费继飞，孙 招，王行川，高 飞，刘青培，王爱芬，原志强，陈瑞杰，刘东胜，王义波

（1北京联创种业有限公司，北京100081；2河南隆平联创农业科技有限公司，郑州450001）

0 引言

玉米是世界上种植范围最广泛、土地利用率最高的粮食作物之一，是中国第一大作物，具有饲料、工业原料、能源、油料和食用“五位一体”多重功能，产业链条延伸最长，贯穿一二三产业，玉米产业高质量发展在保障国家粮食安全和国民经济发展中具有不可替代的重要战略意义[1]。自2013年起，中国玉米播种面积已经世界第一，达到4129.9万km2，至2020年仍稳定维持在4100万km2以上。但中国玉米单产水平仍旧较低、生产成本高、市场竞争乏力较弱。稳粮增收、提质增效、全面提升产品质量、增强国际市场竞争力，是玉米产业的总体现实需求和发展趋势。品种是决定农作物产量和品质的内在因素，品种创新能力是一个国家农业核心竞争力[2-3]。据有关部门研究推算，玉米新品种的推广利用在玉米增产总额中发挥40%的作用。因此，玉米新品种的选育和推广是支撑玉米生产的核心技术，品种是玉米生产的第一要素。‘郑单958’、‘先玉335’、‘浚单20’等品种自21世纪初审定并且大规模推广以来，在生产中一直占主导地位[4-5]。近年来，随着中国城镇化，土地集约化经营的要求，以及日益突出的生物和非生物逆境胁迫，现有的主栽品种在生产上存在各自不同的问题，不利于国家的粮食安全，玉米品种的更新换代迫在眉睫[6-7]。随着种子法的颁布实施，企业逐步取代高校和科研院所成为中国玉米育种的主体力量。高校和科研院所则回归公益研究主题，侧重基础研究，退出竞争性研发，让商业性竞争研究行为回归企业，企业和事业单位分工合作，共同促进玉米产业的发展。近年来，中国的玉米品种审定制度逐步由审核制向备案制过渡，企业要承担的生产和经营风险大幅增加，商业化育种从另一方面来讲就是一种商业风险控制体系，有利于提升中国种企同国际种业巨头的竞争力。吴晋源等[8]指出‘先玉335’作为中国玉米行业迄今为止最为成功的商业化品种，其从产品研发和市场推广都严格遵守商业育种的各项原则，中国种业要想长期健康发展,就要走商业化育种的道路。张世煌等[9-10]指出商业育种要体现市场驱动，以市场需求为导向，把育种目标和市场推广生产实践等紧密连接。何文平等[11]指出商业化育种体系是国际种业公司成熟的育种管理模式，中国种业必须建立适合国情的商业化育种体系，提升企业的核心竞争力。王行川等[12]认为在玉米商业育种中不能把杂种优势群看成是一成不变，教条式的东西，杂种优势群划分的目的是便于育种家使用数量较大的材料，其划分只是一个大致轮廓性育种思路框架，不同的育种家要根据自己育种目标需要、育种材料、目标市场的生态条件等因地制宜的调整自己材料的杂种优势群，在育种中要采用“优点叠加育种法”同时对杂交种的双亲进行改良。费继飞等[13]指出在在商业育种实践中要高度重视耐高温热害性状和耐旱性状的选育，通过不断提升基因型与环境互作的正向超正常表达，选育具有广泛适应性的品种。前人的研究主要集中在商业育种应遵循的原则，构建商业育种体系的想法和思路，杂优模式认知、和选择，双亲的改良方法，以及注重对高温干旱等逆境的选择，而对于种子生产风险、企业经营风险、农民种植风险等事关种企利润及生存至关重要等方面研究几乎空白，给中国玉米产业体系的发展留下了巨大隐患，不利于中国种企提升自身竞争力。本研究基于‘中科玉505’商业育种的成功经验，指出在商业育种中要把市场安全评价作为关键环节；把制种产量作为主要育种目标；在育种过程中要建立病圃选育自交系，筛选多点以上组合要进行接种鉴定；合理密植控制倒伏。通过对种质遗传基础、系谱关系、配合力关系、性状互补关系等进行了详细的研究，制定出了利用中国优异种质，改良‘先玉335’双亲不耐密植、中前期不抗倒伏、不抗南方锈病、不耐高温热害等问题，同时进一步提高其配合力的技术路线，并制定了详细的育种方案[14-15]。把高产稳产、抗逆广适、高制种产量、耐密抗倒、粮饲通用、适宜全程机械化作为我们的育种目标。

