上海市鲜食玉米育种现状及展望

李茂柏,楼坚锋*,王 慧

(1 上海市农业技术推广服务中心,上海 201103;2 上海市农业科学院,上海 201403)

鲜食玉米是指像水果、蔬菜一样收获和食用鲜嫩果穗的一种玉米类型,具有甜、糯、香、嫩等特殊的风味,营养丰富,适口性佳,附加值高,综合效益好等特点[1]。 近年来,随着我国经济的快速发展,城乡居民生活水平的不断提高,对优质农产品的需求不断增多,鲜食玉米越来越受到消费者的青睐。 鲜食玉米产业在促进农业供给侧结构性改革、推动乡村振兴战略中作用日益彰显,成为区域经济发展的新增长点。目前,我国鲜食玉米种植面积已突破134 万hm2[2],上海常年种植面积0.28 万hm2,产值1.1 亿元(人民币,下同)左右,以鲜食糯玉米为主。 近年来,鲜食玉米种植规模呈持续增长态势,鲜食玉米成为目前最具竞争优势和发展潜力的新兴农业产业,随着鲜食玉米产业的升级,消费者对其品种的要求越来越高。 虽然我国是糯玉米的起源地,但早期种植的多为农家品种,2002 年以前,我国仅有‘苏玉糯1 号’和‘沪玉糯1 号’这2 个鲜食糯玉米品种通过国家审定(以下简称国审)。 我国鲜食甜玉米育种起步较晚,至20 世纪80 年代,甜玉米育种才逐渐步入正轨,相继培育出一系列普通甜玉米,如‘农梅1 号’‘东甜2 号’等品种,90 年代以后,甜玉米育种才在国内广泛开展[3]。 经过近20 年的科技攻关,2001—2019 年我国鲜食玉米国审品种达226 个,其中糯玉米(含甜加糯)品种141 个,甜玉米品种85 个。 上海是国内较早开展鲜食玉米研究的地区,在糯玉米育种方面,上海市农业科学院作物所选育的‘沪玉糯1 号’于2000 年通过国审,是第二个通过国审的糯玉米品种;在甜玉米育种方面,上海市农业科学院作物所选育的‘农梅1 号’于1984年通过上海审定,该品种适宜制作罐头,制罐质量可与美国台尔蒙公司罐头相媲美[4]。 近年来,在国家和市级财政支持下,上海农业科技自主创新能力提升较快,鲜食玉米育种进展顺利,新育成品种在产量、品质等方面均有不同程度的提升。 本研究依据2012—2021 年上海市鲜食玉米品种试验资料,对近10 年上海全市审定鲜食玉米品种进行评价和分析,并展望上海市鲜食玉米育种发展趋势。

1 上海市审定鲜食玉米品种的基本情况

1.1 审定品种数量和类型

2012—2021 年上海市共审定鲜食玉米品种78 个,包括糯玉米品种46 个,涵盖‘申科糯602’为代表的白糯,‘华耘花糯402’为代表的花糯,‘申科甜糯99’为代表的甜糯,‘沪红糯1 号’为代表的黑糯等类型;甜玉米品种32 个,涵盖‘白美人’为代表的白甜,‘金银208’为代表的双色甜,‘申科甜811’为代表的黄甜等类型。 除2016 年之外,其余9 年都有鲜食玉米品种通过审定,其中2015 年审定品种数量最多,达14个,包括糯玉米品种6 个,甜玉米品种8 个(表1)。

表1 2012—2021 年上海市鲜食玉米品种审定数量Table 1 The number of approved fresh corn varieties in Shanghai from 2012 to 2021 个

1.2 选育单位情况

从选育单位性质来看,上海市农业科学院等科研院所选育的品种20 个,占25.6%;种业企业选育的品种58 个,占74.4%。 从选育单位注册地来看,国内育种单位选育品种76 个,占97.4%,其中上海市选育的品种53 个,占67.9%;外省市选育的品种23 个,占29.5%;国外企业选育品种2 个,占2.6%。 从审定品种数量来看,科研院所中上海市农业科学院选育的品种最多,达17 个;种业企业中上海华耘种业有限公司选育的品种最多,达9 个。 总体来说,企业育成品种占比上升较快,科研院所育成品种占比有所回落。

