破译玉米“生命密码” 让玉米育种从“经验组配”迈向“精准设计”

近日，2025年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行。由华中农业大学教授严建兵牵头，联合湖北洪山实验室、湖北康农种业股份有限公司等单位完成的 “玉米基因组育种技术体系构建与应用”项目荣获国家技术发明奖二等奖。这项历经十余年协同攻关的成果，成功破解了玉米育种中基因挖掘慢、技术卡脖子、品种创新难等核心瓶颈，为我国种业振兴和粮食安全提供了强有力的科技支撑。

团队成员左二到右二分别为李文强、邱法展、严建兵、肖英杰、彭绪冰

破题：三大痛点倒逼技术突围，基因验证成本直降90%

玉米是我国种植面积和总产最大的农作物，也是关系国家粮食安全的“压舱石”。然而，长期以来，我国玉米育种面临三大“拦路虎”——基因发掘效率低、育种技术手段落后、种质资源创新能力不足。传统育种家往往靠经验“相面”搭配亲本组合，一个品种从选育到应用动辄十年以上，周期长、效率低。

项目第三完成人、华中农业大学教授肖英杰介绍：“过去验证一个基因的功能，不仅受限于不同品种的遗传转化难度，成本更是居高不下，很多好基因只能躺在实验室里‘睡大觉’”。

为突破这一系列难题，项目团队打出了一套漂亮的“组合拳”。团队首创了无基因型限制的遗传转化技术，将转化效率提升一倍，并搭建起高通量基因编辑平台，成功将基因验证成本降低了90% 。这一突破让团队倍感“解气”——成本的大幅下降，意味着更多优良基因能从实验室加速走向田间。依托这一高效体系，项目组利用热带优异种质资源，成功克隆了52个具有重大育种价值的功能基因，建成了玉米育种的“基因素材库”。

硬核：三大“明星基因”组团应用，让农民种地更有底气

在克隆的52个基因中，三个具有代表性的“明星基因”尤为引人注目。让玉米籽粒快速脱水的ZmRPG，收获期籽粒含水量降低7.1%，且不影响产量，有效解决了机械化收获易破损、易霉变的行业痛点；耐密植的ZmNL4，能在密植下增产9.9%，已获得安全证书；抗南方锈病的RppK，能在发病情况下增产11.9%—17.1%。

“如果这三个基因‘组团’应用到品种中，意味着农民种地不仅能抗住大风大雨和病害，还能在同样面积的土地上收更多的粮，同时实现高效率的机器收割。”有了好基因，更需要先进的工具将其整合。项目团队打造了一体化的基因组育种技术体系，研发出“功能基因定向设计”芯片，破解了单倍体发生分子机制、诱导率达17.2%，并首创 “创造—评估—选择变异”三位一体育种新算法，预测精度提升20%，育种效率提升25%。这套完全自主的技术体系，让玉米育种从依赖经验的“手工作坊”迈入了数字化“精准设计”时代，实现了向国际种企反向输出底层核心算法。

落地：32个新品种推广7800万亩，为粮食安全添“芯”动力

科研的价值在于落地生根。基于该技术体系，项目组创制自交系100余份，其中Q736聚合了54%的克隆基因；培育出华玉11、康农玉868等32个高产、多抗、广适的玉米新品种，累计推广面积达7829.8万亩。这些品种在农民地里表现如何？以华玉11为例，增产幅度达12.44%，在湖北山区、西南地区经受住了锈病、干旱等逆境考验，农户普遍反映“稳当、省心”。

从实验室里的基因克隆，到田间地头的大面积推广，再到企业商业化应用，这条路团队走了十几年。截至目前，项目获授权发明专利51项（转化27项）、软著4项，发表论文55篇（含Cell），团队入选国家创新群体。项目孵化高新技术企业“未米生物”，服务全国30余家科研单位和种业企业，帮助16家企业建立了数智育种体系，近3年横向课题和成果转化金额达3047万元。2021至2024年间，新品种累计新增经济效益30.18亿元，实现了从“书架”到“货架”的价值跃迁。

严建兵教授和团队在南繁基地科研

今年是国家“十五五”开局之年，也是种业振兴行动方案实施的关键之年。站在这个节点获得国家技术发明奖二等奖，肖英杰感触颇深：“十余年的攻关，我们始终立足国家粮食安全这一重大战略需求。饲料粮供给不足是当前我国粮食安全面临的突出问题，我们的目标就是要提升玉米产量与品质，让中国人的饭碗端得更牢。 ”

谈及项目后续规划，肖英杰透露，团队将持续迭代升级基因组育种技术体系，创新产学研合作机制模式，培育高产高蛋白玉米新品种。“我们已经创制了30余份蛋白含量在15%以上的优异种质资源，联合选育了7个新品种，其中3个蛋白含量超过12%。接下来要加快规模化推广应用，用硬核科技持续守护大国粮仓。”

（凤凰网湖北：王鹤 通讯员：晏华华）