‘中科玉505’2015年和2018年分别通过陕西省夏播，陕南春播审定，审定编号：陕审玉2015005、陕审玉2018051；2016年通过河南省和山东省夏播审定，审定编号：豫审玉2016002、鲁审玉20160011；2017年通过东北中熟春玉米区国家审定，审定编号：国审玉20176025，同年通过安徽省中熟夏播和河北省太行山区春播审定，审定编号：皖审玉2017004、冀审玉20170077；2018年通过江苏省引种备案，引种号：苏引种2017第073号；2020年通过国家黄淮海夏播青贮玉米审定，审定编号：国审玉20206267。2018年获植物新品种授权，新品种授权号：CNA20160560.0。

1 材料与方法

1.1 杂交种与亲本材料特性

‘中科玉505’以CT1668为母本，CT3354为父本杂交，2012年选育而成；2013年以后进入黄淮海和东华北玉米主产区区域试验。母本CT1668为自育系，并获得植物新品种权号(CNA20131225.8)。父本CT3354为自育系。

1.2 试验方法

1.2.1 区域试验 采用随机区组设计，3次重复，5行区，实收中间3行计产，小区面积不小于20 m2，四周设不少于4行的保护行。生产试验间比法排列，不设重复，东北中熟春玉米区生产试验的小区种植面积≥300 m2，黄淮海夏玉米区小区面积≥200 m2。其中东北春玉米、黄淮海夏玉米密度分别为67500、75000株/hm2。

1.2.2 密度试验 采用2年多点试验，随机区组设计，4行区，2次重复，行长6 m，各小区收获中间2行计产。密度分别设置为52500、60000、67500、75000、82500、90000株/hm2。

1.2.3 耐高温鉴定 检测品种对自然高温综合反应于5月15日—6月25日，分五期在武昌播种。每一期一半自然授粉，另一半植株自交或者组合内混粉。通过不同吐丝期高温下结实情况（正常果穗比例和出籽率变化）区分不同品种耐高温性。花粉高温处理结实，分2期种植。采用培养箱内35℃、36℃两个梯度处理即将散粉的雄穗3 h后，收集花粉给正常相应品种雌穗授粉，最终统计结实情况。此外，散粉时对花粉作碘染，检测其活性。

1.3 测定项目与分析方法

成熟时，区域试验实收中间3行（面积12 m2），生产试验全区实收，脱粒称重后，按14%含水量折算每小区的籽粒产量；农艺性状的调查是按照《农作物品种（玉米）区域试验技术规程》的调查标准进行；耐旱性鉴定标准参考“玉米抗旱性鉴定技术规范”(DB13/T1282—2010)进行；试验数据采用Excel 2010和DPS 6.05进行数据统计和相关性分析；籽粒品质分析采用相应国家和行业标准。

2 结果与分析

2.1 主要生物学特征

该品种幼苗浅绿色，叶鞘紫色，叶缘紫色，花药绿色，颖壳绿色，花丝淡紫色，株型紧凑-半紧凑，果穗筒形，穗轴红色，籽粒黄色、半马齿型。详见表1[16-18]。从试验数据可以看到‘中科玉505’株高比对照‘先玉335’低14 cm左右，穗位相当；较对照‘郑单958’株高平均高20 cm，穗位平均低10 cm。降低了因株高增加引起的倒伏风险，其穗长、穗行数、单穗粒重、百粒重和出籽率都优于对照，而熟期略早于对照。

