我在跨国种业的 23 年育种经验回顾
有关热带和亚热带地区私营部门作物育种研究经验的公开信息非常有限。本文旨在反映我在跨国种子公司从事杂交作物田间育种工作 23 年的经验。
本文中的信息也是基于与温带地区（A. Forrest Troyer 博士和 Everett Gerrish 博士）以及热带和亚热带地区（Walter L. Trevisan）一些最杰出的玉米育种家的直接接触。福雷斯特博士在美国非常成功地开发了一些著名的先锋杂交种，他还担任过 DeKalb Genetics 公司的副总裁和嘉吉种子公司的顾问。目前，他是美国伊利诺伊大学厄巴纳分校作物科学系植物育种副教授。从 20 世纪 50 年代初到 1990 年，杰里什博士（已退休）一直担任嘉吉公司的国际联络员。杰里什博士过去是/现在仍然是一位热情洋溢的玉米育种专家，对玉米陆地品系有着丰富的知识，在种质引种的力量和异交群体的分类方面有着丰富的经验。在他的一生中，杰里什帮助许多育种家制定了成功的育种计划。沃尔特（也是接受过格瑞施指导的育种家之一）曾于 1991 年至 2002 年担任嘉吉国际玉米育种总监，之后在美国担任孟山都地区玉米育种负责人多年，目前负责为非洲开发节水玉米（WEMA）的玉米育种项目以及孟山都在美国以外的几个热带和温带育种项目。在我和玉米育种团队将孟山都打造成亚洲最高效、最成功的育种团队/育种项目的过程中，Gerrish 博士和 Walter 在各个环节上都给予了我大力支持。有些信息也是基于与种子公司高层管理人员的直接接触，如泰德-克罗斯比博士（Dr. Ted Crossbie）、布雷特-D-贝格曼（Brett D. Begemann）和查鲁克-昆塔那鲁特米特库（Charuk Kuntanarutmitkul）。克罗斯博士曾担任孟山都公司全球作物育种负责人长达 15 年之久，是孟山都公司知识和指导的持续来源。布雷特的现任职务是孟山都公司执行副总裁、首席商务官，2001-2003 年期间曾担任亚太区业务主管。查鲁克（已退休）曾于 1984 年至 1998 年担任嘉吉种子公司的亚洲种子经理，并在孟山都工作了十年，担任过不同的管理职位。
本文旨在与下一代育种人员或研究人员分享经验和信息，使他们了解在私营部门负责作物育种项目时事业成功的关键因素。
建立新的研究站和大田作物的农场管理
当公司开始发展壮大时，就会面临增加研究站数量和向不同地区扩张的压力，从而使公司从竞争对手那里获得市场份额，并覆盖目前的工作尚未覆盖的新地区。作物育种经理在选择新站时，需要仔细考虑公司未来的长期战略。新的育种站必须代表当前和未来目标地区的大部分环境条件。对作物将扩展或替代其他作物的地区进行深入的市场调研至关重要，在提出任何最终建议之前，都必须对其进行全面分析。选择新站点的标准应包括：土壤结构和肥力、水源、安全、潜在的洪水问题、安保、周边环境、政府政策以及是否有土地可用于扩大未来发展的规模。在建立初期，改善田间条件是最具挑战性的目标。改善田间条件包括平整土地，最大限度地提高均匀度，改善土壤结构和肥力，使其处于适合作物生长和发育的状态。改善田间条件的详细情况见下段。
在私营部门，尽快将新的田地用于苗圃或试验的压力总是很大。研究经理必须有良好的视野和优先权，确定在田间何处开始育种，何处进行改良。公司必须为土壤改良分配足够的长期预算。必须改良土壤结构和肥力，使苗圃和/或试验能有良好的建植、生长和发育。在良好的土壤条件下，大田作物育种会比劣质土壤条件下更有效。我的经验表明，在最佳土壤条件下，新品种的选育比在土壤胁迫下更有效。在良好的土壤肥力和结构条件下，玉米育种者将有更大的机会在较高的植株密度下种植分离育种材料，从而有足够的选择压力来实现良好的丝穗同步和更好的根茎。同步性好的玉米杂交种通常具有较高的耐旱性和产量稳定性。