2 上海市审定鲜食玉米品种的主要性状

2.1 生育期分析

2012—2021 年上海市鲜食糯玉米审定品种平均生育期为80.7—87.1 d(表2),大部分品种生育期为80.0—90.0 d,低于80 d 的品种只有1 个,为2021 年审定的‘瑞禾早糯’,生育期为79.7 d;2015 年审定的‘连玉糯1 号’生育期最长,为89.4 d。 甜玉米平均生育期为77.8—86.0 d,其中11 个品种生育期为75.0—80.0 d,2021 年审定的‘白美人’生育期最短为75.3 d,2015 年审定的‘先甜5 号’生育期最长为91.0 d。 总体而言,近年育成品种生育期有所变短,早熟、优质品种占比上升较快。

表2 2012—2021 年上海市鲜食玉米审定品种主要农艺性状Table 2 Main agronomic characteristics of approved fresh corn varieties in Shanghai from 2012 to 2021

2.2 农艺性状分析

由表2 可知,2012—2021 年上海市鲜食糯玉米审定品种平均株高为188.4—191.6 cm,平均穗位高为59.0—91.1 cm,年度间具有一定的变化。 平均穗长为16.1—19.9 cm,大部分年份为18.1—19.9 cm,穗粗为4.8—5.1 cm,变化不大。 鲜百粒重为30.9—38.6 g,出籽率为63.2%—69.1%。 2012—2021 年上海市鲜食甜玉米审定品种平均株高为177.0—233.0 cm,大部分年份为210.0—220.0 cm,平均穗位高为43.0—102.2 cm,年度间变化较大。 平均穗长为18.1—20.2 cm,大部分年份为18—19 cm,穗粗为4.6—5.0 cm,变化不大。 鲜百粒重为30.8—38.0 g,出籽率为57.2%—73.9%。

2.3 品质分析

2012—2021 年上海市鲜食糯玉米审定品种平均品质评分为82.9—86.9 分,2012—2021 年上海市鲜食甜玉米审定品种平均品质评分为83.9—89.3 分,总体来看,近10 年审定鲜食玉米品种品质评分逐年提高(表2)。

2.4 产量水平

由表2 可知,2012—2021 年上海市鲜食糯玉米审定品种平均产量为11 509.1—14 924.2 kg∕hm2,10 年间产量水平提高了2 000—3 000 kg∕hm2,其中2013 年审定的‘华耘黑糯501’产量最低,为10 360.7 kg∕hm2,2020 年审定的‘华耐彩甜糯102’产量最高,为16 452.0 kg∕hm2。 2012—2021 年上海市鲜食甜玉米审定品种平均产量为12 748.3—15 076.5 kg∕hm2,10 年间产量水平提高了1 000—2 000 kg∕hm2,其中2013 年审定的‘金银208’产量最低,为10 710.0 kg∕hm2,2013 年审定的‘申科甜1 号’产量最高,为14 836.5 kg∕hm2。

3 审定品种主要成效

3.1 新品种助力鲜食玉米增产增效

鲜食玉米是上海重要的农作物之一,2002 年审定的‘中糯2 号’和2005 年审定的‘彩糯2 号’是上海玉米主栽品种,这2 个品种审定时间较早,品质和产量已不能满足当前上海鲜食玉米产业多样化、市场化的需求。 新审定的‘申科糯’系列、‘沪玉糯’系列、‘申糯’系列白糯品种,‘天彩2 号’‘沪紫黑糯1 号’‘华耘黑糯501’‘沪红糯1 号’等彩糯品种,‘申科甜糯99’‘和甜糯一号’等甜糯品种,‘申科甜’系列、‘金银208’等甜玉米品种填补了市场品种需求。 这些优质、特色鲜食玉米品种的推广运用,加上标准化栽培技术的示范普及,带动了种植农户规范化种植、品牌化销售,确保了上海鲜食玉米的品质,满足了广大市民对优质鲜食玉米的需求,同时也极大促进了上海鲜食玉米产业的发展。 目前全市玉米春播和秋播平均产量都超过了11 000 kg∕hm2,平均产值超过40 000 元∕hm2,全市鲜食玉米年总产值超过1.1 亿元。

3.2 促进鲜食玉米品种品质提升

近年来,随着国民经济的快速发展,城乡居民膳食状况明显改善,市场对鲜食玉米品质要求日益提高,除了关注糯性、甜度、皮渣率、独特风味等指标外,花青素、叶酸等特殊营养成分也成为市场选择鲜食玉米辅助指标。 在此需求下,育种专家以国内外优异种质为基础,开展重要农艺性状特异分子标记开发,集成建立鲜食玉米高效分子育种技术体系,成功选育了‘天彩2 号’‘华耘黑糯501’‘沪红糯1 号’等富含花青素的彩糯品种,‘申科糯601’等高叶酸含量品种,‘沪雪甜1 号’等优质甜玉米品种。

