從一粒玉米看智慧育種（經濟聚焦·農田里的新鮮事）

本報記者 申智林

正大種業海南樂東南繁基地，65畝試驗田里的玉米大多迎來收獲期。湖北襄陽正大種業股份有限公司首席生物育種專家吳坤走到一株玉米旁，掰下一個玉米棒，剝開層層葉子，整齊、圓潤、飽滿的玉米粒粒分明。“看起來，這是一個有顯著產量優勢的雜交組合。”他初步判斷。

從幾平方米到十幾平方米，65畝試驗田被分成1.6萬余個面積大小不一的種植小區，每一個小區都種著不同的材料或品種。過去的這個冬季，吳坤帶著團隊在這里種植提純鑒定1.1萬余份用作玉米雜交的親本材料；同時，還繁育組配了超過5000個雜交組合，為6月初在黃淮海地區廣泛開展品種試驗備種。

打開手機，對準一個試驗品種的條形碼，吳坤示范起如何利用湖南長沙百奧云數據科技有限公司研發的田間采集終端豐富品種數據：株高、病害、果穗情況……這些數據采集后會被上傳到生物育種數智平臺。

這些數據以前都采用紙質記錄形式，或者以電子表格的形式存儲在電腦里；現在，不僅數據錄入效率更高，而且相關數據可以在數智平臺上形成完整鏈路，讓后續對材料的評價更有科學依據。“相當于給育種材料做家族基因圖譜。有了這個譜系，以后它們家族的更多后代長啥樣，輕點鼠標，就能調取電子畫像。”吳坤介紹。

隨著5000多個玉米雜交組合的收獲接近尾聲，吳坤已經開啟更忙的“考種”工作——哪些組合表現出可觀的品種優勢，可以進入小試、中試、大試，哪些因為田間表現不佳而被淘汰，團隊在一兩周內就要完成判斷。

“傳統育種主要依靠育種人員自身的經驗判斷，現在以數據為基礎的科學模型正在彌補經驗判斷的不足。”吳坤說，糧食作物產量表現，既與其自身基因相關，也受環境、栽培水平等影響。盡管基因測序越來越便捷，但玉米產量還并不確切關聯某幾個具體的基因片段。因此，找到玉米田間高產表現與特定基因的相關性，大數據或許是一種有效的輔助判斷。

為了節約育種時間、提升效率，前幾年起，正大種業與長沙百奧云數據科技有限公司合作，引入生物育種數智平臺，對種質資源及育種過程數據開展信息化、智能化存儲、記錄和處理。

之所以這樣做，要從一粒玉米種子的培育過程說起。

培育出一粒優良的玉米種子，要先在海量不同基因的玉米種質資源中，篩選出合適的父本材料和母本材料，配制成千上萬個雜交組合到田間種植；收獲后，從中選擇田間表現最好的10%，與選定的不同品種親本雜交或自交，再次篩選……如此循環重復，直至篩選出產量、抗性等各方面都穩定且有良好表現的組合，到不同區域開展田間試驗。

“像海選一樣，讓雜交組合一代代晉級。”吳坤打了個比方，每一個最終確定的玉米雜交組合，至少需要經過5代篩選，“再加上投入市場前的審定階段，一代玉米品種的成功繁育，短則經歷七八年，長則經歷十幾年。”

提升育種效率，意味著要在更短的時間里，找到更優的雜交組合。然而，雜交組合的數量幾乎是無窮的。“比如挑選1萬個育種材料與10個材料雜交，就能獲得10萬種組合，即便一種組合只種幾平方米，一個科研團隊也很難將10萬種組合全種下去并且采集數據、收獲測產。”吳坤說，育種專家過去必須依靠經驗判斷，在近乎無窮的組合中，挑選出有限的組合數量，開展田間試驗。

能否通過理論預測，把表現較好的部分挑選出來，或者把最差的部分剔除掉，再到不同地方開展田間試驗？這就需要基于數據建模分析。

“我們搭建的生物育種數字化平臺，為科研團隊提供了從數據管理到模型構建的便利，基于模型，育種專家能夠先預測再驗證。”百奧云董事長王冰冰說，隨著模型預測精度的持續提升，將持續減輕驗證工作壓力，從而提升育種效率。

國內種業公司隆平高科數據分析專家認為：“在數智平臺助力下，全基因組選擇技術顯著提升了玉米和水稻育種效率。通過對多個生態區建模并驗證，該技術可在縮減50%試驗規模的同時仍保留近80%的優良品種，使育種效率提升近60%。”

基于種質資源基因型數據和雜交組合田間表型數據，正大種業從幾年前開始，著手構建并完善包含數十種參數的玉米育種模型。

2025年6月，僅在黃淮海夏玉米主產區，正大種業就在3個代表性試驗點開展了超過4000個初配玉米雜交組合的田間試驗。“這些組合，全部來自育種專家的篩選，其中，超過10%的組合經過模型預測。”吳坤說。

當時，有近200個雜交組合，基于材料的基因數據和田間表型數據等參數，模型預測不具備明顯產量優勢，但團隊還是種到了地里。“結果10月份收獲驗證，超過160個雜交組合產量表現相對不佳，否定性的預測準確率超過80%。”吳坤說，如果這種準確率持續得到驗證，未來在篩選用于田間試驗的組合時，預測為不佳的組合就可以直接被淘汰，從而節省試驗田和人力資源。

在吳坤的試驗中，模型去年預測高產的200多個組合里，實際驗證相對高產的不到100個，正向預測的準確率還只有40%左右。今年，正大種業一邊繼續調優參數，優化模型；一邊繼續在黃淮海地區、西南地區、東北地區等不同區域的試驗田廣泛開展模型預測與育種專家傳統經驗預測的對比試驗，以驗證并進一步優化模型預測的準確率。

“隨著預測準確率的穩步提升，更多雜交組合可以跳過田間小試甚至中試階段，直接開展大試，推動一個品種的育成時間節約一到兩年甚至更長時間。”吳坤說。

■記者手記

育種人的不變與變

筆者采訪過不少育種人，這些年，他們的身上，有著不變與變。

不變的是，每年冬季，大江南北的育種專家如同候鳥一般，“遷徙”到海南南繁基地，利用熱帶的光熱，在有限的時間里，提純材料，做雜交試驗。轉過年，又迅速回到祖國廣袤的耕作區，將收獲的種子，播撒到地里，開展田間試驗。

一只只追趕光陰、追逐光熱的“候鳥”，用行動助力保障糧食安全；每一個揮灑汗水、埋首耕耘的身影，都在為端穩中國飯碗貢獻力量。

變的，則是育種的手段從未停止創新。從傳統育種，到雜交育種；從分子育種，再到數據模型輔助育種……理念不斷突破，科技持續進步，我國的育種水平，也逐步從跟跑、并跑到部分領跑。

今年中央一號文件提出，深入實施種業振興行動。這個春天里，育種人正在農業強國建設的道路上奮勇前進。

《 人民日報 》( 2026年04月13日 08 版)