玉米育种情况介绍-涂军

四、中江种业玉米科研育种机构情况
• 在南京六合开发区、六合区新篁镇、宿迁市、海南
省三亚市建有育种基地计120多亩。
• 在江苏、山东、河南、辽宁、吉林、黑龙江和内蒙
等地建有10多个玉米测试点。
（一）科研育种基地情况
1、南京育种基地——杂交玉米育种
（一）科研育种基地情况
1、南京育种基地（新集）——杂交玉米育种
• 2012年该体系产品种植了2百万英亩。 • 目前，正在利用转基因的方式研发第二代抗旱品种
产品P1152HR与对照品种 产品P1498AM-R与对照品种
氮高效利用
美国玉米科研
2、测试体系完善
（1）测试规模大
• 斯泰公司早代测试12个地点，共约12万测交组合 • Agreliant公司AMES试验站的产量测验小区在2001年是35000个，2012年 85000个，2013年达到83500个，平均每个品种在6个不同试验点鉴定
（一）科研育种基地情况
每生产100kg玉米 所需耕地面积 (平方米) 353.7
176.8 124.2
对产量增加的贡献：
育种(30%)
生物技术(50%) 农艺技术(20%)
2009
2030
96.4
53
耐密植 • 国外公司均把高密度作为一个重要的育种目标。 • 尤其是斯泰公司这样一个私人种子公司育种理念就是高密 度育种，种植密度12英寸（30厘米）行距，12英寸（30厘 米）株距，密度达7400株/亩。
Remington 孟山都加工厂 斯泰公司
美国玉米科研
1、玉米育种目标明确 “农民是最严格的品种评判者” 来自对市场需求的深入分析 具有前瞻性（基于历史数据的预测） 实事求是，考虑国内实际条件
育种目标
• 耐密植、抗旱、氮高效利用 • 生育期短，播种至成熟109d • 结穗高度一致，苞叶疏松
美国玉米种子价格、种植密度
价格 Non-GMO seed corn USD/Unit $160 种植密度(株/亩) 4700-5300 5300-6300 USD/Acre $64.00 $120.00 元 /亩 65 122
GMO Seed $300 Corn Grain (Corn) $4.63/Bu
二、美国玉米生产概况
1. 自然条件
• 美国国土面积为937万平方公里，人口2.848亿。农业用地 为4.183亿公顷，是我国的三倍，耕地面积是我国的1.5倍。 • 美国玉米带主要集中在中部几个州：爱荷华州、伊利诺伊 州、印弟安那州。 • 玉米带年降雨量800-1000mm，不需要灌溉 • 广袤肥沃的黑土地：层深达20英寸(50cm) • 蓄水保墒，肥力高
四、中江种业玉米科研育种机构情况
• 江苏中江种业研究所玉米育种项目（课题）组
玉米科研育种人员情况及研究范围
• 研究人员 现有专职玉米科研育种人员3人。其中高级农艺
师1人。硕士研究生学历1人。
• 研究范围
玉米科研育种材料创新、杂交组合测配、杂交组合
测试、高产栽培技术集成研究及玉米抗性资源筛选 改良等。
系
状导入商业品种 • 转基因种子的繁殖 • 田间实验 • 进入市场前的准备 • 全球法规审批的申 请提交
33
美国玉米科研
3、先进的育种技术
（2）转基因育种技术 • 孟山都公司在转基因育种技术上具有绝对的领先优势。
• 实现多性状叠加 ，现已有8个性状的叠加（2种抗除草剂、3种地上
害虫、3种地下害虫） • 技术更加先进，可实现定向插入，做到基因组精确剪切 • 转基因种子种植简单化。
中美玉米种植区对比
43° N 38° N
2010 corn production by county. From USDA
爱荷华农业和玉米生产基本情况
• • • • • • 纬度：40-43°N（辽宁中北部+吉林中南部） 农场面积：2亿亩（占州面积96%），农场平均面积： 145公顷 主要种植玉米（全美第一，2013年约8100万亩，亩 产680公斤）、大豆等 玉米—大豆轮作，一年一熟 人口：300万；农民平均年龄：57岁 自然条件：黑土层、光热资源、无灌溉、年平均降 水量（815mm）、风能利用
美国玉米科研
3、先进的育种技术
