种子的秘密——从玉米高产看河南种业创新

汤继华带着学生进行玉米育种科研。

河南农业大学南繁基地玉米试验田里，科研人员正在工作。

柘城县安平镇李庄村村民在秋收时节晾晒玉米，满地金黄孕育着丰收的希望。张子斌 摄

本版图片除署名外均为受访者供图

　　□本报记者 樊雪婧 实习生 张婉晴

　　一粒种子，万担金黄。

　　作为农业的“芯片”，种子事关国家粮食安全，对农业现代化发挥着基础性作用。2025年中央一号文件提出，深入实施种业振兴行动，发挥“南繁硅谷”等重大农业科研平台作用，加快攻克一批突破性品种。

　　3月20日，在海南三亚举行的2025中国种子大会暨南繁硅谷论坛上，“2024年寻找高产玉米测产活动”中黄淮海区高产品种榜单公布。引人注目的是，来自河南农业大学专家教授及其合作团队培育的5个玉米品种——康农8009、君育136、豫单883、MY73和九圣禾6116——成功跻身榜单前十名。

　　亩产超2000斤，全国高产“10强”席位稳坐一半，河南玉米高产的秘密是什么？未来，玉米又会有哪些新模样？在小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室里，玉米育种创新正在跑出“加速度”。

　　像“候鸟”一样南繁

　　4月2日，河南农业大学，小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室里一派忙碌的景象。偌大的校园里，这个实验室的大门最好辨认，门前晾晒着许多金黄的玉米棒子。

　　大门一侧，科研人员正在接力搬运装得满当当的编织袋，看着记者疑惑的目光，河南农业大学副校长、小麦玉米两熟高效生产全国重点实验室常务副主任汤继华笑着说：“这里面就藏着你要找的高产秘密。”

　　打开一袋，金黄色的玉米棒子骨碌碌地散落出来，它们刚刚从2000公里外的海南南繁基地跋涉而来。

　　今年，科研人员要从这2万余份玉米材料中，配出约20万个组合，这差不多是目前全世界规模最大的玉米杂交实验。接下来，挑战持续升级，对杂交种进行田间种植鉴定，观察生长情况、抗病性、产量等指标，最终才能筛选出20多个优良品种，可以说是“万里挑一”。

　　为什么是从海南来？一番打听得知，原来，玉米高产的秘密里，藏着一个“候鸟”南繁的故事。

　　“南繁南繁，又难又烦！”这是“玉米人”南繁育种时经常发出的感叹。汤继华说，“早年到海南育种，我们面临四个困境，大家戏称为四斗：与天斗，抗台风；与地斗，选良田；与牛斗，防啃苗；与鼠斗，鼠口夺粮。”

　　那为啥还要像“候鸟”一样，每年秋末冬初，带着北方收获的种子到海南种植，6月再回到中原大地种上新一代的玉米？

　　“玉米在北方一年只能种植一代，在海南的独特气候条件下，可以种植两到三代，本来6年才能干完的活，变成3年、2年就全干完了。”汤继华介绍，作为南繁理论的发源地，河南农业大学是全国最早开展南繁育种的单位。从20世纪60年代，中国玉米育种奠基人之一、河南农业大学吴绍骙教授创新性提出“异地培育”理论以来，育种突破了时空限制，不仅孕育出一批又一批高产、优质的新品种，还推动了崖州湾国家实验室等重要科研平台的建立，极大加速了玉米、水稻等作物的育种进程。

　　每年，全国有超过8000名育种工作者从各地奔赴海南，利用这里的天然温室在冬季进行加代繁育，缩短育种周期。

　　今年春节，汤继华也是在南繁基地度过，带着团队为十几万株玉米，一株一株地进行人工授粉。一天“泡”在地里，重复着不同材料的套袋、授粉工作。每人每天授粉500—800个玉米果穗，抢时间完成了玉米选系材料的自交和新组合测配，这才有了后续科研实验的新材料。

　　“万里挑一”到“千里挑一”