表1 ‘中科玉505’国家区试主要性状汇总

2.2 产量结果分析

对东北中熟两年区试产量结果进行联合方差分析表明，品种间、试点间以及品种与试点间互作差异均达到极显著水平，说明试点布局，田间设计合理，品种间遗传差异得到了充分体现，详见表2。参试品种间存在显著基因型差异，不同品种在不同试点的表现也存在显著差异。多重比较结果显示‘中科玉505’两年试验产量均居参试品种前3位，高于或显著高于其他品种，极显著高于对照品种‘先玉335’，详见表3。‘中科玉505’在参加的各级别试验中都表现出了极高的产量和增产幅度，优于生产上主推的‘郑单958’、‘先玉335’、‘伟科702’等品种，是优良的高产品种，详见表4。

表2 不同品种产量性状联合方差分析(品种为固定、试验点和区组为随机模型分析)

表3 不同品种间的产量多重比较(Duncan’s多重计较、线性回归稳定性分析)

表4 ‘中科玉505’区试、生试产量结果汇总

2.3 抗旱性鉴定结果

干旱是制约玉米生产最重要因素，玉米对花期干旱胁迫最为敏感[19-20]。2019年河北省农林科学院旱作农业研究所年对‘中科玉505’进行抗旱性鉴定。在模拟干旱环境的抗旱性鉴定试验中，抗旱指数(DRI)平均值为1.20，抗性达到了“极强”的标准。同时借鉴吴振录的方法[21]，对供试玉米品种的水分利用效率进行了综合评价，结果表明‘中科玉505’在丰水与开花期干旱胁迫下的综合水分利用效率优于对照（‘郑单958’、‘先玉335’），是抗旱性很好的新品种。

2.4 耐高温鉴定结果

近年来随着温室效应的加剧，在玉米开花及灌浆初期高温热害在玉米主产区出现的频率、强度及持续时间呈明显上升趋势，耐热性是否过关已成为衡量玉米品种安全性评价的重要指标[22-23]。2018年参加湖北省夏玉米品种引种抗性鉴定试验，鉴定结果表明‘中科玉505’在35～36℃的高温下，花粉活性仍能保持在91%以上，正常穗率基本没有影响，对结实影响不大。品种开放授粉能够承受36℃的高温，略高于‘郑单958’的35℃的耐受范围，品种承受高温能力达到“中等”级别，是较好的耐高温新品种。

2.5 耐密性分析

不同密度条件下，群体产量的变化与密度高低密切相关，种植密度适宜时，群体产量较高，如果种植密度过大，群体非生物逆境胁迫加剧，玉米个体间对养分、水分和光照的竞争激烈，通风透光条件差，使植株和穗位升高，植株重心上移，同时植株变得瘦弱，抗倒能力明显下降，从而导致因倒伏造成减产，因此合理的种植密度可使植株生长健壮，保持植株发育良好，具有相对较高的抗倒性，提高玉米产量[24-25]。

2014年‘中科玉505’的密度≤82500株/hm2，产量随密度增加而增加，密度在82500株/hm2时产量达到最大值，随着密度的继续增加产量反而降低。2015年‘中科玉505’的密度在52500～90000株/hm2时，产量随着密度的增加而增加，在密度为90000株/hm2时，产量达到最大值12327.9 kg/hm2。两年的密度试验表明，‘中科玉505’在黄淮海地区的合理种植密度范围，宜控制在60000～90000 kg/hm2之间，最佳种植密度为67500 kg/hm2；进行高产创建时适宜密度为75000～90000 kg/hm2，同时应适当喷施化控剂，控制株高，减低倒伏风险（表5）。

表5 2014和2015年‘中科玉505’黄淮海密度试验结果

2.6 优质

农业部谷物品质监督检验测试中心对‘中科玉505’籽粒检测结果表明，其品质表现优良，粗淀粉（干基）含量全部高于69%，且在黄淮海夏玉米区的品质检测中，其粗淀粉（干基）含量超过75%，达到高淀粉玉米国家审定标准。

