中原农谷·2023国际未来农业食品百强大会近期成功举办。种业创新论坛于11月23日下午召开。该论坛由35斗和博瑞迪联合主办，主要就行业发展方向和趋势，及种业创新应用的革新与挑战进行探讨。

华中农业大学教授肖英杰出席活动并作了《玉米基因组育种技术研究和思考》主题演讲，本文根据相关分享整理。

玉米是我国粮食作物中面积、单产、总产最大的作物，当前，“耐密高产、易种易收、绿色高效、安全健康”已成为玉米产业面临的新需求。

优良品种的培育关乎国家安全，粮食产量与良种更是强相关。一方面是关键基因在其间有着重要作用，绿色革命中，高产粮食品种的推广和化肥农药的使用，增加了粮食产量。另一方面，育种新技术的涌现也使得玉米产量有了跨越性的增加。

与发达国家相比，我国还存在一定差距。首先是基因信息的应用，发达国家的玉米育种公司，如孟山都等，每年投入巨额的研发经费，获得了大量的关键基因信息，从而提高了玉米的品质和产量。而我国的相关技术在产业上应用却很少。其次是玉米单产的差异，数据显示，我国单产仅为美国的60%。再次，在育种发展阶段上，美国已处于3.0-4.0阶段，而我国还处于2.0-3.0时代。最后，从有数据记载的育种历史来看，美国比我们早了数百年。但需要注意的是，要赶超美国的单产水平，育种技术能力的提升是实现弯道超车的关键。

要做好这件事情，得了解清楚育种周期的“三件事”。一是创造变异，其最早来自于自然变异，或者化学诱变和无法控制的随机变异（含杂交重组），基因编辑的实质也是一种变相的变异。二是评估变异，主要依赖于育种经验和田间表型的表现，此外，基因组的标记和表型组的技术也能对评估变异提供助力。三是选择变异，在决策过程中目前主要依赖于经验。

Illinois（伊利诺伊）大学持续一个世纪的玉米高蛋白高油选择实验表明：农业上关注的重要性状，受微效多基因影响。基于以上现状，我们认为，对于复杂性状，可以做出新的育种策略，如基因组预测、基因组选择等。基因组选择综合考虑了所有基因效果，将基因组数据和表型数据建立模型，随后将所需材料的表型预测进行判断，就是基因组预测。

当前，中美玉米单产差距正以每年64千克/公顷的速度扩大，育种技术和能力落后，育种遗传增益提升不显著正成为玉米产业发展的“拦路虎”。但值得庆幸的是，玉米功能基因组研究成果显著：全球克隆有育种价值的玉米基因142个，中国82个，尚未发表的明确功能的基因超过200个。

面对不同的育种家，对不同性状的重要性的判断也各不相同，在我看来，每一个育种家都是一位哲学家，在得不到统一的答案的时候，以数据直观地展示每种选择能够产生的性状结果或许是一种最优解。

我们研发了一个方法叫TOP，也就是以目标驱动的优选技术。其运作逻辑为：假定目前已经推广的商业化的玉米杂交种子不同性状之间的协同关系——搜集不同的杂交种测基因型号和表型——运用算法学习，厘清其内在关系——进行预测和实际筛选。

但需要注意的是，在算法中会面临以下几个问题：一是预测精度不够准，这也是目前业内最关心的问题。二是选择难以协同，尽管TOP方法进行了一些初步尝试，但仍然任重而道远。三是不论算法还是模型，与育种的实际需求是脱节的，换而言之就是缺少场景。

针对上述问题，我们团队在算法层面有以下的思考和突破方向。针对育种预测准确率不高的问题，可以基于无人机进行监控技术的开发，最后产生一个基于生长模式的产能预测模型，提高精度。针对选择难以协同的问题，我们则是想继续开发TOP2.0，将精度进行跨越式的提升。对于算法无法适应育种实际的问题，用算法产生数据这条路在我看来是走不通或者很艰难的，根据数据来创造新的算法或是一条康庄大道，建立一个逐年优化的迭代算法是一个解题的新思路。针对育种决策难的问题，需要先将具体的场景落地，算法则是育种道路中的“高德地图”，通过需求和落地的产品，算法能够模拟导航帮助人们进行决策。