农业新形势下作物育种学教学创新浅析

葛选良

（内蒙古民族大学 农学院，内蒙古 通辽028043）

作物育种学是我国农业院校和综合性大学农学院农学专业的核心课程之一［1].作物育种学由总论与各论组成，二者不可分割.经过长期的教学、科研和生产实践研究，作物育种学形成了具有我国特色的科学理论与技术体系，在推动我国作物生产和农业发展方面作出了巨大贡献.当前，随着我国农业供给侧结构性改革、乡村振兴战略、区域协调发展战略和生态文明建设政策的实施以及新时期农业科学及国内外农业科学理论与技术的飞速发展，我国农业由传统生产经营模式快速转变为现代产业化发展模式，使得当前作物育种学的教学内容相对落后于新政策的导向和新技术的实施与推广.新形势下，如何调整和充实农学专业作物育种学课程的教学内容，以适应我国国家战略政策的导向和农业现代化生产发展的需求，是当下农学专业课程教学改革亟待解决的关键问题之一.

本文立足于适应当下我国国家战略政策的新导向和现代化农业发展的新形式，以农学专业课程作物育种学各论的玉米育种学为例，通过分析新形势下玉米育种学教学内容面临的问题，探讨玉米育种学教学内容的创新，以期提高作物育种学的教学效果，进而为适应我国现代化农业生产发展需求的应用型人才培养体系的构建提供一定的理论参考.

1 新形势下作物育种工作所面临的问题

1.1 种质资源遗传基础狭窄限制玉米新品种选育

玉米是我国第一大作物，2019年我国玉米年播种面积约为6.19亿亩，总产量约为2.61亿吨［2].目前，我国生产中急缺稳产、优质、广适、多抗的突破性玉米新品种.我国玉米育种科研、教学起步相对较晚，玉米种质资源相对匮乏且遗传基础相对单一，玉米育种教学、科研水平亦相对较低.同时长期忽视种质资源的利用和创新研究，使玉米新品种选育很难取得突破性进展.尤其是作为玉米育种学重要的组成部分，我国特种玉米育种科研和教学的历史更短，糯玉米、甜玉米和爆裂玉米等特种玉米种质资源更少，遗传基础更单一.特种玉米新品种同样要求具有高产、稳产、多抗、广适的特性，同时要具备营养品质高、口感风味好、适于加工等特性，因此特种玉米育种新品种选育的难度更大.

1.2 转方式、调结构对玉米育种目标提出新要求

为适应国家农业转方式、调结构的发展需求和化肥、农药零增长的任务需求的新形势，玉米生产中亟需一批资源高效型玉米种质和品种，如氮高效型、光高效型、水分高效型、宜籽粒机收型等.此外，随着国家农业供给侧结构性改革政策的实施以及满足“粮头食尾、粮头工尾”的生产需求，同时延伸玉米产业链条，生产中亟需一批专用型特种玉米种质资源，如富硒型、高维生素E 型、高黄质型［3]、高叶黄素型、高叶酸型的甜、糯玉米种质资源，普通玉米糯质化种质资源和宜机收型爆裂玉米种质资源等.因此，适应国家战略需求，以市场需求为导向，以提升玉米功能性品质为目标，加快对专用型特种玉米种质资源的创新与利用，创新专用型特种玉米品种选育，加大专用型特种玉米新品种繁育和推广力度，是推动我国玉米产业与国际市场接轨，促进农业增效、农民增收的重要途径.

1.3 产业化应用滞后限制玉米新品种的推广应用

农业产业化是农业发展、农村振兴和农民富裕的根本出路.目前，我国玉米生产中推广种植的品种以高产型品种为主，优质、专用型品种的推广应用面积较小，急需进行产业结构调整.玉米是集粮、饲、加工多用途于一身的功能性作物，用途广泛且适于深加工.目前，我国普通玉米产业化应用总体好于甜玉米、糯玉米、爆裂玉米，但加工企业数量过多，加工成本高，加工质量参差不齐，市场无序竞争严重.而特种玉米生产加工基地少，生产和供给能力小，资金投入较少，生产条件较差，抗灾能力不强，远远满足不了生产需要.因此，提升不同类型玉米产业化水平，实现玉米生产专业化、加工机械化、质量标准化，是保证粮食生产和其他相关产业持续稳定发展的重要保障.

2 新形势下作物育种学教学内容创新的探讨

2.1 增加生物信息学基本原理与技术内容

当今，生物信息学作为交叉新兴学科，发展迅猛.随着转录组、蛋白质组等组学的兴起和高通量实验技术的发展，生物信息学的理论与技术得到极大的补充与丰富［4-5].新形势下，伴随着各类学科的融合发展，生物信息学的理论与技术势必会极大丰富，与此同时必将反促不同学科的融合交叉.当前，玉米育种以传统的轮回选择、复合杂交、回交、二环系选育等常规育种的理论与技术为基础，辅以化学诱变技术、生物技术、航天诱变等现代作物育种理论与技术，通过强化对优良性状的定向选择，聚合众多有利性状，进而实现品种综合性状的创新，并应用于新品种选育.对于玉米育种学而言，教学中加入生物信息学的内容旨在让学生能够正确运用生物信息学方法辅助研究农作物改良和育种，使其提高农学相关分子生物学实验的设计和分析的能力.因此，玉米育种学教学内容中应及时向学生讲授生物信息学的新进展和国内外生物信息学发展动态，如遗传图谱和基因图谱构建、BSA 定位技术和GWAS 分析等现代农业育种前沿技术与发展方向，将有助于丰富学生在未来工作时的研究手段，有助于提高学生的科研创新能力［6].