孟山都公司切片技术：一种高通量的装置，在不破坏整个 种子的前提下分析其遗传信息。 玉米切片流程：吸种（气吸）→逆时针移转到另一边→ 通过成像系统调整种子摆放位置（胚乳顶端处于刀口位置） →切片（切下的粉末和余下的种子一一对应分别装于不同 的盒子中）。切片技术极大地提高了效率（原先人工 1500 样品/8小时）
二、美国玉米生产概况
2、美国大田玉米生产
• 种植行距为76cm，株距为15cm左右，密度为5500-6000株 • 播种时间4-5月；收获时间9-11月；相对熟期79-120天 • 玉米规模化经营，标准化生产，机械化作业
玉米种植面积
From FAOSTAT
中国和美国1961-2011年玉米单产对比
国家（地区）
USA/Non-GMO USA/GMO ECOWA-West Africa China
种粮比 35:1 64.8:1 2.5:1
8-15:1
From USDA & China Merchants Bank
美国玉米科研
美国种业公司概况
孟山都总部
（1）孟山都公司 世界种业前3强 （2）先锋公司 先锋公司总部 （3）先正达公司 （4）AgReliant公司：KWS和Limagran于2000年各以50%股 份组建的合资公司，主要目标为北美玉米市场。目前是北 美第三大玉米种子公司 先正达 （5）斯泰公司：全美最大的私人种子公司，控制全美2/3 大豆基因 （6）Remington公司：主要为孟山都等种业大公司代繁代 制种
Agreliant DH系
三、玉米育种发展趋势
• 企业担当商业化育种主角
• 企业将全面构建商业化育种体系
• 先进科技在玉米育种中运用 • 育种目标体现安全、高效、环保
育种目标---安全、高效、环保
• • • • • • • • • 一）、N高效：1、N利用吸收高效 2、耐低N环境 二）、H2O高效 : 1、H2O利用高效 2、耐干旱胁迫 三）、光热高效：1、灌浆快 2、脱水快 四）、劳力高效：1、机械化水平（释放劳力） 2、适合机械化（抗倒） 五）、环保：品种抗病虫能力 及上述四点
美国玉米生产高密度趋势
高密度（12英寸*12英寸）
斯泰公司
先锋Champaign试验站的“population wheel”展示
• 18个品种的在7个密度下的试验，株距8英寸，外圈行宽45英寸，内圈15
英寸； • 密度：17400、19500、22300、26000、31200、39000和52000株/英亩
玉米育种的现状及展望
江苏中江种业股份有限公司 2018.5 涂军
目录
• • • • •
一、国内玉米育种现状 二、发达国家（美国）玉米育种情况 三、玉米育种的发展趋势和机遇 四、公司玉米育种的状况 五、公司玉米育种应对措施及展望
一、国内玉米育种现状
• 1.1研究背景 • 1.1.1市场：玉米目前是我国第一大粮食作物，全 国有5.0亿亩玉米面积，年用种量18亿斤左右， 200亿左右产值，是种子行业的黄金产业。江苏 实际播种面积700万亩以上，近3000万斤用种量 ，3亿元产值，1亿元潜在利润空间（每年）。 • 1.1.2技术：玉米是所有作物中最早和最成功利用 杂种优势的作物，也是现代生物技术在农作物上 利用最多和最有附加值的作物。 • 1.1.3竞争：玉米有较为广泛的适应性，玉米种子 也是全球范围竞争最激烈作物，有世界五百强参 与竞争。
美国玉米科研
3、先进的育种技术
• • • • 快速 纯合度高 鉴定准确 资源轮转
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
常规选系需连续自交数代才可获得纯系 （上） 双单倍体则由F1 直接获得 （下）
F1
DH
美国玉米科研
3、先进的育种技术
(3)单倍体技术
•
单倍体技术已经全面应用于育种。
• Agreliant公司的所有育种材料全部利用单倍体诱导，平均每年授粉数 量为10万-12万，2013年DH系数量31,164个（95%为F1诱导）。
玉米切片机
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3、先进的育种技术