3.3 推动上海农业科技成果转化

2016 年原上海市农业委员会、上海市科学技术委员会、上海市财政局、上海市教育委员会、上海市人力资源和社会保障局等单位联合发布了《上海市关于开展种业人才发展和科研成果权益改革试点工作方案》,对开展试点的科研成果范围、科研成果交易方式、科研成果权益分配等作了明确规定[5]。 在此契机下,上海市农业科学院率先启动了育种创新成果的转化应用,并和上海华耘种业有限公司、上海惠和种业有限公司等单位就‘申科糯1 号’‘申科糯602’‘申科甜811’‘沪红糯1 号’等品种签署了合作开发协议,促进了上海市农业科技成果转化。

4 上海鲜食玉米发展趋势探讨

4.1 加强种质资源的收集、改良和利用

糯玉米是玉米在16 世纪引入中国种植后发生变异而形成的一种新玉米类型,中国西南地区是公认的糯玉米起源中心,我国史籍在1760 年之前就有黏玉米的记载[5]。 糯玉米虽然起源于我国,但国内糯玉米育种起步较晚,直至20 世纪70 年代,我国才开始糯质玉米的杂交育种研究工作。 甜玉米主要有普甜型、加强型和超甜型三种类型,1844 年美国就育成了第一个甜玉米品种Darling Early[6]。 国内鲜食甜玉米推广起步同样较晚,20 世纪80 年代末,上海开始引进美国甜玉米品种、美国设备和美国加工工艺,代表我国真正意义上的现代甜玉米加工时代的开端[7]。 近年来,国内鲜食玉米育种虽然取得了一定进展,但因亲本材料遗传基础狭窄,育成品种“同质化”现象严重,真正达到优质、多抗、稳产的品种并不多。 因此,收集国内外玉米种质资源,通过种植精准鉴定评价其综合农艺性状和抗逆性,筛选、利用、改良这些种质资源,是创制优良育种中间材料和推动新品种选育的基础。

4.2 发挥上海科研技术优势,创新育种技术

由于我国鲜食玉米的开发利用起步晚,基础研究和技术条件有限,导致在种质资源创新和育种技术方面相对落后,对于育种材料的筛选大多停留在以表型选择为主的传统模式,而表型和基因型明确的优异种质极度缺乏。 再者,在鲜食玉米种质改良过程中,目前大多仍采用回交转育、杂交选育、直接选系等常规育种方法创制育种材料,在品质、产量、抗性聚合育种方面进展较慢。 因此,开展鲜食玉米双单倍体育种、分子标记辅助选择育种、多基因聚合分子设计育种等研究,结合基因组学和遗传定位知识,通过对核心种质进行基因型分析和测交试验,筛选鲜食玉米杂种优势类群,创新育种材料,选配强优势鲜食玉米品种。

4.3 加快优质、特色新品种的选育

随着城乡居民生活水平的不断提高和消费理念的转变,市场对优质特色的鲜食玉米需求不断增大,黑糯、紫甜糯等特色糯玉米,及皮薄渣少、糖度高的甜玉米,虽然市场售价较高,但仍深受市民追捧。 因此,加快早熟、糯性好、花青素等特殊养分含量高、风味佳的糯玉米品种,及早熟、皮渣率低、糖度高、口感爽脆、风味佳的鲜食甜玉米品种选育,是未来鲜食玉米品种选育的重要方向。

4.4 深化科企合作,加快商业化育种步伐

目前,上海直接从事鲜食玉米品种选育和经营的企业发展到10 多家,但育种团队普遍较小,技术力量薄弱,种质资源相对缺乏,不利于开展现代规模化育种研发工作,育成的品种与国内主推品种相比有一定差距。 通过科企紧密合作能从协同攻关和机制创新方面促进我国科技资源的合理配置,提升适合市场需求的科技成果产出,实现好成果的高效转化[8]。 国务院《深化种业体制改革提高创新能力的意见》[国办发(2013)109 号]提出推动育种人才、技术、资源依法向企业流动,促进产学研结合,提高企业自主创新能力,构建商业化育种体系。 强化种业科企合作,充分发挥上海科研机构的资源优势、技术优势,发挥种业企业的资金优势、市场开发优势,共同创建育种研发与应用平台,共同投入、联合开发、优势互补、利益共享,提高品种创新的质量,加快鲜食玉米商业化育种速度和效率。