截至目前，奥瑞金标记生物育种服务联合体（中玉金标记、奥瑞金农业）与中国农业大学田丰课题组，已和多家国内知名种企签署玉米耐密株型改良框架协议。项目采用基因编辑技术结合回交转育方法，预计 18 个月内完成改良工作。

在具体分工上，中玉金标记承担基因鉴定和实验室检测任务，为项目提供数据依据；奥瑞金农业负责田间转育工作，推动技术成果落地；田丰课题组负责基因编辑与载体构建，并全程监督技术实施过程，保障改良结果可靠。

左边4行使用了ZmRAVL1基因改良 右边4行为对照

改良背景介绍  

玉米是全球重要的粮食、饲料和工业原料作物，其产量与品质关乎粮食安全和经济发展。种植密度是影响玉米产量的核心因素，合理密植可提高单产。但随着密度增加，植株间光照竞争、通风不良等问题凸显，导致光合效率下降，病虫害风险和倒伏概率上升。

培育耐密植、理想株型的玉米品种成为提升产量和品质的关键。理想株型需具备叶片夹角紧凑、株高与穗位高适宜、根系发达、光合特性高效等特点，以优化光能与空间利用，增强抗逆性。目前，我国在玉米紧凑耐密株型研究上进展迅速，对其建成机理研究深入，处于国际领先水平，为相关育种提供了基因、技术和理论支持。

紧凑耐密株型改良的理论支撑  

 1、密植是提高我国玉米亩产的必由之路

我国玉米亩产是美国的59%，尽管引起亩产差距的原因众多，包括环境土壤条件、种植熟期制度、综合田间管理水平等，但品种上的差距依然是所有原因中的主要因素，一个关键差距是我国玉米种植密度仅为美国的69%。

近些年，提高播种密度能够提高产量的观念得到广大农民的认可，因此，对密植更好的适应能力是新推广玉米品种的重要指标，尤其是黄淮海地区新推广的大单品或爆品，适应密度普遍提高到4500-5500株/亩。

预计，通过提高种植密度以提高我国玉米亩产的趋势将逐步由黄淮海、西北地区扩展到全国各玉米主要生态区，这将是提高我国玉米亩产的必由之路。

 2、紧凑耐密株型是玉米适应密植的前提

密植高产群体要求冠层叶片之间应该是相互合作而非竞争关系，能够对环境资源进行差异化利用，最大限度的捕获光能，提高群体产量。

紧凑合理的株型是玉米能够构建密植高产群体的前提，是实现玉米叶片空间合理分布的基础。叶夹角是衡量玉米株型紧凑程度的关键形态指标，通过调控叶夹角的大小是塑造紧凑合理株型的最直接手段。

 3、通过基因改造可以精准塑造玉米耐密紧凑株型

随着分子生物学的发展，基因对性状精准调控研究得以实现。目前，已克隆多个调控玉米紧凑株型的基因位点，以中国农业大学田丰课题组的研究最具有代表性和应用性。该课题组克隆的基因已完成了基因位点改良效果的前期验证工作，逐步开始商业化开发。

可利用的主要基因位点包括已发表的UPA2、ZmRAVL1、UPA1、lac1、drl1等基因位点，未发表的qLA1、qLA2、qLA3、qLA5、qLA9等育种中广泛应用的基因位点。通过不同基因位点的组合，能够精准的调控玉米群体上部、中部和下部冠层结构，塑造上部冠层紧凑合理、中下部冠层舒展有序的空间结构。具体而言，可以调控上部夹角15-25度或调控上部夹角小于15度。