2.2 增加植物表型组学理论与技术内容

目前，我国互联网软件和大数据行业飞速发展，软件工具和智能算法已具备为农业生产、加工和销售各环节提供支持的基础.植物表型组学通过集成自动化平台装备和信息化技术手段，获取多尺度、多生境、多源异构植物表型海量数据，形成植物表型组学大数据，系统深入地挖掘基因型-表型-环境型内在关系，揭示特定生物性状的形成机制，极大地促进作物分子育种与高效栽培的进程［7-8].随着植物表型组学理论与技术的发展，玉米育种中表型组学理论与技术的应用逐渐增多.目前，通过运用精准的表型测量工具可对玉米全生育期（幼苗-种子）进行群体中玉米单株表型，如小区苗数、苗势、生育期、株高、穗位高、叶面积、病株数、倒伏率等的鉴定，同时可通过软硬件结合实现穗部性状精确考种.因此，在玉米育种学教学内容中融入植物表型组学理论与技术，有助促进学科间交叉融合，拓展学生思维和激发学生创造力.

2.3 增加特种玉米育种理论与技术内容

玉米是可加工程度高、产业链延伸长的多功能粮食作物.目前，玉米精深加工产品在3500种以上，涉及多个领域，与人们生活息息相关.特种玉米分为蜡质型、甜质型和爆粒型.目前，我国特种玉米的种植格局为南甜北糯，中部均沾，年播种面积在133万～150万hm2，其中，甜玉米（普通甜玉米、超甜玉米）年种植面积在33万～45万hm2，主要集中在广东省；糯玉米（鲜食糯玉米、粒用糯玉米）年种植面积100万～105 万hm2，黄淮海夏玉米区和北方春玉米区均有分布；爆粒型玉米（球形花型、蝶形花型、球蝶混合型）年种植面积在2.0 万～3.5万hm2，主要分布在东北和新疆部分地区.而与普通型玉米相比，特用型玉米具备更大的多次加工增值潜力.在新的政策形势下，特种型玉米生产和加工的前景极为广阔.因此，在玉米育种学教学内容中加入甜玉米、糯玉米和爆裂玉米等特种玉米育种理论与技术内容，对于丰富玉米育种学教学内容，加强学生理论基础，拓宽学生就业渠道都具有重要意义.

2.4 增加饲用玉米育种理论与技术内容

随着我国人民生活水平不断提高，膳食结构有了明显改善，肉、蛋、奶已经成为必不可少的食物.中央及地方各级政府对保障副食供应高度重视，在历年中央一号文件中均有明确指示.2020年中央一号文件指出，稳定粮食生产，深入实施优质粮食工程，以北方农牧交错带为重点扩大粮改饲的规模，推广种养结合模式，同时指出加快恢复生猪生产，支持奶业、禽类、牛羊等生产，引导优化肉类消费结构［9].2018 年8月，非洲猪瘟疫情使我国的生猪存栏量锐减，致使我国猪肉价格飙升.国家对此高度重视，经过多方面调整和部署，2020年生猪存栏量预计可达2000万头以上.此外，我国肉牛、奶牛、羊、肉鸡、蛋鸡、鸭、鹅和肉兔的饲养量也一直在上升.可以预见，我国未来对优质饲料的需求将显著增加.饲用玉米利用上联种植业，下联养殖业，辐射带动农产品加工业，是实现一、二、三产业融合发展的新的重要领域.因此，在玉米育种学教学内容中加入饲用玉米育种理论与技术内容，对于丰富玉米育种学教学内容，夯实学生理论基础，促进一、二、三产业融合发展都具有重要意义.

2.5 增加玉米商业育种理论内容

与跨国公司（孟山都、先锋等）相比，我国玉米育种科研水平和种业创新能力均处于发展的初期阶段，亟需创新育种模式，实现以新技术集成应用为基础的工程化和产业化育种发展模式.商业育种通过资源高度整合，形成符合企业管理、市场需要的产业技术链，其最大的特点就是根据企业的资金、市场、发展目标确定育种目标，其中每位育种家（育种科研人员）只是产业技术链某一环节中的一员，这极大地提高育种效率，从而实现与市场的无缝对接.因此，在玉米育种学教学内容中融入玉米商业育种的思路，讲述其管理理念、基本条件、设计流程等玉米商业化育种理论内容，对于提高学生玉米理论基础、拓宽就业渠道、提升我国玉米育种效率具有重要意义.

3 结语

高等院校不同专业的课程教学内容应紧跟新形势下国内外相关科学技术领域的最前沿动态，同时培养和不断提升学生的创新能力和实践技能.增加生物信息学、植物表型组学、特种玉米育种、饲用玉米育种和玉米商业育种等作物育种学课程内容，有助于拓展学生学科视野，激发学生创造力，使其能够从玉米育种理论、方法和技术流程等方面更好地把握玉米育种的方向和发展趋势.综上，创新作物育种学教学内容，进一步丰富和发展作物育种学理论内容，对新农科建设背景下现代农业复合型应用人才的培养具有重要意义.