　　相比小麦、花生这些常规种系，玉米育种的难题是——即便找到优秀的“爸爸妈妈”，也并不代表找到了好品种，品种好不好，要看第二代。

　　“这就是玉米育种‘万里挑一’的原因。”汤继华介绍，把两个不同的亲本相互做1万个杂交，得了种子种下去，才能选出一个好的品种。

　　而玉米本是舶来品，起源于遥远的美洲大陆，在大航海时代走向世界各地，400多年前才进入中国。既非原产地，育种研究又起步较晚，中国玉米育种材料相对缺乏。在传统模式下，育种工作就像“拆盲盒”，需要不断地筛选、组合，周期漫长，充满偶然性。

　　培育一个玉米自交系，常规需要7—8代，南繁也需要3—4年之久。之后再进行杂交、鉴定，过程漫长。如今，在河南农业大学，运用双单倍体技术，使得筛选玉米优秀“双亲”的过程大幅缩短，育种创新变成了一种相对可控、可预期的过程。

　　河南农业大学李浩川教授团队，便揭示了玉米单倍体自然加倍的细胞学机制，提出基于油分双阈值提高玉米单倍体自动化分选效率和选育出优良玉米单倍体诱导系等研究成果。

　　“现在我的试验田中80%—90%的自交系，都是通过单倍体技术选育出来的。”在李浩川的实验室里，团队的目标是让抗病的材料和高产的材料获得百分之百的基因型。什么是百分之百的基因型？“比如说，我们掌握了高产的材料和抗病的材料，这两个杂交之后，如果这对‘双亲’都是百分之百的纯合系，它的后代就是既高产又抗病的。”

　　从“万里挑一”到“千里挑一”“百里挑一”，汤继华说，这是育种人不断的追求。“基础研究的支撑越强大，我们掌握的基因足够多，解开的秘密足够多，育种效率就会越来越高，育出好种子的概率也会越来越大，实现从‘万里挑一’到‘千里挑一’。”

　　汤继华说：“基础研究就是用来解决实际问题的，玉米种植生产中遇到什么问题，就进行相应的基础研究，把基础研究和应用研究结合起来，科研工作才真正有用。”

　　一粒价值2680万元种子的基因密码

　　在实验室走廊的展示台上，放置着数十穗玉米，身上贴着不同的标签，玉米穗型虽各不相同，但看上去无一例外的金黄饱满。

　　YD268，一个适合籽粒机收的玉米新品种。2024年秋天，这粒种子达成技术转让费2680万元，再创我国种业界玉米品种转让费纪录。

　　“芯细、籽粒满，别看个头不大，却很有分量。”汤继华指着饱满的籽粒介绍，它是个“全能型”品种，具有矮秆耐密植、适应区域广、宜籽粒机收，耐高温、抗倒伏、抗病害等多种优良特性，在全国多地试验点种植检验，各地区表现都稳定优异。

　　一粒种子如何集诸多优势于一身？汤继华做了一个很形象的比喻：“就像搭积木，把相关重要性状的优异基因聚合在一起就成了。”

　　在农业种业的革新道路上，基因编辑与生物育种无疑是关键领域。但寻找到这些优异基因，却并非易事。玉米基因大约有4万余个，目前解析的不足500个，而已知且能够用于育种的优异基因还不到100个。

　　“我掌控着果穗大小！”“玉米棒子轴的粗细，要听我的。”“籽粒灌浆得靠我！”……显微镜下，优异基因们隆重登场。

　　玉米散粉期害怕高温，怎么办？汤继华课题组找到“见光散粉”基因，创造性将玉米每天的散粉开始时间由原来的9点左右提前至7点左右，避开高温时段对玉米花粉的影响，解决了玉米不耐高温这一“卡脖子”难题。

