矮秆玉米时代来临！拜耳矮秆转基因事件MON 94804获得多国批准

最近，几家著名的种子和基因公司开始推出具有″矮秆″特征的新型玉米杂交种。这些杂交种明显比当前的玉米杂交种株高短，并且高度通常会短 20 – 24 in（英寸）。总体而言，这些杂交品种具有潜在的好处，包括增强玉米抗倒伏性、耐密性增强和较窄的行距，以及更容易在生长季内使用喷雾设备施肥和杀虫剂。然而，这些新杂交品种的推出给种植户提出了许多新问题。例如：

1）这些杂交品种与当前的成熟杂交品种（以下简称当前品种）相比如何？

2）这些杂交品种的产量如何？

3) 这些杂交品种是否需要更高的最佳播种量？

4）这些杂交种的收获难度有多大？

因此，普渡大学与拜耳作物科学合作进行的 2023 年新研究试图回答其中一些问题。

MON 87427 x MON 94804 x NK603 玉米是由孟山都公司在被拜耳公司收购之前开发的，已在巴西获得种植批准。MON 87427 x MON 94804 x NK603 玉米具有降低高度（矮秆）和草甘膦耐受性的特性。MON 94804 基因事件赋予了 GA20ox_SUP 基因，该基因负责赋予玉米缩短的秆高。植物高度的降低是由单个插入物引起的，该插入物包含一个 GA20ox_SUP 抑制盒，它下调了两种内源性赤霉素 20 氧化酶（GA20ox）基因的表达，即 GA20ox3 和 GA20ox5。两个目标基因的抑制导致玉米秆中赤霉素水平下降，从而导致秆的节间长度减少，进而导致植物高度降低。草甘膦耐受性是通过使用两种除草剂耐受性基因事件 MON 87427 和 NK603 来实现的，它们产生 CP4 epsps 酶。MON 87427 x MON 94804 x NK603 最有可能是通过传统杂交来结合三个单一事件，这些事件是通过农杆菌介导的转化开发的。MON 94804 基因事件已在美国（2023年）、加拿大（2023年）和巴西（2023年）获得种植批准，而这次最新的巴西批准将 MON 94804 与除草剂耐受性结合起来。

图1 矮秆玉米（右）VS当前玉米（左）

2023 年，普渡大学对矮秆和当前品种进行的研究试验发现，矮秆玉米平均株高67英寸，穗位22英寸，当前品种株高86英寸，穗位37英寸。穗位以下两者存在显著差异；在R1（玉米吐丝期），两者生物量差异很小（7300VS7200磅/英亩）。矮秆玉米株高降低通常通过穗位下节间缩短来实现（图2）。此外两者间叶片数相似，茎干更粗，穗位叶直径更宽大。这可能导致总生物量差异的不显著。总体而言，这些矮秆杂交品种在印第安纳州和普渡大学的两个研究地点都保持了非常高的产量，并且在完全相同的环境中生长时，与当前品种相比，产量相同或略低。

图2 矮秆矮玉米（左）与当前品种（右）相比，穗下节间间距的视觉差异

例如，在多个研究处理中，矮秆杂交品种的产量确实超过了每英亩 300 蒲式耳，并且在印第安纳州西北部平均产量保持着每英亩 240 - 260 蒲式耳，在印第安纳州中部平均产量保持着每英亩 250 - 300 蒲式耳。这些杂交种对增加的播种量和窄行种植（20英寸）表选更高的耐受性，例如，印第安纳州中部和西北部的研究观察到，当种植在20英寸的行距时，随着播种量从每英亩34，000粒种子增加到50，000粒，玉米产量持续增加，这表明当种植在窄行系统中时，这些杂交品种可能具有耐受更高增产的潜力。此外，30英寸行距的矮秆玉米的农艺最佳播种量通常比当前品种平均每英亩多6-8，000粒种子。总体而言，这些杂交种在产量和耐性方面表现出巨大的潜力，然而，许多生理和管理问题仍然存在，并将继续研究。

这些杂交品种将继续面临的最大挑战之一是穗高和可收获性。主茎上的玉米穗位置必须保持在土壤表面以上的特定高度，以便通过当前的联合收割机收割台进行适当的收割，并避免对机器造成任何额外的磨损。例如，普渡大学（Purdue）2023年的研究发现，一旦高度降至23-24英寸以下，穗位高度与产量之间的关系就相当强，而当穗位高度高于这一阈值时，与产量的关系就变得很弱（图3）。

图3 穗位高与籽粒产量的关系

根据普渡大学2023年的研究，玉米穗高由杂交品种选择、播种日期、生长季节、环境条件和管理实践决定，这意味着在采用矮秆杂交品种时，这些因素中的每一个都很重要。总体而言，这些杂交品种展示了提高美国玉米产量的潜力，提高了对不利天气条件的适应能力，并提高了当季养分和作物保护应用的便利性和效率。然而，许多问题仍然存在，需要进一步的研究来充分了解这种新的玉米杂交种。

注：1英寸(in) = 2.54厘米(cm) 

1蒲式耳/英亩＝0.062719012吨/公顷＝4.18126749公斤/亩