土壤均匀性是作物育种工作取得成效的另一个关键因素，应长期坚持并不断改进。育种者希望表型差异主要是基因型造成的，而不是环境影响造成的。田间均匀性包括土地坡度和养分分布。整个育种区块的灌溉必须均匀一致。最好将病虫害控制在最低水平，因为这样可以更有效地利用从外部引进或外来的种质，扩大遗传多样性。从国外引进的种质通常适应性较低，更容易感染当地的病虫害。育种圃中的病虫害较少，可以有效地引进种质，并使引进种质的分离品系存活率更高，从而进一步筛选出优良的基因型。总之，研究管理者必须确保整体农业运作处于理想水平，以保证作物在整个生长季节都能获得最佳生长，从而支持有效的育种工作。
田间作物育种竞争的关键成功因素
私营部门的作物育种工作由公司育种人员开发的栽培品种的种子销售利润支持。私营部门的植物育种人员面临的最大挑战之一是推出真正的优良品种。一个优秀的栽培品种是该地区大多数农民广泛种植的品种，在市场上持续时间长，杂交种子生产成本合理。竞争性作物育种计划成功的关键因素是
(i) 拥有能力出众、技术过硬的育种人员；
(ii) 深入了解作物和主要客户的要求；
(iii) 具有足够的遗传变异性和多样性；
(iv) 拥有（或开发）精英杂交模式；
(v) 使用最有效的育种方法；
(vi) 选择能代表农民环境的育种环境；
(vii) 开发充分有效的测试系统，以筛选理想的基因型；
(viii) 加快向市场推出新产品的速度；
(ix) 提供充分的信息技术和 DNA 指纹实验室支持。
具备足够的技术能力
育种者必须具备良好的技术能力，即运用知识和经验制定有效、成功的育种计划的能力。能力包括技能、知识和天赋。植物育种、分子育种、统计学、计算机和植物病理学方面的深厚教育背景是植物育种事业成功的良好开端。开始在私营部门工作时，育种人员必须调整自己的工作方式，以适应公司文化。育种人员应不断学习，寻找新的技能、知识和经验，以提高技术能力。然而，并非只有技术能力才能带来成功。从历史上看，技术技能与实地辛勤工作的结合造就了最优秀的饲养员。成功的育种者都是那些 "不用育苗书就能了解植物及其苗圃 "的人，他们能够摒弃那些差劲的个体，集中精力培育出极少数最具特质的品种。
深入了解作物和主要客户需求
种子业务的关键成功因素包括了解关键市场和客户，设计正确的产品，生产、商业化和交付产品与服务，以及提供客户服务。业务部门的高层领导必须了解客户的关键要求，将这些要求转化为关键的业务价值和优先事项，将其传达给所有员工，并设计出能够实现优先事项的工作系统，从而使业务部门以客户为中心。了解客户需求对于育种公司设计育种目标以满足当前和未来的客户需求非常重要。未来的要求对私营部门和政府部门都是巨大的挑战。对于大多数私营部门来说，未来客户的一般要求可能相似，但具体要求可能不同。不同的要求会使公司具有竞争优势。
对客户需求进行充分的市场调研是成功的关键。在某些情况下，由于使用的机构或人员对作物、环境和目标客户缺乏足够的了解和经验，市场调研工作可能会得出不恰当的结论和建议。可能导致错误结论和建议的因素包括：抽样人口不足、使用不合格人员与种子经销商和农民面谈、沟通问题，如对当地语言的误解、偏差引导性问题，以及对种子经销商和农民答复的错误解释（如问卷不清晰）。从这些市场调研工作中了解到客户的关键需求后，育种人员就必须设计育种目标，使其与公司战略保持一致。一个成功的育种者需要对未来栽培品种的特性有良好的创造性想象力或创新力，这样才能在向农民推出栽培品种时取得成功。除了高产和稳定之外，大多数知名栽培品种都具有独特的、农民喜欢的特性。此外，在新的栽培品种中加入最终用户喜欢的特征将有助于确定育种的有用目标。
