玉米多控不育技術在原理和技術路徑上，比國外類似技術更先進和安全，生物安全風險降低兩個數量級以上，確保未來大面積應用時，風險更低，效果更好。
吳鎖偉 課題研究團隊成員
“洪范八政，食為政首”，解決好中國十幾億人口的吃飯問題，始終是治國理政的頭等大事。種子是農業的靈魂，更是農業的“芯片”。要為我國農業高質量發展提供優良的種子，高水平的培育和高質量的繁育不可或缺。
科技日報記者從科技部中國農村技術開發中心獲悉，國家重點研發計劃“七大農作物育種”成果“良種繁育共性關鍵技術研究與示范”取得了顯著成效和關鍵突破，建立了玉米多控不育技術體系和作物通用型顯性不育技術體系，創制了遺傳穩定的隱性和顯性核不育系，實現了對國外同類技術的超越和創新，填補了相關領域的空白。同時，兩項共性關鍵技術已開展了一定規模的大田生產試驗示范，未來大面積產業化后，將支撐我國良種繁育的產業升級。
加快制種產業向技術密集型轉變
長期以來，我國對于種子繁育的科技支撐，特別是“兩雜”作物的雜交種制種過程中的科技支撐力度始終不足。例如，當前玉米等異花授粉作物的制種過程中缺乏穩定不育系，勞動力成本逐年遞增；良種繁育與制種基地信息化水平不足；親本繁育、制種效率與產量偏低。
這些問題困擾著我國良種繁育產業的高質量發展。為此，國家重點研發計劃有針對性的支持了“良種繁育共性關鍵技術研究與示范”課題，目的是通過北京科技大學、中國水稻研究所、浙江大學、北京市農林科學院信息中心和湖北省農業科學院等優勢單位的聯合，進行良種繁育環節關鍵共性技術的攻關及示范應用，為獲得優良的農作物種子提供新技術和新模式，進而為提升我國種子繁育技術競爭力，加快制種產業由“勞動密集型”向“技術密集型”提供科技支撐。
植物雄性不育是指在高等植物中，雄性器官發育異常，不能產生有功能的雄配子（花粉），但雌性器官發育正常，能接受正常雄配子而受精結實，并能將該不育性遺傳給后代的現象。雄性不育系在作物雜交育種和制種中作為母本，不用人工或機械去雄，因而可以降低人工成本，提高雜交育種和制種效率。
作物雜種優勢利用以三系法和兩系法為主，然而，以細胞質不育為核心的玉米三系法，由于胞質單一，存在資源利用率低、抗病抗逆性差等重大缺陷，兩系法受溫度、光照等環境因素影響較大，生產存在風險。
“因此，建立核基因控制的遺傳穩定、安全高效的作物不育化制種技術，是良種繁育領域的迫切需求，也是本課題研究的重點和難點。”課題負責人，北京科技大學生物與農業研究中心主任萬向元教授在接受科技日報記者采訪時介紹。
技術攻關、成果示范應用“兩步走”
面對如此迫切的需求和攻關難點，課題的攻關過程主要分為兩個階段，一是技術攻關階段，二是成果示范應用階段?！霸诩夹g攻關階段，課題開創性地建立了國際先進、國內領先的玉米多控不育技術和作物通用型顯性不育技術，申請并獲得了多項知識產權保護，同時課題進行了這兩項技術的產業化應用價值評估，為產業化示范應用做準備。在課題技術成果示范應用階段，課題集成水稻離田場地基質育秧技術、小苗淺栽機插技術，結合自研的水稻長效顆粒肥，形成了一套適合水稻的機械化輕簡栽培技術，并已進行產業化示范應用?！闭n題研究團隊成員安學麗教授說。
利用基因互補、熒光篩選、除草劑篩選和花粉失活等技術策略，將生物技術與傳統育種相結合，課題建立了作物不育化雜交育種和制種技術體系。