 紧凑耐密株型改良的技术支撑  

  1、一步成系”基因编辑技术选择

该技术主要融合了单倍体诱导技术和基因编辑技术，能够在诱导单倍体产生的过程中实现对受体材料中目标基因的修饰。

主要优势在于：

（1）改良周期短：只需要1代诱导、1代加倍即可获得改良的纯系；

（2）精准改良：仅对受体中目标基因修饰，不携带任何其他片段，避免了改良受体材料的基因组污染。

 2、分子标记回交改良技术

该技术主要是利用多态性分子标记，对具有改良性状效应的基因区段定向回交导入受体材料中。

主要优势：

（1）回交渗入片段可控：有多态性分子标记和背景标记进行辅助选择；

（2）利用的主要为自然变异，不涉及转基因安全问题。

主要问题：

（1）回交周期相对长：需要4-5代回交改良，1-2代选系，至少需要5-6代；

（2）携带不利连锁片段：在导入目标片段的同时，连锁导入不利性状基因片段。

紧凑耐密株型的实施方案  

 1、实验材料准备

选取待改良的底盘自交系作为实验材料，针对不同自交系进行表型考察，详细了解待改良自交系的株型特征，记录好原始材料的基础数据。

 2、技术实施与轮回选择

针对自交系的株型特征，制定不同的改良策略。具体的基因效应：3-4个基因位点改良上部冠层叶夹角，2-3个基因位点改良中部叶夹角，2个改良下部叶夹角。

从BC1F1世代开始，采用芯片扫描技术，对背景标记和前景标记进行选择，根据制定的改良策略，选择携带对应基因型的单株，实施4代后进行自交选系。期间采用组培技术，周期为1.5年。

 3、高世代表型鉴定与选育

回交4代后，第5代自交，邀请自交系改良单位的育种家进行干预，选择符合要求的株系。

 4、田间表型鉴定与材料交付

试验设计：将选育出的玉米新品系与对照品种（未改良的原始自交系）进行田间对比试验。设置不同的种植密度梯度，如4000株/亩、6000株/亩、8000株/亩等，每个密度处理设置 3 - 5 次重复，确保试验的准确性和可靠性。

数据收集：在玉米生长的关键时期，如苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期和成熟期，对各试验小区的植株进行详细的数据收集，包括株型性状（叶夹角、株高、穗位高、叶片数等）、光合特性（光合速率、气孔导度、蒸腾速率等）、产量构成因素（穗长、穗粗、穗行数、行粒数、千粒重等）以及病虫害发生情况等。

数据分析：对收集到的数据进行分析，比较不同品系在不同种植密度下的各项指标差异，评估改良系对玉米产量、品质及抗逆性的影响。

材料交付：根据数据分析和田间表型鉴定结果，交付符合改良要求的材料。

 紧凑耐密株型改良预期效果  

1、株型优化

过改良后，玉米植株的叶夹角显著减小，上部叶片更加紧凑直立，中下部叶片相对舒展，形成“上紧下松”的理想智慧株型，群体内部通风透光性明显改善，有利于提高光能利用效率和群体光合性能。

2、产量提升

在密植条件下，改良后的玉米品种能够充分利用光照和空间资源，有效减少植株间的竞争，提高单株生产力和群体产量。

3、品质改善

通过优化株型和提高光合效率，促进玉米籽粒的灌浆充实，增加千粒重，改善籽粒品质。同时，良好的通风透光条件有利于减少病虫害对籽粒的侵害，降低农药残留，提高玉米的食用安全性和商品价值。

风险评估与应对措施  

改良自交系出现不利表型风险

1、风险：由于玉米植株表型受到遗传背景的影响，不同的基因位点在不同材料中表型有所区别，在完成改良的受体材料中，可能出现未预测到的不利性状或新性状，影响玉米的正常生长发育和农艺性状

2、应对措施：在设计改良策略时，充分考虑不同基因位点的功能和相互调控作用，采用“边回交边评价”的策略，对于出现明显不利性状的基因位点组合及时调整或停止，及时淘汰存在不利效应的植株。

环境适应性风险

1、风险：改良后的玉米品种可能在某些特定环境条件下表现出适应性问题，如对不同土壤类型、气候条件的适应能力下降，导致生长不良或产量降低。

2、应对措施：在进行田间试验时，选择具有代表性的不同生态区域进行多点试验，全面评估改良品种在不同环境条件下的生长表现和适应性。同时，加强对改良品种的栽培技术研究，制定适宜不同环境条件的配套栽培措施，提高品种的环境适应性和生产稳定性。

  结语  

通过对UPA2、ZmRAVL1、lac1、qLA1、qLA2、qLA3、qLA5、qLA9 等关键基因的深入研究，结合“一步成系”诱导编辑技术、分子标记辅助选择、育种芯片扫描、组织培养等技术进行优异等位基因定向聚合，有望培育出具有紧凑耐密株型、高产、抗逆性强的玉米新品种。在实施过程中，我们将密切关注各项风险，并采取有效的应对措施，确保方案的顺利推进和目标的实现。