（2）转基因技术－过程
基因开发
> 6年
• 基因研发 • 基因分析研究
基因测试
> 4年
• 基因优化 • 作物转化
农艺性 状测试
> 3年
• 农艺性状研发测试 • 主导商业化转化株
农艺性状 商品化
> 2年
转基因作 物产业化
> ５ ＋年
• 转基因工程农艺性 • 法规审批的批准书
美国玉米生产中水分生产效率得到大幅度提升
抗旱性
• 先锋公司：第一代耐旱新产品AQUAmax体系。
• 2012年在11269个比较试验中，控水环境下比对照增产8.9%，适宜环 境下增产1.9%。叶片气孔控制（高效利用水分）、较多的花丝（提高 籽粒数）、较深的籽粒（在后期胁迫下保存产量）、高效的根系系统 （吸收捕获深层土壤水分）是其获得更高产量的原因。
一、国内玉米育种现状
• 1.2组织形式 • 1.2.1高校和科研院所：课题组制是主要组织模式， 以导师或者课题负责人为主，搭配科研助手和辅助 人员，具有浓厚的个人意志和师徒传承色彩，比的 是武功。 • 1.2.2传统种业企业：类课题组制，大公司小育种情 况相当普遍，作坊式育种，私营的是家庭作坊，比 的是匠心和慧眼。 • 1.2.3新兴种子企业：流水线式现代商业化育种模式 ，比的是资金和技术武器。
（2867、3213、3674、4283、5140、6425和8567株/亩）
• 不同密度下，穗位略有降低，但果穗基本没有变化。

抗旱性
• 美国一直重视提高玉米水分生产效率的研究，Farm Show展 会上，孟山都的展示资料表明，从1930’s到1970’s，美国 玉米水分生产效率提高了近1倍，而从1970’s到2000’s， 水分生产效率又提高了近1倍。
一、国内玉米育种现状
• 1.3应用技术手段 • 1.3.1多数以常规的育种技术手段为主，包括杂交重 组、回交转育、辐照诱变、轮回选择和压力选择等 方式创造变异，选择变异达到育种目标，侧重表型 选择。 • 1.3.2少数以分子辅助标记选择目标性状，单倍体诱 导加倍选育自交系。
一、国内玉米育种现状
• 1.4研究成果 • 1.4.1发掘了旅大红骨和唐四平头两大DOM种质资 源，衍生出一批优良自交系，支持着中国玉米育种 的发展。 • 1.4.2选育了以中单2号、掖单13、农大108、郑单 958为代表的一批优秀杂交玉米品种和杂优模式的 建立。
整地机械
以深松为主，松耙结合+秸秆还田的耕作模式

精量播种机械
田间管理机械
收获机械
信息采集技术
美国玉米科研
3、先进的育种技术
（1）分子标记技术
各公司圴已将SNP分子标记技术全面应用到种质资源评价、遗传分析和品种
选育研究中，从样品收集、无损（微创）取样、样品整理、分子标记、数据分 析均实现高通量、工厂化操作，设备先进，大规模高通量的自动化SNP标记流水 线作业。
• 籽粒灌浆期长，后期脱水快，收获时籽粒含水量降至 15%-20%，易于直接收获籽粒
• 轻简栽培，机械化应用，早熟脱水快（先锋对中国 市场未来十年判断）
孟山都未来30年规划：
玉米产量目标： 每年修正， 目前完成25% 年份 2000年 2030年 产量kg/mu 550 1200
年份 1950
1970 1997
一、国内玉米育种现状
• 1.5杰出单位和个人 • 中国农科院（北京农科院）、丹东农科院、中国农 大、四川农大、登海种业、河南农科院、山东农科 院、四平农科院等。 • 李竞雄、堵纯信、李登海、周宝林、李文华、许启 凤、崔俊民、荣延昭、戴景瑞;李登海、宋协良、李 国斌、魏巍、蔡世宾、朱勇 • 省内：农科院、沿江所、淮安所、扬大、大华、宿 迁中江等
• 先正达测试大致分5个阶段，第一阶段的试验规模是4-6个试验，第二阶段是
6-8个，第三阶段是16个，第四阶段是32个，第五阶段是50-54个.
（2）测试机械化程度高
• • • 孟山都公司在北美测试组需要管理1百万个产Βιβλιοθήκη Baidu测试小区 播种时使用8行小区播种机，效率1500小区/小时，规模100k小区/台/季 收获时使用2小区（4行）收获机，效率10秒/小区，规模70k小区/台/季， 24小时内可收集完数据