　　玉米天敌南方锈病怎么抗？丁俊强团队多年围绕南方锈病研究，找到了多个抗南方锈病的基因，通过分子标记选育出的品种都高抗南方锈病。

　　玉米种植加密，光合作用受影响，怎么办？陈彦惠团队寻找的“叶夹角”基因，通过调控玉米叶子的角度，为加大玉米种植密度提供解决方案。

　　寻找到合适的基因，也并非万事大吉。汤继华介绍：“克隆了基因后，通过基因编辑，将这些优良特性的基因进行组合，选育出来的优良组合放到全国40个点做多点试验，在最严苛的环境下观察品种的抗逆性，最后选出15到20个组合进入审定程序，才可能选出最优的品种。”

　　未来玉米是什么新模样

　　玉米变得越来越高产、越来越抗病，得益于玉米育种技术的不断更迭和升级。今年两会期间，智能育种、高蛋白玉米等热词引发关注，当智慧育种落进现实，种子的“含金量”也将不断提升。

　　“从传统的杂交技术，到分子辅助、全基因组选择等，玉米育种技术攻关一直在向前推进，现在我们要去做智能设计育种。”汤继华介绍，智能设计育种的最终目标是培育智能型品种，比如面临高温干旱天气，品种会进行自我基因调节，从而达到抵御气候的不良影响。

　　朝着这一未来趋势，汤继华团队已经开始着手研究“环境钝感”。“极端恶劣天气时有出现，通过改变植物基因，让植株对于环境变化不敏感，降低恶劣环境对于植株生长的影响，从而破解恶劣天气这一棘手问题。”

　　谈及未来目标，汤继华目光坚定：“随着生活水平的提高，人们在从吃得饱向吃得好转变，肉蛋奶充裕的背后需要海量玉米的支撑。因此，高产是永恒的追求，我希望能将玉米种植密度提升至每亩5500株、每亩6000株。”

　　近年来，汤继华团队把黄淮海夏玉米的栽培密度每亩增加了1000株左右，达到每亩5000到5500株，亩产增加100到150公斤，促进了我国玉米品种的新一轮更新换代，为国家粮食安全作出了贡献。

　　高产、抗性日渐提升，玉米品质的提升也被提上日程。富铁玉米、富锌玉米、甜糯玉米……育种不再只是为了“吃饱”，而是向营养健康跨越。

　　一款新型的低GI玉米种子已经培育成功。这是为糖尿病人、健身人群等特别研制的品种，高质量淀粉含量50%，意味着升糖速度变慢，更符合人们对于健康饮食、低碳水饮食的要求。

　　瞄准市场需求，调整育种方向，未来，更多优质的玉米品种，将促进种业振兴，解决种业“卡脖子”问题，提升我国玉米种业竞争力。

　　记者手记

　　一粒玉米里的创新图腾

　　□本报记者 樊雪婧

　　站在4月的大田里，春风裹挟着泥土的芬芳。再过不足一月，玉米幼苗将在这片田野上泛起新绿。

　　拨开明朝的历史云烟，玉米漂洋过海扎根中原。从“吃饱”到“吃好”，一粒粒种子正在经历蜕变。亩产200斤到亩产2000斤，玉米育种的每一次跨越，都镌刻着科技与土地的深情对话。

　　从跟跑到领跑，河南玉米育种的科技突围，离不开与太阳“竞走”的育种人。

　　跟着农大的育种人，我曾数次踏入玉米试验田。

　　盛夏的试验田里密不透风，头顶是炙热的太阳，身旁是轻易就能划伤手臂的玉米叶，育种人却并不在意，手持授粉袋，躬身前行，额头上满是密密的汗珠。

　　晚秋的试验田里盛满丰收，轰隆隆的收割机整齐前进，脱穗后的籽粒扬出一道弧线，落成满袋的金黄。

　　育种实验室里，显微镜下的玉米染色体跳动着。育种人在它们身上寻找抗病、抗逆又高产的秘密，数十年如一日的探索中，他们正用基因“剪刀”裁剪出新的时空维度，重新定义丰收的重量。

　　从仰韶文化炭化粟粒到如今占全国产量1/10的河南玉米，这片土地始终用种子丈量文明的尺度。这种打破自然律动的勇气，或许就是中原育种创新的精神图腾：把对丰收的渴望，都化作向下扎根的力量。

编辑:祝萍