一、简介

三亚国际玉米研究中心建设项目总占地面积为43亩,总建筑面积5.5万平方米,项目总投资为6.7亿元。该中心是海南省崖州湾种子实验室的重要支撑平台,是国家种业技术与重大科技创新重要组成部分。国际玉米技术创新与成果转化中心将瞄准国际研究机构,充分发挥我国在玉米研究领域的优势,建设由我国主导的新型国际农业研发机构、国际玉米种质资源交流中心、国际玉米综合生产技术推广中心、国际玉米育种栽培植保技术培训中心、国际玉米科学研究中心。本中心立足三亚,辐射全球发展中国家,特别是“一带一路”沿线国家,普及玉米高效育种技术,持续提升玉米产量和品质,为世界粮食安全贡献中国农业大学等科学家智慧。

中心将建设成为一个高标准、现代化的国际化的全开放的农业研究平台。围绕玉米株型、生殖发育、抗逆生理、营养品质和基因组学等关键科学问题开展创新性研究;收集全球不同生态区的玉米遗传多样性资源,系统总结玉米驯化改良规律,进一步开拓玉米定向驯化研究;集成现代最先进的生物技术、信息技术和工程技术,实现玉米育种由传统的经验育种向现代的智能精准育种的转变;综合全球种质资源,运用现代育种技术,培育优质、高产、多抗、广适的玉米新品种;开展玉米高产栽培与农业资源高效利用研究,建立高效绿色的玉米病虫草害防治体系,为玉米产业的健康可持续发展保驾护航。立足全球粮食安全重大问题,联合国际玉米主要生产国,特别是“一带一路”沿线国家和其他发展中国家的代表性研究人员,广泛开展协同创新、人才培养、新技术应用推广,为全球玉米产业可持续发展提供有效支撑。

中心规划建设玉米重要农艺性状生物学、玉米遗传多样性与进化、玉米现代育种技术、玉米新品种培育、玉米绿色高效生产技术等五大研究平台,一个公共支撑科研平台。为更好地服务南繁硅谷建设和热带农业发展,提高大楼利用率,在保障玉米科研功能的基础上,计划进一步完善功能布局,适当引入植保、资源环境、热带果蔬、农药与装备等研究方向充实玉米研究与功能拓展,聚焦热带特色高效农业科技前沿促进热带特色农业学科发展,服务地方带动区域经济发展。

初步规划,未来3—5年引入科研团队及领域杰出人才235人、在校研究生突破600人,以及博士后、专业实验技术人员、产业和服务人员等千人队伍入驻该中心。


二、研究方向简介

(一)玉米重要农艺性状生物学研究平台

玉米重要农艺性状生物学研究是玉米遗传改良的重要基础,是孕育玉米生产绿色革命的源泉。目前国际玉米公益性研究机构如CIMMYT在玉米基础生物学研究领域力量薄弱,跟发达国家相比有很大差距。因此,亟需通过建设高标准玉米重要农艺性状生物学研究实验室,聚集国内的优势基础研究力量,引进国际一流生物学研究团队,形成玉米重要农艺性状生物学研究集群。围绕玉米基础生命科学问题开展原创性研究,快速提升国际玉米基础研究的水平,支撑现代育种技术和品种培育需求。

玉米重要农艺性状生物学研究平台工艺技术流程


(二)玉米遗传多样性与进化研究平台

玉米的遗传多样性是玉米育种的基础和原材料,当前世界各国都面临不同程度的玉米遗传基础狭窄、品种同质化、突破性新品种匮乏等问题。自然群体优良等位变异挖掘能给玉米育种提供理论基础和材料支撑。因此,有必要综合利用最新的基因组学、系统生物学、人工智能等技术,从世界各国玉米多样性资源中精准发掘有育种价值的优异等位基因。

玉米遗传多样性与进化研究平台工艺技术流程


(三)玉米现代育种技术研究平台

全球90%国家的玉米育种研发处于较低水平,品种研发的速度难以满足产业需求。近年来,新兴育种技术如合成生物学、倍性育种、基因编辑、全基因组选择、智能不育化制种技术、分子设计育种等不断涌现,为迅速提高玉米育种效率提供了可能,但目前上述技术尚未成熟,离育种实践应用还有很大的距离。特别是不同技术之间的集成应用还处于探索期,蕴藏了巨大的发展机遇。