具有足够的遗传变异性和发展精英异交模式
遗传变异是作物育种计划取得长期成功的关键因素。每种作物都有广泛的遗传可用性，但真正的优良品种却屈指可数。也许，育种材料或种质的选择是未来育种计划成败的最关键因素。除少数例外情况外，如今要在竞争激烈的环境中建立一个成功的育种计划，仅使用公共种质几乎是不可能的。私营部门多年来一直在发展与公共种质保持距离的种质基础。育种者必须以开放的心态来建立自己的计划，并努力合法地获取最有前途的精英种质。这就需要了解当地和国际上有哪些公共和私营部门的种质资源。如今，建立联盟、许可近交系和杂交种已成为所有积极育种者生活的一部分。
对于异花授粉作物来说，仅有良好的遗传多样性是不够的，育种者必须在他们的计划中开发出一些独特的精英杂交模式。异花授粉模式是指一组个体（种族或群体）在与另一组个体（其他种族或群体）的对抗中表现出的特殊能力。一旦发现成功的异交模式，就很容易找到测试者，并培育出杂交活力更强的新异交近交种。Troyer（2006 年）对玉米中的异花授粉模式进行了深入研究。与玉米相比，自花授粉作物的异交模式仍未明确确定。开发精英杂交模式是私营种子公司面临的主要挑战之一。与其他育种者建立良好的联系并获得一些已知的异花授粉模式可能是一个良好的起点。成功的育种者必须敞开心扉，不要过于骄傲地只使用自己的种质，要努力寻找最优秀的种质加入自己的计划，而不仅仅是在公司内部。
每个地区销量最高的栽培品种都是开始育种的优秀种质资源。植物品种保护（PVP）在大多数情况下允许使用成功的栽培品种进行育种，最近来自私营和公共部门的 "前 PVP "品系现已在全球范围内使用（申请在 17 年或 20 年的保护期后到期，可合法用于育种）；但是，育种者必须对精英种质有足够的了解，尤其是要明智地知道如何在现有的杂交模式中使用这些种质。私营种子公司也必须考虑从其他公司获取优良种质，尽管获取优良种质的成本可能很高。
在品系开发阶段，育种者必须继续改良其现有的最佳品系，并确定可能的最佳测试者，以便改进精英异交模式。曾有过这样的例子，一些非常有能力的育种者花费了大量的时间和精力进行育种和开发，但由于自花授粉作物使用的种质基础非常狭窄，而异花授粉作物又没有足够好的精英异花授粉模式，因此在开发更好的产品方面收效甚微。在同一项目中拥有最优秀的育种家、最多样化的种质和最优秀的异花授粉模式，将确保在种子业务中获得竞争优势。
使用最有效的育种方法
每种作物都没有单一的最佳育种方法。每个项目所采用的育种方法都应与公司的育种战略保持一致。私营和政府部门都采用了常规和分子育种方法。血统育种仍被广泛用于培育具有更多理想特性的新品系，但最近在玉米领域，单倍体加倍（DH）技术得到了很大发展，已成为一种主要的近交系培育方法。大多数新的优良品系都是通过纯系法培育出来的。回交是一种常规育种方法，用于将遗传因子纳入特定的特征。回交主要用于将外来种质引入适应当地的优良品系（对适应的种质进行一到两次回交）。跨国种子公司广泛使用回交法，将转基因性状（如对玉米螟或特定除草剂的抗性）转入本地优良品系，以培育出对这些性状具有抗性的新杂交种。循环选择仍然很重要，特别是对于将外来种质引入本地适应品系的计划。
目前，分子标记技术可以帮助育种者选择理想的特性，并将其转入改良品系中。事实证明，在玉米和其他作物中选择更好的种子和花粉亲本时，循环选择和 S1 本身观察是有效的。通过与精英试验者的相互循环选择，可以培育出与异性库中的新品系具有较高结合能力的新品系。在跨国种子公司中，分子育种的使用在过去十年中显著增加。标记辅助育种（Marker Assisted-Breeding，MAB）已被纳入跨国公司的经常性选育中，其目标是培育具有高组合能力的高产新品系。单种子后裔（SSD）已更多地应用于玉米，以加快品系开发。
