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1、我国玉米育种面临三个理论技术问题许多老先生在退休之际都以自己一生的实践经验和切身感受，告诫后来者，中国玉米育种缺少有效的种质资源是最重要的限制因素。这么多年来，由于工作关系和经历，我恰好接触了世界许多国家的玉米种质和育种人员。自1994年回国以后，一直想发挥自己的优势，为克服我国玉米育种有效种质贫乏这个薄弱环节而做些实际工作，创造一些种质和技术积累。我很幸运，为了开展种质扩增、改良与创新研究，必然要面对和克服一系列未曾经历过的理论和技术问题。回想这20余年的经历，遇到过一系列的理论障其中就育种技术来说大概有三个最直接的障碍。一、认识论从认识论来说，我在探索种质扩增、改良和创新的实践过程里，遇到
2、的第一个理论障碍就是国内流行多年的复杂而繁琐的杂种优势模式。中国农科院的科技人员经过多年研究，分别从系谱、数量遗传学和分子标记技术等三条途径，基本上解决了这个理论障碍。在此基础上，形成了循环育种的基本思路。这就是相互轮回选择和二环系育种技术的基本原理。不解决这个障碍，所谓种质扩增、改良与创新就成了空话或泡影。多群论在育种上没有理论依据，也没有实践基础，其后果是阻碍商业育种技术的进步，抑制产业的创新能力。第二个理论障碍就是通过什么技术途径提高产量。通过查阅文献和设计试验，基本上明确了高密度育种的原理和意义。这是抗逆育种的突破口。而抗逆育种则是提高产量的基础。在初步明确这两个问题以后，我们就把对育
3、种技术的思考瞄准了第三个问题，那就是调整育种目标。这大概是中国特有的现象。在中国长期计划经计体制下形成的脱离市场需求的科技项目考核指标与方法体系和育种技术概念，以及最近几十年社会转型阶段所强化了的双重利益集团，把育种目标搞得十分混乱。其他国家没有过像我国这样影响力巨大的双重利益集团，在中国现行体制下，腐败的官僚主义加上腐败的无良学者所组成的双重利益集团竟如此之强大和在产业发展历史进程中持续的时间如此之长属世界所罕见。我过去说他们是又当婊子又立牌坊，不好听，现在改称双重利益集团，这样更含蓄一些。于是，我把复杂的社会问题和学术腐败化解为学术问题来讨论，所以，我们现在需要重新整理和定位被他们搞乱了的
4、育种目标。这样设法从理论上动摇学术腐败和双重利益集团的社会根基。二、逻辑性今天，我们从逻辑上认识这三个问题，就要从调整育种目标开始，然后必然采取以高密度为突破口的抗逆育种技术途径，最后，只有循环育种策略，才符合提高商业育种效率的基本要求。这三句话是当今我国玉米育种面临的最紧迫的理论和技术问题，或者说最需要我们认真讨论和思考的技术环节。再引申一步，则不能只强调种质资源的重要性，育种技术更重要。大家都已经注意到，尽管我们现在已经拥有很多好的种质资源，但就是不能像跨国公司一样系统地创造一大批优良自交系。为了解释这个现象，我们首先来分析为什么美国人只提种质扩增（GEM）这个概念？美国人强调种质扩增，是
5、因为人家不缺乏先进的育种技术，也不缺乏强大的产业支撑，人家缺的是种质资源；而我则强调种质扩增、改良与创新，就是把种质资源和育种技术结合在一起来考虑。这符合中国的实际情况。CGIAR系统的GCP项目提出unlock的概念，符合CGIAR系统大量保存植物种质资源却苦于利用效率不高的现状。但CGIAR的概念有缺陷，没有说到点子上，实际问题远比unlock要复杂得多。而联合国粮农组织（FAO）则把这些概括为前育种研究（pre-breeding）。我更赞成FAO的概念，更符合发展中国家的实际状况和技术需求，考虑问题比较全面而且更符合实际。这些问题本不复杂，但是由于社会转型阶段认识能力的局限与束缚，由于双
6、重利益集团对玉米育种思路的误导，特别是理论上的疏忽，使育种目标变得模糊，导致对循环育种策略的严重忽视。急功近利更导致对抗逆育种的漠视，把育种技术搞复杂化，总是神秘而不可琢磨。这是中国传统文化阻碍科技进步的典型事例。我这里提出三句话，针对现在玉米育种技术体系中的关键思想障碍，因此必然存在矛盾和冲突。这种冲突已经到了极为严峻的程度，但不能因为干扰，就不敢对模糊的育种理念和思路提出质疑。我们面临的任务非常艰巨，要把过去十几年里严重降低的产量增益速度恢复到1996年以前的水平，谈何容易。这层坚冰早在八十年代后期就开始缓慢形成，只是到了九十年代末期才引起大家关注而已。李竞雄院士早在1990年就指出问题所
