂交+回交+自交”的常规育种方法，在分离世代进行高温、干旱、病害等胁迫处理，定向选择抗逆性强的单株。针对关键性状缺陷，开展靶向改良：对感锈病种质，导入热带种质中的抗锈基因；对不耐高温种质，引入花粉活力稳定的优异等位基因；对脱水慢的种质，与硬粒型、早熟种质杂交改良。建立核心种质动态更新机制，每3～5年筛选一批配合力高、抗逆性强的骨干自交系，丰富育种基础材料。
2.2 现代育种技术融合应用
2.2.1 单倍体育种技术优化与应用 以HI-Edit/IMGE（单倍体诱导耦合基因编辑）技术为核心，构建高效单倍体诱导与基因编辑融合体系。选用诱导率8.55%～20.89%的优异单倍体诱导系（如Choi3），靶向编辑控制抗病、早熟、脱水等性状的关键基因（如Wx1、Sh2），实现目标性状的精准导入与快速纯合。优化单倍体鉴定方法，结合籽粒颜色标记与分子标记检测，提高单倍体识别准确率，降低误选率。在加倍单倍体（DH）系选育过程中，同步进行抗逆性鉴定与配合力测定，缩短自交系选育周期至2～3年，较传统育种效率提升50%以上。
2.2.2 诱变育种技术创新与应用 充分发挥三亚电子加速器诱变育种的技术优势，开展玉米种质创新。该技术通过1-10MeV电子束精准调控辐照剂量，处理种子、花粉等材料，在几秒至几分钟内诱导大量基因突变，且无放射性残留，克服了传统γ射线、钴-60辐照的技术瓶颈。针对玉米抗逆性、熟期、脱水速率等性状，开展定向诱变：对耐密性差的种质，进行低剂量辐照，诱导株型紧凑突变体；对感穗腐病种质，通过辐照筛选包叶紧实、籽粒坚硬的突变单株；对抗旱性不足的种质，诱导根系发达、水分利用效率高的变异类型 。建立诱变突变体库，结合基因测序与表型分析，挖掘优异突变基因，为分子育种提供新的基因资源。
2.2.3 太空育种技术补充与拓展 利用太空特殊环境（微重力、高辐射、高真空）诱导玉米种子发生基因突变，创制常规育种难以获得的优异种质。重点搭载抗逆性差、遗传基础狭窄的骨干种质，返回地面后进行多代筛选，鉴定耐高温、抗旱、抗病等突变体材料。结合分子标记技术，定位太空诱变产生的优异等位基因，通过回交转育导入到骨干自交系中，培育兼具广适性与特异性的创新种质。与单倍体、电子加速器诱变技术结合，构建"太空诱变+地面定向选择+快速纯合"的技术链条，提升种质创新效率。
2.2.4 分子育种技术精准赋能 建立多性状分子标记辅助选择（MAS）体系，开发与南方锈病、茎腐病、耐高温、脱水快、耐密等性状紧密连锁的分子标记。在育种早代（F2、BC1）对目标性状进行分子检测，筛选携带优异等位基因的单株，减少田间种植规模与选择周期。利用全基因组选择（GS）技术，构建玉米抗逆、宜机等性状的预测模型，对育种群体进行基因组育种值估算，实现多性状的同步改良与精准选择。针对关键抗逆基因（如抗旱基因DREB2A、抗锈病基因RppQ），开展基因克隆与转基因育种，培育靶向性抗逆品种，同时严格遵循生物安全法规，确保技术应用合规性。
2.3 目标性状精准选择与鉴定
2.3.1 多环境胁迫鉴定体系构建 设置不同生态环境的鉴定点：设置高温干旱胁迫鉴定区，通过控水、覆膜模拟干旱环境，测定花粉活力、结实率等指标；设置阴雨寡照胁迫鉴定区，利用遮阳网模拟弱光环境，评价光合作用效率与穗腐病抗性；设置病害多发区，自然诱发南方锈病、弯孢霉叶斑病，进行抗性分级鉴定。建立人工气候室胁迫鉴定平台，模拟40℃以上高温、持续降雨等极端环境，开展苗期、花期、灌浆期等关键生育期的抗逆性鉴定，提高选择准确性。
2.3.2 宜机化性状精准评价 参照李少昆博士提出的玉米籽粒机收品种标准，建立宜机化性状评价体系：收获时籽粒含水量≤23%（最佳≤20%），破碎率≤5%，杂质率≤3%；抗倒伏能力达到倒折率≤3%，落穗率≤2%；熟期评价以生理成熟后2-4周为适宜收获期，确保籽粒乳线消失、黑层出现，千粒重稳定。采用机械化收获试验装置，模拟不同收获速度、滚筒转速下的品种表现，综合评价品种的机收适应性。测定高密度条件（5 500株/亩）下的群体光合效率、抗早衰能力，筛选耐密性强的品种。
