聚焦一流 创新引领│2023年度广西科技进步奖励获奖项目系列报道之八

      突破玉米种质资源保护与利用瓶颈，促进玉米产业科技进步和发展

            ——记2023年度广西科技进步二等奖“广西玉米地方种质资源收集保存、鉴定与利用” 

从2024年广西科学技术奖励大会上获悉，由我院牵头完成的“广西玉米地方种质资源收集保存、鉴定与利用”项目荣获2023年度广西科技进步奖二等奖。

玉米自传入我国，经过近500年的种植与栽培，形成了丰富的地方种质资源。广西人文与地域多样，玉米地方种质资源丰富，育种利用价值大。

随着经济社会的发展，受农业产业结构调整和玉米杂交品种大面积推广应用等因素影响，广西玉米地方种质资源存在退化流失严重、遗传背景不明和基础狭窄、信息与技术匮乏导致保护保存与分享利用脱节、种质发掘与创新效率低等问题。

针对上述问题，广西农业科学院玉米种质资源研究团队联合中国农业科学院作物科学研究所等合作单位，经过20多年的不懈努力，广泛收集地方种质资源和引进外来优质种质资源，建立安全保存保护模式，解析群体遗传结构，攻克重要育种性状规模化鉴定评价技术难题，发掘创制高配合力、抗旱、抗病新种质，推动了种质资源高效利用，促进了玉米科技进步和产业发展，为广西乃至全国玉米育种作出了重要贡献。

跋山涉水，实现了广西玉米地方种质全覆盖规模化收集保存 

项目团队采取核心区域深度调查收集、辐射一般区域的策略，充分考察民族玉米种质资源结合GPS地理信息，经过五次历时20多年对广西111个县市区实行了全覆盖规模化的玉米种质资源系统调查和收集。收集保存了资源类型丰富的地方玉米种质，包括了普通玉米、糯玉米和爆裂玉米等特用玉米类型，完成地方种质资源的规模化鉴定和扩繁，送交国家长期库的地方种质资源占国家库藏玉米种质的11.3%，排名全国第二，夯实了广西玉米种质资源基础，为国家积累了重要战略财富。

丰富多样的广西玉米地方种质资源

在典型喀斯特地形地貌区域的百色、河池、南宁等少数民族聚居山区，因交通不便、少数民族的饮食、祭祀等文化原因保留下了当地特有的玉米地方种质资源。项目团队经长年累月跋山涉水开展地方种质资源的系统调查和收集保存工作，在有民族记录的种质中，有66.6%来自少数民族。如罗城六月糯是罗城仫佬族春节祭祀中必备的狗舌头糯玉米糍粑的原材料，龙胜爆玉米是桂北地区的瑶族喜欢在打油茶时食用的爆玉米花。

玉米所科技人员覃兰秋研究员到农户家收集玉米地方种质

项目团队引入农民参与式在地保存方式，率先构建了在地保护与异位保存相结合的“广西农科院种质库、参与式农民社区地方种质库+国家中期库、长期库”（2+2）安全保护模式；参与式农民社区种质库以活态保存为主，种质库的建立强化了农民社区在地种质资源保护意识，促进了种质资源的交流交换及农民参与式育种利用；国家可以收集农民的种质资源，农民也可以从国家或省种质库提取少量种质返回当地种植，提高了种质资源的循环和利用。玉米是异花授粉作物，在没有隔离条件下容易发生因串粉造成混杂，同时，留种群体过小、出现自花授粉频率增加，容易造成品种的自交退化，为解决农民自留种部分普遍存在的这一问题，创制“四去一留”的提纯复壮玉米综合种种子繁殖技术，提高农民自留种子质量，缓解品种退化流失，同时，对收集来的地方种质资源进行提纯复壮繁殖并入库保存，保证入库种子质量安全。“2+2”地方品种安全保护模式和“四去一留”提纯复壮技术的有效结合，使种质资源的保护与维持农业生物多样性，有效应对气候变化得以完美结合，为玉米产业发展与乡村振兴奠定了扎实的物质基础。

项目团队针对玉米种质资源收集鉴定、评价等数据零散不够规范等问题，建立了玉米种质资源描述规范和数据标准，将玉米种质资源描述符分为6类共计137项。对收集入库的地方种质资源按描述规范和数据标准进行数据信息采集和整理，建立了广西首个玉米地方种质资源数据库，实现了玉米种质数据标准化。针对广西玉米地方种质缺乏有效的分享平台，种质利用率低的问题，依据描述规范和数据标准对广西玉米种质资源进行了鉴定、数据照片采集，建立了首个“广西玉米种质资源保护与利用平台”，实现了种质资源鉴定标准化、数据化和信息化，有效提升了种质资源信息及实物的分享和利用率。