7、在，但我们一直没有认识到。我是直到2002年才开始省悟过来，于是有了2003年的昆明讲话。现在，我们多数人的认识越来越明确，不把失衡的育种理念和思路重新颠倒过来，就不可能把玉米的增产速度重新提高上去。当然，提高产量的增益速度，不只是靠品种，还要靠耕作栽培与管理技术的进步，靠植物保护和机械化作业的普及提高。此外，还有赖于市场环境。三、归纳与概括下面就这三个重要的理论和技术问题作进一步说明。认识育种目标，要突破中国传统文化中渗透着的绝对化思维方式和主观因素。育种目标应该来自对生产、对需求和限制因素的调查研究和对科学技术自身缺陷的分析与判断，而不是少数人拍脑袋，更不是计划经济下官僚主义引导的产物。育
8、种目标的抽象化和绝对化是我国玉米育种长期进展缓慢的基本原因。它表面上非常重视和强调产量，把高产说成是永恒的主题，但这个“永恒”却把产量束之高阁，既脱离实际，又脱离理论基础。派生出的许多概念都比较抽象和以自我为核心。我认为育种家绝不要以自我为核心，而要追随生产技术的进步，换句话说，要尊重耕作栽培和生产管理技术的进步，随着生产技术的进步，育种要为耕作制度的改革提供品种支撑，而不要总幻想着引导生产。越是把自己束之高阁，看得很重，就越不能引导生产，能够起到支撑作用，不拖后腿就已经很不错了。而最近20年的生产实践逐步揭示出玉米育种已经拖了生产的后腿。我们现在基本上清楚了一个道理，玉米育种要满足生产技术的
9、进步和耕作制度改革的需要。我们现有的品种生育期太长，后期灌浆和脱水缓慢，收获时含水量高，无法适应机械化作业对品种的需要，而产量水平并不高，反而浪费了太多的肥料和资源，对培肥土地也很不利。调整育种目标是个长期渐进过程，但要把失去的时间抢回来，就必须从理论到实践两个方面认识育种目标，花双倍的力量进行育种思路的调整。以高密度为突破口的抗逆育种技术，这是育种目标的派生概念。这里说的高密度育种与生产上通过密植提高产量是两个完全不同的概念，甚至基本不相干。什么是产量？产量就是抗逆性！这是现代植物育种技术进步以后逐渐获得的共同认识。不仅玉米如此，其他作物也无不如此。什么是抗逆性？第一个就是耐密植，抗倒伏。然
10、后就是耐干旱、耐低氮，进而耐高温、低温、不良土壤等逆境因素。也包括生物逆境。我们国家历来重视生物逆境，但比较忽视非生物逆境。玉米上尤其应该注意抗逆育种。我国使用了太多的化肥，却没有生产出相应数量的玉米，虽然与土地和气候条件有关，但培育的品种喜欢大水大肥是育种目标和育种技术的严重误区。如果说我们的土地不够肥沃，因此不能搞密植，那就更不应该培育大量浪费水肥资源的品种。所谓耐肥水曾经用来描述优良品种的主要特征。很少有人自觉地考虑如何降低水肥资源的消耗，或者换言之提高资源利用效率的育种技术。我们没有办法在大规模育种程序中采用实验室的抗逆鉴定技术，于是只能采用高密度育种策略。在选育二环系的过程中，在F2
11、分离世代施加高密度选择压力，其原理是扩大群体内的遗传方差，从而扩大对许多性状的选择响应和选择增益。如果增加干旱、低氮、高温、低温、病虫害等选择压力，同样是为了扩大遗传方差和增加选择响应。于是，我们提出以高密度为突破口的抗逆育种策略，这是当今玉米育种的基本技术途径。从实践上来说，我们建议，分离二环系的早代，群体密度应达到每亩1万株上下。即使选育一环系的早期世代，群体密度也不能低于6000株。鉴定杂交组合（品观试验）的密度应该比区域试验的每亩密度增加1000株。这样在高度密植条件下筛选出来的自交家系或杂交组合是在较宽遗传方差的背景下筛选出来的优良基因型，才有可能在其他环境下经得住逆境的考验。这样，
12、通过高密度育种途径，就可以在一定程度上实现抗逆育种的基本目标。第三个技术环节是循环育种。这个问题同样来自什么是产量这个基本概念。既然产量就是抗逆性，而继续提高产量主要不取决于杂种优势，更不取决于亲本之间的特殊配合力，而是取决于非杂种优势的遗传原因，取决于亲本自交系的一般配合力，于是我们的育种技术路线就变得很简单，只能是循环育种。其理论基础是在循环育种的过程里慢慢积累一般配合力，或者说得抽象一点，积累和充分利用加性遗传方差。或者说积累那些表现一般配合力效应的加性等位基因。特殊配合力对产量增益的贡献率虽然很少，越来越少，但毕竟决定亲本之间的方向。至少目前，特殊配合力仍然反映亲本之间的距离和方向。因此，我们需要把自交系划分成两个杂种优势群，而且只要两个群就够了。再往多了划群就显得多余。这些就是当前我国玉米育种面临的三个重要理论和技术问题。如果基本方向错了，理论和技术指导就会错误，花费再大的力量，投入再多的经费也无济于事，也很难提高竞争力。甚至使的劲越大，越是不见成效。预计玉米育种界在明确了这些基本理论、技术和发展思路和以往二十多年增加科技投入的基础上，必将诱发出科技人员的创造积极性，玉米产业界将会出现激烈的成果竞争和市场角逐的激烈场面。2009-11-03 13:30赵广熙