2.3.3 高产稳产综合评价 采用“多年多点+逆境胁迫”的产量鉴定模式，在不同生态区进行3年以上区域试验，兼顾正常年份与极端气候年份的产量表现，评价品种的广适性与稳产性。产量构成因素方面，重点选择穗行数14～16行、千粒重300 g以上、出籽率≥90%的材料，协调群体产量与个体发育的关系。建立产量稳定性分析模型，采用AMMI模型分析品种与环境的互作效应，筛选产量稳定性好、环境适应性广的优异品种。
2.4 育种流程优化与体系构建
2.4.1 多技术协同育种流程 构建“种质创新-技术导入-性状选择-品种培育”的闭环育种流程：第一步，通过常规育种与诱变育种（电子加速器、太空育种）创制基础种质，利用南繁加代缩短世代；第二步，采用单倍体育种技术快速获得DH系，同步进行分子标记检测，筛选携带目标基因的纯合系；第三步，在DH系鉴定中，结合多环境胁迫鉴定与宜机化性状评价，筛选优异自交系；第四步，开展自交系配合力测定，组配杂交组合，进行多点品比试验与区域试验，培育符合目标的新品种。该流程将育种周期从传统的8～10年缩短至4～5年，大幅提升育种效率。
2.4.2 产学研协同创新体系 加强科研院所、种业企业、推广部门的协同合作：科研院所聚焦种质创新与技术研发，构建核心技术平台；种业企业发挥市场导向作用，提供育种目标需求与产业化应用渠道；推广部门开展品种示范与反馈，为育种改进提供实践依据。利用三亚南繁硅谷的资源优势，建立"南繁加代+加速器诱变+分子检测"的一体化育种基地，实现种质创新、技术应用、性状鉴定的无缝衔接。同时开展国际合作与交流，引进国外先进育种技术与种质资源，消化吸收再创新，提升我国玉米育种的国际竞争力。
3.未来育种实现路径
随着生物技术与信息技术的深度融合，玉米育种将向“精准化、高效化、多元化”方向发展。在技术层面，基因编辑、全基因组选择、人工智能辅助育种等技术将广泛应用，实现目标性状的精准设计与快速改良；在种质层面，将进一步拓展国内外种质资源交流，构建更具多样性的杂优模式，破解遗传基础狭窄难题；在目标层面，将从“抗逆宜机”向“优质专用+抗逆宜机”转型，培育饲料用、工业用、鲜食等专用型品种，满足多元化市场需求。同时，应对气候变化加剧的趋势，需加强极端环境适应性育种，培育能够抵御更严重高温、干旱、洪涝的品种，保障粮食生产安全。
加强种质资源保护与创新投入，建立玉米特色种质资源库，开展核心种质基因挖掘与利用，对优异种质创新给予专项扶持；完善育种技术平台建设，支持三亚电子加速器诱变等技术平台共享，构建标准化的抗逆性鉴定与宜机化评价平台；强化产学研协同创新，鼓励科研院所与种业企业共建育种中心，加速科技成果转化，培育具有自主知识产权的突破性品种；健全品种审定与推广体系，优化审定标准，突出抗逆性、宜机化等核心性状指标，加强品种示范推广；加强国际合作与交流，引进国外先进育种技术与种质资源，推动我国优良品种与技术走向国际，提升产业竞争力。
构建"种质创新为基础、技术融合为支撑、性状聚合为核心、宜机适配为目标"的育种技术路线，是破解生产困境、保障粮食安全的必然选择。通过国内外优异种质的引进与改良，构建多元杂优模式；融合单倍体育种、电子加速器诱变、太空育种、分子标记选择等现代技术，提升育种效率；聚焦抗逆性、早熟耐密、宜机化等核心目标，进行精准选择与多环境鉴定，培育出适配不同生态特点的高产、稳产、多抗、宜机收玉米新品种。进一步强化技术创新与产学研协同，持续优化育种体系，为我国玉米产业高质量发展提供坚实的品种支撑。
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