从中长期来看，分子生物学知识将使育种者能够对大田作物、水果和蔬菜的本地基因组进行根本性调整（Duvick，2004 年）。对植物基因型的微调将提高对非生物性胁迫的耐受力，提高对阳光、水和土壤养分的利用效率，并能开发出比目前转基因抗性更持久的抗虫害类型。如果这些预期成果得以实现，植物育种的效率将得到提高。这将是生物技术对植物育种最持久、最重要的贡献。目前，新品种的生命周期比过去短。这是因为通过结合传统育种、分子育种、更高效的产品评估系统和更好的信息技术软件，可以更高效、更快速地开发出更好的栽培品种，并将其推出市场。跨国种子公司在选择最合适的育种方法时，既要考虑最高效的方法，也要考虑最快速的方法，以开发和推出更好的栽培品种。
选择能代表农民环境的育种环境
选择代表农民环境的合适育种环境需要时间和精力。对未来市场需求进行良好的市场调研对于选择合适的育种和测试环境非常重要。育种计划的主要地点必须能代表未来十年作物主要投放地区的大部分环境条件。可增加一个卫星站，以支持其他活动，如病害苗圃或非生物耐受性育种。测试地点应足以涵盖气候模式、海拔高度、土壤类型和病虫害压力等新产品发布目标地区最有可能出现的情况。
育种人员必须在他/她能够选择大多数农民需要的特性的环境中工作。在选择新产品时，育种人员必须把自己当作最先进的农民，寻找理想的特性，以最大限度地提高作物产量。育种人员必须经常到田间地头，在苗期、花期、病害感染期和收获期挑选优良基因型。为了进行产品评估，育种人员必须走访关键地点，与商业人员和农民互动，以便更好地了解他们的需求。当育种员晋升到组织的高层时，由于要将更多时间分配给其他管理活动，在田间的时间会减少。育种人员需要安排工作的轻重缓急，以便有足够的时间适时观察重要的育种材料和产量试验。最好的育种管理者是能够平衡管理和田间评估压力，并尽可能贴近田间的人。
开发充分有效的测试系统，筛选理想的基因型
产品测试的目标是
(i)获得可靠且具有统计意义的结果；
(ii)检测出优于基准产品的最稳定的产品；
(iii)除产量外，筛选产品的其他重要经济性状（如抗旱性、抗病/抗虫性）；
(iv)预测新产品在农民环境中的未来表现，即新栽培品种将在农民环境中进行商业化发布/种植，而不是报告产品的过去表现。农民田间的环境条件多种多样，没有限制。
预测未来的气候模式非常困难。一个有效的测试系统是有竞争力的育种计划所必须的。研究人员对产品进行的测试越多，就越能获得可靠的结果；公司也就能向合适的地方和合适的农民推出合适的产品。
有效开展产量试验的关键成功因素包括
(i) 了解产品（试验中的实验杂交种和对照杂交种或品种）、环境和作物管理；
(ii) 了解如何管理高质量的试验，以获得可靠的结果；
(iii) 选择合适的农民，例如：良好的沟通、良好的合作和良好的基础设施。
(v) 试验系统应尽量不强调单个地点的精确性，尽量强调跨地点、跨季节和跨年度的精确性；
(vi) 尽量减少环境影响，最大限度地提高同一复制区内的一致性，并在整个试验区统一施肥 和灌溉；
(vii) 对试验小区进行套种和稀植，以确保植物密度一致；
(viii) 试验条件应与大多数 农民和现代农民的文化习俗相似；
(ix) 绘制的田间地图和布局应清晰整齐。
为覆盖新栽培品种发布地的主要环境条件而进行充分测试的成本非常高昂；然而，发布不稳定或性能未达到预期的新产品将使公司付出更高的代价（如声誉、金钱、时间和资源努力）。
