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　　玉米是我國種植面積最大、總產最高的農作物，對我國糧食安全有重要影響。改革開放以來，畜牧業快速發展，玉米需求急劇增長，提高玉米產量是我國玉米生產長期以來首要任務。選育與應用耐密高產廣適品種是玉米增產的關鍵，但我國玉米品種存在單產水平低、耐密抗逆性差、適應性窄等瓶頸問題。在科技部、農業農村部、北京市科委、國家自然基金委和中國農科院等上級有關部門的大力支持下，中國農業科學院作物科學研究所黃長玲研究團隊針對上述問題，從1993年開始，歷經漫長的23年持續不斷年復一年的努力，終于獲得“耐密高產廣適玉米新品種中單808和中單909培育與應用”國家科技進步二等獎，為我國玉米種業水平的提高，國家糧食安全作出重要貢獻。

確立“三高三抗”耐密高產廣適育種新思路

　　黃長玲團隊針對玉米群體密度的增加玉米單穗粒重、結實率降低，抗倒伏、抗病、抗旱能力下降的問題，確立“三高三抗”（高密度、高穗粒重、高結實率、抗倒伏、抗病、抗旱）的耐密育種新思路，選用耐密抗逆性優良的亞熱帶種質作為基礎材料，基于Dhn1和 Rsp41、Gln1-3、Dwarf8基因的功能位點和玉米抗絲黑穗病主效QTL，開發緊密連鎖的標記，實現對耐旱、耐低氮、高收獲指數和抗玉米絲黑穗病育種材料分子標記輔助選擇。在早代（S1代）高密度種植（每畝6000-8000株）育種材料，篩選豐產性好，抗倒伏能力強的后代；結合穿梭育種對耐旱性、耐瘠薄和抗病性進行表型選擇；對高代材料（S6代）進行雜種優勢群劃分和增密（比常規密度高15%）配合力測定，結合高密度表型選擇與分子標記基因型鑒定技術，建立高效玉米育種技術體系。創制的優良自交系15個已被多個單位利用。

解決“密植”與“大穗”矛盾

　　我國西南地區是我國重要玉米產區，該區氣候復雜，生態多樣，缺少耐密高產玉米品種，品種種植密度長期維持在每畝2000-3000株的水平。黃長玲研究員利用團隊建立的高效玉米育種技術體系，以國內外優良玉米為基礎材料，在北京、海南、云南進行穿梭育種，以“三高三抗”為核心指標，結合分子標記輔助選擇，選育出株型緊湊、長穗粗穗、耐瘠薄玉米自交系NG5和根系發達、耐旱（抗旱指數綜合評價值0.899）、抗病性好（抗莖腐病、大小斑病、紋枯病和絲黑穗病）自交系CL11，組配育成耐密高產廣適全國農業主導品種中單808，引領了大穗密植育種的方向。

　　該品種突出的特性有：高產耐密，在國家西南區試畝產632.8公斤比對照增產19.7%，位于參試品種第1位，是至今為止西南國家區試品種比對照增產幅度最高的玉米新品種；2007年在貴州省創該省畝產934.9公斤的最高紀錄。2009年在云南省創畝產1083.6公斤的高產典型。在遵義市比常規種植密度提高30%（增加1000株）的情況下，畝產647.1公斤，增產幅度達39.3%。在遵義、銅仁和凱里3點在畝4400株高密度下，結實性好，單株產量最高（193.7克），比西南主栽品種臨奧1號與先玉508分別高18.3%和13.3%；抗病性好，抗莖腐病，中抗大小斑病、紋枯病；抗旱性強，耐旱指數為0.67，比國家區試對照品種農大108（0.43）提高了35.8%；適宜區域廣，通過國家和5個省市審（認）定，適宜10個省市推廣種植。中單808克服了大穗品種不耐密的矛盾，實現單株產量與耐密抗逆性的協同改良，引領大穗密植育種方向。

　　團隊還對中單808小穗和小花分化期的雌穗開展了分子機制研究，結果表明，NG5和CL11等位基因的加性表達將基因表達調節到了最優范圍，是中單808雜種優勢產生的重要原因；父本NG5優異等位基因主要參與了穗發育中的氮代謝過程，對雜種優勢做出了重要貢獻，初步揭示了該品種高產的分子機理，為今后的育種工作提供了理論指導。