2.7 青贮的饲用品质

前人使用4种方法对不同品种玉米秸秆的饲用品质做了分析研究[26]。采用饲料相对值法(RFV)分析表明（表6），秸秆的营养价值‘中科玉505’(61.9)＞‘先玉335’(60)＞‘郑单958’(53.1)；隶属函数法分析表明，秸秆的综合营养品质‘中科玉505’(0.52)＞‘先玉335’(0.42)＞‘郑单958’(0.35)；主成分分析法表明，秸秆的营养综合评价值(Dn)‘中科玉505’(60)＞‘先玉335’(55)＞‘郑单958’(18.9)；康奈尔净碳水化合物蛋白质体系（CNCPS法）分析表明，‘中科玉505’的真蛋白含量（PB1、PB2和PB3）较高，非蛋白氮(PA)和结合蛋白(PC)含量较低，在蛋白含量及其可利用上营养价值较高。以上4种方法的结果表明，‘中科玉505’秸秆的相对饲用品质较好，超过‘先玉335’和‘郑单958’。

表6 ‘中科玉505’国家生产试验品质检验结果汇总

3 讨论

3.1 新品种市场安全性评价是商业化育种的关键环节

玉米新品种安全性评价是玉米商业化育种的关键内容。根据笔者的体会，首先是优点，就是找卖点，也就是观赏性，观赏性应尽可能与丰产性稳产性三性合一；第二是找缺点，找到缺点以后制定补救措施，一是栽培措施能否弥补控制缺点尽可能出现，二是通过种子包衣可否解决；第三是通过生态条件区划划定高风险区禁入、中风险区再试再定、低风险区强势快速进入；第四是根据市场需求为急需品种找供给求导，自育或者联合育种或者市场上购买。找准市场高风险、中风险区是企业发展最重要防火墙。把这项内容放在市场开发部门新品种大规模开发前的1～2年内完成。年终育种部门的测试骨干参加市场部的年终新品种市场安全性评价总结讨论会，对自己初步评价后的品种在市场上扩大几十倍点次和更多生态条件下的表现进行验证，不断提升测试部门的评价能力。

3.2 制种产量应该成为主要育种目标

制种产量在商业育种中与高产、稳产、抗逆、抗病、广适同等重要，我们的制种产量标准是6750 kg/hm2，制种面积与大田可种植比例为大于280，表现优异的不得低4500 kg/hm2，制种与大田比例大于250，否则将处于微利状态，公司难以支撑。目前的制种产量平均超过7200 kg/hm2。把控住制种产量，企业的经营风险会大幅度降低。

3.3 关于主要玉米病害抗性改良

玉米茎腐病选择需要建立病圃选育自交系；筛选多点以上组合需要进行接种鉴定。根据近期研究，我们发现茎腐病属于多基因控制性状，而且镰孢菌和腐霉菌均有3种以上菌既可单独致病也可混合致病，相当复杂，并发现小麦赤霉病菌液接种玉米，发病程度与玉米禾谷镰孢菌相当，应引起农作物病害研究的高层部门的高度重视，耕作制度的改革应该列入重点研究课题[28-29]。玉米穗腐病比茎腐病还要复杂，也受多基因控制，而且镰孢菌和腐霉菌均有4种以上菌既可单独致病也可混合致病，我们正在研究试图找到显性抗源解决选育自交系之需，筛选多点以上组合也需要进行接种鉴定[30-31]。大小斑病抗性筛选均可以通过建立病谱，种植诱发行，或喷洒菌液接种诱发提高选择压力，实现抗性筛选，需要注意不同材料、不同品种接种均存在耐病性不同，应引起注意[32-33]。比如‘先玉335’在大斑病高发病区虽然发病，但不会很快近似枯死，而是叶脉间残留星星点点的绿色，尤其是茎秆、叶鞘、苞叶均有不等面积的绿色，同样可以进行光合作用，可以继续灌浆，对产量的影响有限；而有的品种则一旦大斑病高发，一周以后基本近似枯死近乎停止灌浆，对产量影响较大。小斑病与大斑病一样，需要注意耐病性。大斑病与小斑病与大部分材料存在显隐性关系，有的材料则不然则存在水平抗性问题。南方锈病病抗性显隐性关系的垂直抗性明显存在，有部分材料和杂交组合水平抗性问题，只是因材料而异，也是一个复杂性状[34-35]。因近10年多次发生，有2次大爆发，减产严重，应引起高度重视。已经将南方锈病作为黄淮海品种筛选的一票否决性状。