研究人員克隆了玉米核雄性不育關鍵基因，建立了玉米隱性核雄性不育技術體系（玉米多控不育技術）和作物通用型顯性不育技術體系，并以玉米為主要研究對象，開展了作物不育化育種和制種技術體系的產業化應用評價及示范。
“其中，玉米多控不育技術在原理和技術路徑上，比國外類似技術更先進和安全，生物安全風險降低兩個數量級以上，確保未來大面積應用時，風險更低，效果更好?！闭n題研究團隊成員吳鎖偉教授說。
研究團隊提出了水稻機插盤育秧理想株型指標體系和盤育秧株型發育調控生理機理，
研發了一種水稻盤育秧株型調控劑，將盤育秧—機插和生長素濃度生理效應相結合，既實現盤秧控苗促根，同時機插后促長早發，改變了以多效唑和烯效唑等矮壯素為主的水稻盤育秧調控劑；研發了基于功能區劃分的水稻育秧基質復配原理，并以此研發了一種水稻無土育秧基質。
以種業行業管理辦法和規則為依據，課題還構建了作物種子繁育基地信息化管理技術體系，完成作物種子繁育基地信息系統研發，系統獲得兩項計算機軟件著作權，并已實現上線運行，可為各種子繁育基地提供信息管理服務。
部分成果已開始規?；茝V
如今，課題研發的機插水稻育秧基質，已經用于實施水稻離田場地化基質育秧。
“相較傳統露天田間分廂機插盤育秧，該技術避免了營養土準備和田間病蟲危害等，減少了秧盤搬運次數和勞動強度，每畝減少用工70%以上，減少化肥和壯秧劑100%，勞動強度減輕60%。小苗機插移栽較傳統機插技術，可將水稻分蘗盛期提早7天左右，有效穗提高1.8個/叢，繁育稻種產量提高10%以上；秸混顆粒長效肥，可有效滿足水稻的生長發育和高產?！卑矊W麗說。
2019年，課題里集成的優質高產水稻機械化輕簡栽培技術在浙江富陽基地進行了示范展示。利用該集成技術示范的水稻品種“深兩優8012”，在前期機插密度不足的情況下，經專家現場機收實割驗收，4.5畝實收鮮谷3600公斤，折合標準含水量，實際稻谷畝產達735.23公斤。
在萬向元看來，課題取得上述關鍵突破，主要經驗可以歸納為兩點：一方面是構建了貫穿基礎研究、應用基礎研究、技術創新和應用示范于一體的研究體系?！傲挤N繁育的各項關鍵問題看似是生產問題，但是究其源頭，涉及到了創新鏈的各個環節，例如雄性不育制種技術體系，既面臨源頭基因資源匱乏、機理解析不清晰的問題，也面臨著技術體系原創性設計等關鍵攻關，同時也要兼顧未來大面積實施的效果和產業化的成本等諸多因素。”萬向元說。
因此，課題從一開始就構建起了基礎研究、應用基礎研究、技術創新和應用示范的融合貫通體系，不斷強化各個環節的緊密銜接，實現關鍵技術的快速突破。
另一方面是強化關鍵技術的示范應用?！罢n題從一開始，就定位了既要頂天也要立地的實施思路，除了不斷追求國際領先的原創性技術突破之外，也不斷加大技術轉移轉化力度。項目執行期內，不少的研究成果均已經實現了產業化推廣，例如水稻育秧技術、制種基地信息化管理技術等，都已經開始了規?；膽谩！闭n題研究團隊成員李翔研究員說。
課題的研究工作雖然在“十三五”取得了一定的進展，但是課題研究團隊也認識到，很多技術受限于政策、成熟度等諸多因素，尚待進一步研發、完善和轉化。
“‘十四五’研究團隊接下來將重點開展兩方面的工作，一是完成部分以基因編輯等技術為基礎的新一代制種技術的科學監管程序，力爭‘十四五’能夠實現規?；漠a業應用。二是進一步通過技術創新，做精做深制種環節的質量控制關鍵技術流程，支撐高品質種子的生產，從種子質量環節，嚴把種業安全關?！比f向元說。