實現群體產量和耐密抗逆性的協同改良

　　我國黃淮海地區是我國第二大玉米產區，該區一年兩季，氣候多變，高溫、耐陰雨寡照、莖腐病和穗腐病重，倒伏頻發，上世紀末本世紀初種植密度長期維持在每畝3000-4000株的水平，缺乏耐密高產廣適玉米品種。黃長玲研究員在中單808選育獲顯著進展后，又針對黃淮海玉米品種耐密性與抗倒性及結實性矛盾等瓶頸問題，提出了以優良外引種質為材料進行改良創新的想法。他帶領團隊在每畝8000株高密度條件下，以“三高三抗”為核心指標，結合分子標記輔助選擇，選育出耐密抗倒結實性好玉米自交系HD568，并選育出全國農業主導品種中單909，實現群體產量和耐密抗逆性的協同改良。

　　該品種的主要特性有：高產，國家黃淮海區試平均畝產630.5公斤，比對照鄭單958增產5.1%；2014年在新疆創畝產1376公斤高產典型；在2010-2015年在53個點次中有38個畝產超過1000公斤。2012-2016年在黃淮海和北方玉米主產區130個點次的聯合試驗中，中單909收獲指數高于鄭單958，每畝5000株的高密度種植條件下比對照分別增產5.6%和7.5%。耐密抗倒，2010年國家生產試驗中，該品種倒伏倒折率之和為1.5%，小于鄭單958（3.9%）。2012年在黃淮海區多點密度梯度鑒定試驗中，中單909在每畝6250株的高密度條件下倒伏倒折率分別為0.24%和1.31%，低于鄭單958（1.04%和2.55%），表現出優異的耐密性和抗倒性。廣適抗逆，該品種通過國家黃淮海和北方3省（區）審（認）定，適宜在11個省（區）推廣種植，接種鑒定抗大斑病，中抗彎孢菌葉斑病，中抗瘤黑粉病。中單909克服了密植和抗倒伏的矛盾，實現群體產量和耐密抗逆性的協同改良。

　　團隊對中單909耐密增產的優良特性進行分析認為，該品種葉面積指數大小適宜，最大值出現早，高值持續時間長。每畝3000、6000和9000株種植密度下花后光合勢比例高，為63.1%、60.0%和59.7%，分別比鄭單958高10.5%、6.0%和6.2%，總干物質及生殖器官干物質快速積累持續時間長，為高產提供充足的“源”；在高密度下粒葉比較高，源庫協調性好是中單909實現密植增產的物質基礎。蛋白組學研究表明，雙親的優異等位基因主要參與了碳水化合物合成和氮代謝過程，活躍的碳氮代謝是中單909實現高產的主要原因，利用中單909RIL群體對穗位葉、穗部及籽粒等相關性狀的QTL定位結果表明，高密度特異表達的QTL（qLAc7-1、qLWc9-1、qLLc8-1等）對耐密增產做出了重要貢獻，揭示了該品種耐密高產的分子機理。

創建高效種子生產和精準栽培推廣技術體系

　　黃長玲團隊針對我國傳統流程生產的種子純度低、退化嚴重等問題，創建了“99”種子精益生產體系。利用“四九”純（99.99%）種子繁育和檢測技術、種子低損傷加工技術、種子常溫干冰儲藏技術，確保基礎親本種子純度>99.99%，比國家標準提高1個數量級；制種用親本種子純度>99.9%，比國家標準提高1個數量級；商品種子純度>99%，比國家標準提高3個百分點且高于歐美等發達國家水平，研制以增密種植為核心的技術體系，使制種產量平均提高5%以上，平均種子生產成本降低5%以上，種子質量達到行業領先水平。

　　研究團隊針對我國玉米新品種“盲目”推廣、事故頻發、效率低的現實，基于環境評價、品種認知、精細區劃，創建農作物新品種精準推廣體系。在品種推廣中，利用玉米抗倒性檢測環境選取方法、多環境測試數據空間插值分析、多環境測試作圖分析方法、玉米品種多環境測試數據最優相對轉化方法，研制新品種精準推廣信息系統和決策支持系統。使新品種推廣風險降低2-5倍，生命期延長1-2倍。

　　該成果創新高效玉米育種技術，創制優良新自交系，育成耐密高產廣適新品種中單808和中單909，創建生產技術體系。兩品種累計推廣超過1億畝，增收糧食53.1億公斤；5家種子企業開發品種銷售額23.6億元，實現了大面積推廣，取得顯著的社會經濟效益。