潜心探索，解析广西地方种质遗传群体结构，促进资源有效利用

项目团队针对广西玉米地方种质资源遗传背景不清晰，杂种优势群不明的问题，采用SNP分子标记技术，对资源进行全基因组扫描，分析地方资源的遗传多样性及群体遗传结构；其中将普通玉米划分为5个类群、糯玉米划分为4个群、爆裂玉米划分为2个群。面对广西玉米地方种质资源数量庞大，保存与鉴定工作量大，研究与利用困难的问题，通过结合种质资源的表型性状、分布区域及等SNP分子技术，采用运用最小遗传距离逐步抽样法，以等位基因最大化为标准，构建核心种质库，以核心种质最大限度地代表了广西玉米地方种质资源的遗传多样性，化解了庞大玉米种质资源与有限挖掘利用之间的矛盾。从而明晰了广西地方种质资源的群体遗传结构，促进了优异地方玉米资源杂种优势利用，提高了地方种质的利用率和育种效率。

项目团队通过建立优异种质资源高效鉴定技术体系，对大量的种质资源进行规模化鉴定，获得了一批抗多种病害、抗旱、品质优良、配合力高的优异种质资源。如高抗2种和3种以上广西主要病害的种质，抗旱的种质，蛋白含量高于14%、淀粉含量高于70%、脂肪含量高于6%的种质，高配合力的种质等。这些种质资源包括天等糯、宜州糯、忻城糯、罗城六月糯、凤山墨白、乐业苏湾等，项目团队还利用包含113个株系的重组自交系群体和258份材料的GWAS群体共同在4号染色体上定位到一个小斑病毒素响应候选基因GRMZM2G140832，为分子育种提供靶点，为提高遗传改良的精确性提供理论支撑。这些基于杂种优势类群分析、热带玉米主要病害抗性、耐旱等基因型与表型相结合的优异种质资源高效鉴定技术获得的优异种质资源，提高了种质资源的育种利用率，为玉米遗传育种提供了强有力的种质保障。

共享利用，创造了显著的经济社会效益

项目团队结合种质资源抗性鉴定结果，筛选目标性状优良的种质，利用6个不同类群骨干系对广西玉米地方种质进行杂种优势配合力测定，鉴定出一般配合力高的地方种质有大化本地黄、马山墨白玉米、都安中墨玉米、隆安九节白，依据配合力测定结果及种质的遗传架构，创建了广西玉米种质资源的杂种优势模式“广西地方种质×PB”“广西地方种质×瑞德”，为提高广西玉米地方种质的育种利用率提供了理论支撑。同时，改良创制了一批优良玉米自交系，育成审定普通玉米新品种6个。如利用“乐业苏湾”地方种质创制的GRL15111自交系，具有高抗大小斑病和南方锈病，抗纹枯病，品质优，配合力高等优势特性，育成审定了高抗广适的玉米新品种桂单911。项目团队还利用广西独特的糯玉米种质资源优势，通过对宜山糯、怀远糯、都安糯、忻城糯、天等糯等优异地方糯玉米种质及外来优异甜糯玉米种质的改良创新，采用常规育种、单倍体诱导育种等方法，开展种质创新及新品种培育。创制出具有优异地方种质和外来种质的优良糯玉米自交系一批，育成审定鲜食玉米新品种4个。如利用“天等糯”地方种质改良创制的NF7糯玉米自交系，具有抗广西主要病害和配合力高等优势特性，育成审定了高抗高产玉米新品种桂甜糯981和桂糯969。

项目团队将鉴定获得的优异种质及数据信息分别向院内科研团队和全国各地的高等教育机构、科研机构及种子企业的玉米育种团队进行共享利用，共享单位通过改良再创新获得一大批玉米新种质，育成审定包括桂单0810、桂单162和桂甜糯525、京科糯系列品种、渝糯系列品种等杂交玉米新品种58个，推广面积达1.04亿亩,新增产值约139亿元。

团队简介：

玉米种质资源研究团队，现有科技人员8人（在编7人、聘用1人），其中博士2人，高级职称5人。主要从事玉米种质资源的收集引进、鉴定评价，玉米种质的改良、育种基础材料创造及自交系选育、杂交新品种培育，育种技术利用与创新等研究工作。团队成员先后主持和参加的科研项目包括国家“863”计划项目、国家转基因生物新品种培育重大专项、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目和国家玉米产业技术体系等项目，以及广西创新驱动发展重大专项、广西重点研发计划项目、广西科技计划项目、广西主席科技资金项目和广西自然科学基金项目等农业科研项目80余项。获国家科技进步奖二等奖1项，神农中华农业科技奖一等奖1项，中国产学研合作创新成果奖二等奖1项，广西科技进步奖三等奖2项，广西农业科学院科技进步一等奖2项，二等奖1项。团队育成审定玉米新品种25个，获得植物新品种保护权25个，申请植物新品种权保护65个。获得授权专利4个，成果登记7项。主编或参与编写学术专著6部，先后在《Scientific Reports》《植物遗传资源学报》《南方农业学报》等专业刊物上发表学术论文123篇。

玉米所  覃兰秋供稿/供图

一审一校：李慧峰

二审二校：薛臣艺

三审三校：陆炳强