中国特色的玉米商业育种体系构建(一)

中国特色的玉米商业育种体系构建（一）

过去的几十年里，随着分子生物学、基因组学、生物信息学、遗传工程学等新兴学科的快速发展，多项现代高新技术如高通量基因型分型技术、基因组测序技术、分子育种技术、转基因技术和双单倍体技术逐步发展成熟，加速了传统作物育种向现代精确育种的转型，缩短了育种周期，提高了育种选择效率，降低了育种过程中的偶然性，增加了选育出具有丰产、优质、抗逆、抗病和广谱适应性新品种的必然性。随着各种现代精确育种技术的快速发展，大型跨国种子公司的研发体系也发生了巨大的变革，将作物育种研发的各个环节进行分工，将整个育种过程按产品生产的流水线来对待，形成了专业化和模块化的商业育种研发管理系统，并发展出高效的商业育种技术体系，二者有机的结合形成了完整的商业育种体系。

我国目前的商业育种现状，科研与生产相互脱节，研发管理体制落后，育种技术体系不成熟，育种资源和人才不足，创新能力亟待提高。2011年以来，国务院出台了系列有利于民族种业发展的重要政策，引起了全社会对种业的关注，激发了资本市场对种业的投资热情，中国种业迎来了一个黄金发展时期，面临难得的发展机遇。借此契机，需要全面了解商业育种的管理理念和技术体系，借鉴国际成功案例，逐步发

展出具有中国特色的商业育种体制，为民族种业的进一步发展打下坚实的基础。

1. 商业育种研发的管理理念

国际大型种业公司的研发生产线（Pipeline）充分体现了国际种业公司组织和进行作物产品研发的商业管理模式。只有将作物育种过程当作一种商业活动来对待，将整个研究过程设计成一系列的生产流水线，才能真正实现规模化、工业化和商业化，为种业公司高速集约化发展服务。

1.1 作物育种过程的模块化管理

种业公司为了优化作物产品开发过程，采用系统工程的原理将作物育种过程进行系统规划，划分成各种相互依存但相对独立的模块，实现整个育种研发过程的模块化。这样可以高效地利用公司的智力资源、种质资源和资本，为公司快出产品、出高质量产品提供组织管理保证。

作物产品生产线是国际种业公司在漫长的发展过程中逐步摸索并形成的一种作物育种研究的有效管理模式。在这个生产线上育种过程中用到的各种技术有机地组装，科学家按各自拥有的技术被分配到生产线的各个环节上，分工明确，职责专一。这个强大的管理机器可以确保产品源源不断地从生产线上生产出来，推向市场，为公司赚取最大化的利润。所以，必须清醒地认识到作物产品生产线是一种管理模式，虽然这个生产线是由大量科学技术串联组成，事实上它是一个

管理理念，而非一个科学概念。

传统的玉米杂交育种过程需要下面的组成部分：种质资源、育种策略、亲本选择、后代选择、后代测试、产量试验和生产试验。每部分都是一个或多个管理模块，种业公司以此为基础建立产品研发的管理单元（作物育种过程的模块化），并组成一个有机的产品生产线。

从基因工程等生物技术成功地应用到作物品种改良开始，为了产生出具有各种不同性状的优良品种，生物技术成为传统育种之外的一个不可或缺的系统模块。由于生物技术的复杂性，整个研发体系又可以划分成多个相互独立的管理单元，形成相对独立的产品生产线。

1.2 育种研发体系的管理架构

大型国际种业公司研发部门的组织构架多是分布式的，除了研发总部集中了不需要重复设置的研发部门外，育种站分布在全球各个作物产区，各区域的中心也可能设置满足区域特殊需要的特定研发部门。图1展示了大型种业公司的模块化研发构架。图1 大型种业公司的模块化研发构架

Figure 1 R&D framework in largeseed companies

组织构架图中包含了4大部分（图1）：1）育种技术部门由育种站、冬季育种加代部、分子标记技术部、分子育种部、DH生产部、目标环境测试部和控制环境测试部组成；2）生物技术部门由基因挖掘部、基因转化部、性状测试部、温室

/控制环境部和转基因监管部组成；3）综合支持部门由数据采集技术部、生物信息部、知识产权部和IT支持部组成；4）市场销售部门由性状整合部、组合配制部、组合测试部和市场销售部组成，公司研发的所有新品种都通过市场销售部向客户统一推出。

1.2.1育种技术部门

育种站：是种业公司最为根本的研发单元。在每个目标区域都会有相应的育种站（breeding station），一个育种站可以包含一个或多个育种项目，针对该区域的具体情况进行育种研发。其主要功能包括种质资源的评价筛选、自交系的选育、杂交种的测试评价等。

冬季育种加代部：为了加速育种进程，所有育种公司都在热带地区或南半球设有一个进行冬季加代的育种基地（winter nursery），就像我国的三亚或西双版纳，主要功能是进行种子增殖、杂交、配制杂交种、双单倍体生产等不需要进行田间表现型鉴定的育种活动。

分子标记技术部：现代国际种业公司育种家必须使用分子育种技术对自己的育种群体进行早代筛选，从而在不增加成本的情况下，筛选更多的育种材料，提高育种效率。它实现了基因分型的工厂化和规模化，可为育种家及时分析试验材料并提供基因型数据。

分子育种部：分子育种（molecular breeding）已经成为作物

育种中必不可少的一个环节，随着分子育种技术变得越来越复杂，建立单独的部门进行分子辅助育种技术的研发、探索新的方法、开发供育种家使用的软件、协助育种家进行功能标记的筛选等成为必需。

DH（doubled haploid）生产部：双单倍体技术实现了一个世代产生纯系的概念，为更快地测试杂交后代的表现提供了可能。DH生产部的任务是承接育种家提交的育种群体，采用高通量技术，规模化生产纯合自交系。

控制环境测试部：新育成自交系或组配的杂交种是在目标环境（TPE, Target Population of Environments）下测试，选育的材料必须保证对各种特定的目标环境具有适应能力，特别是干旱等逆境的适应能力，从而保证新品种在复杂多变的环境中表现优异。为此，国际种业公司在全球广泛寻找环境条件可以控制的地区。如选择生长期间的降雨量稀少的试验点，作物生长需要的水分全部通过灌溉补给的地区就被选为可控制环境（managed environments）。中国西部的灌溉农区和南疆沙漠边缘农区玉米生长季降雨稀少，为设计各种水分处理试验提供了天然独到的条件。

目标环境测试部：选育新自交系和杂交种的过程中，在育种的目标生态系统环境下进行多年多点的测试，获得足够的表现型数据是必不可少的环节。一般来说，在自交系育种的初期，需要测试的点数比较少，随着育种世代的增加，测试的