玉米现代育种工艺流程图


(四)玉米新品种培育研究平台

玉米良种对产量的贡献率可高达50%。高产、优质以及抗病和抗逆的玉米新品种,不仅可以提高玉米的产量和品质,也可以减少化肥和农药的过度使用对环境的不良影响。另外由于全球玉米主产区的地区生态生产特点各异,对玉米的需求也存在很大的多样性,单一或少数的玉米品种完全不能满足全球玉米产业的需求。因此,结合不同地域环境特点和需求,有针对性的培育高产、优质、多抗、广适的玉米新品种,是全球玉米产业绿色可持续发展的必然要求。

玉米除被用作粮食和饲料,也是重要的工业原料。玉米加工空间大、产业链长、产品极为丰富,能生产包括玉米油和玉米淀粉在内的数千种工业产品。过去玉米育种和深加工的产业是脱节的。因此,面向工业生产需求,培育适用于玉米高值产品深加工的玉米新品种,实现育种到生产实践的有机结合,助力玉米产业价值的进一步提升。另一方面,传统的玉米深加工普遍存在能耗高,附加值低,工程化水平低等问题,亟需改进玉米深加工工艺。因此,围绕玉米深加工工艺流程中的技术瓶颈,突破一批关键核心技术,开发新型产品,进一步延伸玉米产业链和价值链。另外,鲜食玉米采摘后品质急剧下降,受产地和季节的限制。目前的采后保鲜以冷藏、真空包装为主,难以保证鲜食玉米的品质。面向消费者对鲜食玉米品质的需求,开展鲜食玉米采后生理和加工保鲜工艺研究,提升鲜食玉米的商品品质和产业价值。

玉米新品种培育研究平台工艺流程图


(五)玉米绿色高效生产技术研究平台

全球玉米生产面临持续增产与生态环境安全的双重挑战,探索玉米高产与资源高效协同实现的原理与途径,既是国际农业科学研究的重大问题,也是全球可持续发展的必然要求。结合不同地区生态生产特点,开展玉米绿色栽培研究,充分挖掘优良品种的高产和水肥高效利用生物学潜力,是破解这一问题的关键。

病虫草害一直是全球玉米生产过程中遇到的关键问题之一,严重制约着玉米产业的可持续发展。近年来,随着农业种植结构的调整、耕作栽培技术的转变以及全球气候变暖,玉米病虫害发生一直呈加重趋势,一些次要病虫害在全球范围或国家地区为害也不断加重。另一方面,当前玉米病虫草害防治主要依赖化学防治手段,过量施用化学农药所引起的环境污染、土壤生态破坏、农产品农药残留等问题已受到广泛的诟病,引起了各国政府及民众的广泛关注。因此,研究玉米病虫草害的发生规律、危害机理和绿色防控技术对玉米安全生产和产业持续健康发展至关重要,为农药减量、绿色生产、面源污染治理提供强有力的技术保障,助力玉米产业绿色健康发展。

玉米绿色高效生产技术研究平台工艺流程图


三、人才团队


方向1:玉米高产优质资源挖掘

金危危(教授,杰青)、田丰(教授,杰青)、宋任涛(教授,杰青)、杨小红(教授,杰青)、林中伟(教授,青年千人)、董朝斌(教授,海外优青)、王建华(教授)、顾日良(教授)、刘秋杰(副研究员)


方向2:玉米抗逆高效资源挖掘

杨淑华(教授,杰青)、巩志忠(教授,杰青)、郭岩(教授,杰青)、王毅(教授,杰青)、蒋才富(教授,杰青)、施怡婷(教授,优青)、卞超(青年研究员)、丁杨林(副教授)、陈建(副教授)


方向3:玉米关键育种技术开发

赖锦盛(教授,杰青)、王向峰(教授,青年千人)、汪海(教授,青年千人)、赵海楠(研究员,海外优青)、赵海铭(副教授)、辛蓓蓓(副教授)、杨志佳(副研究员)、刘晨旭(副教授)、陈宝建(副研究员)


方向4:玉米新品种培育

戴景瑞(教授,院士)、李建生(教授)、陈绍江(教授,何梁何利奖获得者)、贺岩(教授)、宋伟彬(教授)、赵久然(研究员)、刘亚(研究员)、王延波(教授)、马义勇(教授)


四、核心设备

中心拟购置仪器设备9455余万元(3600余台/套),具备开展科学研究的良好仪器设备和设施条件。包括自动化高效分子育种平台、作物基因库及基因型分析仪、分析型超速离心机、超分辨激光共聚焦成像系统、场发射扫描电子显微镜、微量热泳动分子互作仪、超高效液相色谱串联三重四级杆质谱仪、植物活体动态成像分析系统和数字PCR仪等。