玉米是用作 糧食、 飼料和工業原料的作物。起源于美洲大陸的玉米，在哥倫布發現美洲后逐步走向全世界。大約500年前，玉米通過陸路或海上絲綢之路傳入 中國。 中國農業大學農學與 生物技術學院教授、中國作物學會玉米專業委員會主任李建生領銜的科研團隊，專注玉米重要 營養品質優良 基因發掘與分子育種應用，取得了重要成果。這使得玉米品種從重產量向重品質 轉變，也恰好順應了我國農業供給側結構性改革的趨勢。
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近日，李建生主持完成的“玉米重要營養品質優良基因發掘與分子育種應用”項目獲得2016年國家技術發明獎二等獎。《中國科學報》記者對此進行了專訪。
關注玉米品質改良
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玉米是我國*重要的農作物之一。國家統計局公布的2016年糧食生產數據顯示，玉米播種面積36759.7千公頃、總產量21955.4萬噸，分別占谷物播種面積的38.95%、總產量的38.85%。不管從面積還是產量來看，玉米均列三大主糧之首。
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與此同時，玉米的2億噸庫存引人注目。“當前我國玉米出現的過剩是階段性的、暫時的，但從長遠來看，玉米仍是剛性需求。”李建生接受《中國科學報》記者采訪時表示，“3斤玉米換1斤動物性產品，考慮人口增長和生活水平因素，我國對玉米的消費需求仍將保持增長的趨勢。”
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長期以來，人們只注重糧食產量而忽視其品質。而近年從國際到國內，人們越來越重視怎么吃更好。“聯合國糧農組織（FAO新的戰略口號之一是‘糧食和營養安全’，而不僅僅是之前的‘糧食安全’，營養的觀念逐漸樹立起來。”李建生介紹。
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玉米籽粒中的維生素A 原、維生素E 和油份是對人類健康和動物生長發育有益的重要品質性狀。比如，玉米油富含不飽和脂肪酸，可作健康食用油、高能飼料原料，但人均消耗來看，美國2.3公斤，中國僅為0.4公斤。
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不僅如此，就玉米育種技術而言，“本世紀初，我國玉米分子育種剛起步，與發達國家有較大的差距。大多數研究處在數量性狀位點（QTL初定位階段，幾乎沒有可用于育種的分子標記”。李建生表示。
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從2002年開始，李建生領銜的團隊便關注玉米品質的遺傳改良。歷經14年，團隊將基礎研究、技術發明與育種實踐緊密結合，利用先進的基因組學技術，針對油份、維生素E、維生素A原3個目標性狀，進行數量性狀位點定位，基因克隆，并挖掘優良等位基因，開發功能分子標記，繼而應用于玉米育種。
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體系完整 創新性強
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李建生團隊開展了玉米重要營養品質優良基因發掘與分子育種應用工作，并取得了諸多成果。
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團隊闡明了玉米油份提高的遺傳學基礎，挖掘了油份優良等位基因及功能標記，開啟了玉米油份分子育種的先例。
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首次在基因組水平上提出優良等位基因的累加是玉米油份提高的重要遺傳基礎。鑒定了具有提高含油量和不飽和/飽和脂肪酸比值功能的ZmfatB，以及提高含油量功能的COPII、ACP、LACS等7個油份新基因，開發了6個功能標記。
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利用油份功能標記，培育了籽粒含油量8.0%左右的新品種“中農大高油5580”。針對一個主效高油基因，利用功能分子標記輔助回交，將我國推廣面積*大的雜交種“鄭單958”籽粒含油量提高了26.5%，并開始示范推廣。
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團隊挖掘了維生素E優良等位基因及功能標記，建立了分子育種體系，開辟了玉米品種育種的新方向。
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定位了79個維生素E的數量性狀位點，占全球定位總數的58.5%。首次克隆了維生素E數量性狀基因VTE4。“我們從508份資源中挖掘到VTE4的優良等位基因，能提高維生素E主要組分——a-生育酚含量2.2倍，開發了2個功能標記。”李建生介紹。
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利用功能標記培育出“中農大甜419”“粵甜9號”等5個高維生素E甜玉米新品種。“5個品種均攜帶ZmVTE4優良等位基因，維生素E平均含量高達61.1μg/g，比對照提高164%。”李建生說。
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團隊還發現了高維生素A原優良等位基因分布的遺傳規律，開發了功能標記，提高了國際生物強化項目的育種效率。
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定位了33個維生素A原及類胡蘿卜素數量性狀位點，克隆了維生素A原主要組分β-胡蘿卜素數量性狀基因crtRB1。李建生表示，“該基因能提高β-胡蘿卜素含量6.6倍，而且我們發現該基因在溫熱帶玉米資源的頻率明顯高于熱帶玉米，提出了利用溫帶玉米優良等位基因改良熱帶玉米的新思路。”
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挖掘了維生素A原優良等位基因及開發功能標記，開發的維生素A原標記占全世界的62.5%。創制了9份高維生素A原新自交系，新自交系高維生素A原含量是普通玉米的2.8倍以上。
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成果**效益好
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李建生團隊豐富和發展了玉米遺傳育種的理論與方法，具有重要科學意義與應用價值。**體現在其分子育種技術提升了我國種業的科技水平及競爭力上。
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記者了解到，全世界共克隆了3個油份數量基因和3個維生素A原基因，其中李建生團隊就各克隆了2個，并獲發明專利、用于育種，奠定了我國油份分子育種的國際**地位。
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云南省農業科學院研究員番興明團隊利用李建生團隊開發的高維生素A原功能標記和材料培育了高維生素A原的新組合。國際玉米小麥改良中心也利用了該團隊開發的維生素A原功能標記，開創了我國玉米分子育種技術對外輸出的先例。
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國際玉米小麥改良中心種質資源項目主任Kevin Pixey評價道：“這些分子標記在國際生物強化項目中的應用，是全球分子育種中*成功的例子。”
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與國內外同類技術與成果相比，該團隊還擁有兩個“**次”：首次挖掘維生素E優良等位基因及功能標記，高維生素E新品種是國內外首創。
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團隊培育了9 個營養品質優良的玉米新品種和1 個新品系，其推廣應用帶來了顯著的經濟效益。“有利于國家玉米種植結構的戰略調整和增加農民收入，符合當前農業供給側改革的方向。”李建生評價道。
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數據顯示，高維生素E優質甜玉米新品種2013—2015年間累計推廣354.1萬畝，占全國甜玉米種植面積的21.5%。按種植平均每畝增加收入800元計算，農民累計新增效益28.33億元。廣東金作農業公司等5家企業以玉米新品種為核心技術，累計新增利潤4244.4萬元。
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過去十幾年間，李建生團隊既聚焦國際科技前沿，又面對國內重大產業需求，將理論與實踐、高新技術與傳統技術、學科發展與人才培養相結合，成績斐然。僅論文一項，SCI收錄31篇，其中《自然—遺傳學》論文兩篇，總影響因子達到136，總引用次數803，其中他引602次。
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“未來十年，我希望基礎研究力度更大一些，應用研究也更多一些，加強高新技術的研究，并向種子企業轉移，帶動種業技術升級，全面提升產業競爭力。”李建生表示。
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