3.4 合理密植控制倒伏

密度试验的产量最高的密度，并不一定适合在大田生产中推广，至少要减少7500～15000株/hm2，因为大田生产大多是中等肥力，甚至不少是贫瘠土壤，大多没有灌溉条件，更有一些岗地、坡地、低洼地、下湿地、阴坡地、侧坡地等等，还有许多不确定的气候条件不定哪年哪个生育阶段发生，比如干旱、高温、大风、暴雨、寡照、连阴雨等等，密度较高的时候品种对各种不良条件的抗性及病害的抗性都会下降，多年多点密度试验发现随着密度的增加空杆、秃尖、倒伏等都呈明显增加趋势。‘中科玉505’的大面积生产种植密度推荐为60000株/hm2，条件好的高产田67500株/hm2，条件非常好的超高产田75000株/hm2，超过60000株/hm2均要采用化控技术减低株高和穗位，控制因增加密度导致的株高穗位增高带来的倒伏风险。选系育种材我们设置为120000株/hm2。玉米倒伏是高发的自然灾害，由于海洋和水系、山川及强对流气旋形成的季风，几乎每年都刮进黄淮海、东华北及西北、西南玉米主产区，导致出现严重倒伏，同一品种不同生育阶段抗到伏能力不同，要关注各个生育阶段的抗倒性，特别要注意倒折，尤其是穗下倒折，要一票否决。

3.5 建立有限回交与大群体逆境筛选相结合的育种方法

自交系精准鉴定，选用特异抗源：经过对自选系和中国骨干系的精准鉴定，从100多份材料中选出2份抗倒耐密、抗南方锈病、抗旱耐高温的特异抗源，打破优良性状与不良基因的紧密连锁（主要是长穗与短穗等），又可叠加抗逆性状，但核心种质的优良性状难以保持；采用有限回交保持核心种质优良性状和特殊配合力方向，组建选系材料。采用优良性状难以保持的核心种质进行有限回交组建选系基础材料，保持高产、脱水快、适应性广的优良性状，又可叠加抗倒耐密、抗南方锈病、抗旱耐高温的优良性状；F2大群体分离，挖掘优异目标单株：将F2分离群体第一次种300株发现了接近育种目标的单株，第二次种植把群体放大到3000株，充分挖掘得到了符合育种目标的单株；创造逆境选择条件，加大选择压力：一是每年6月上旬在郑州分三次播种调节花期，使散粉吐丝期遇到35℃以上高温；二是试验地少浇水30%造成干旱条件；三是提高S2～S8选系群体密度到120000株/hm2；四是利用南方锈病等多种病圃进行抗病性选择。

4 结论

‘中科玉505’在大田生产中表现为植株中高、穗位较低、中晚熟、抗南方锈病、耐高温热害、抗倒伏、高产稳产、制种产量高、出籽率高、适应性广、籽粒品质优良、粮饲通用。‘中科玉505’在审定后，推广面积逐年增加，2019年推广面积达到37万km2，居全国玉米品种第6位，连续两年进入全国玉米10大品种，目前已累计推广面积接近150万km2。表明该品种为新型优良玉米杂交种，具备很强的推广前景和价值。‘中科玉505’作为成功运用商业育种理念选育的优秀新品种，其所秉承的理念和方法，对于中国种企构建中国特色商业育种体系提供了有力的支撑和借鉴。