作者: 新锐恒丰研究院
玉米是我国重要的粮食、饲料及工业原料，种植面积和总产仅次于美国，在国民经济中具有举足轻重的战略地位。1996 年，我国玉米总产和单产超过小麦而跃居禾谷类作物的第2位。2009 年已经超过水稻成为我国种植面积最大的作物。2015 年我国玉米种植面积达到5.4 亿多亩，总产达 2.12 亿吨。
玉米新品种的推广利用在玉米增产总额中发挥40% 的作用，因此，玉米新品种选育与推广是支撑玉米生产的核心技术，品种是玉米生产的第一要素。种子公司在其中扮演了重要的角色。农作物的发展除了受其自身的产量、抗逆性、抗病虫能力和品质等之外，还受到一些客观条件的影响，比如市场环境、投资、用途、利润及国家政策等影响。在美国玉米主要是用途是饲料，因此受畜牧业发展的影响很大。未来由于能源短缺，玉米很有可能成为再生能源的主要材料，必然会影响未来玉米的需求，分配，利用，及生产。作物的发展是一个缓慢而渐进的过程。必须经过政府引导，资本积累，技术更新，体制建立及科技进步等阶段，才有可能做强做大。美国玉米种业的发展是一面很好的借镜。因此希望从中美玉米种业发展的比较，来提供一些对未来中国种业发展的建议。
美国玉米的发展大致可以分为四个时期，分别是：1）1930 年以前--天然授粉时期；2）1930到1960年--双交种时期；3）1960 到 1985 年--单交种时期；及4）1985 年以后--转基因时期。每一个时期转型之后，都可以有效促进产量的增加。
1） 天然授粉时期 这一时期是每家都可以生产，并出售自己的天然授粉果穗种子。比较好的天然授粉群体包括1850年的瑞德(Reid)，1860年的利民（Liming），1870 年的蓝卡斯特（Lancaster），1890年的明尼苏达13（Minnesota13），1900年的西北马齿，及1910年的朗法罗硬粒型等。每个人选拔的条件不相同，因此差异比较明显。比如利民是锥型双穗，瑞德黄马齿是深凹陷大型深粒，特洛伊瑞德 (Troyer Reid) 是从瑞德选拔出来的籽粒比较平滑的黄马齿玉米。玉米的平均产量在1930年代是每一英亩21蒲式耳（注：每蒲式耳大约相当于25千克）。1920 年，亨利，华莱士 (Henry C. Wallace)，被任命为农业部长。1921年，美国农业部大力推广杂交玉米观念，美国整个玉米带开始进行自交系的选育。美国早期的杂交玉米，主要来自七大中心，包括三家私人企业 (Pioneer，Funk及Dekalb)及四家公立机构。
2） 双交种玉米时期的推广速度比较慢 主要原因是农民对双交种的认识不足，以及双交种种子生产比较困难。美国在1933年，只有0.1% 的玉米种植面积使用双交种玉米。大约是135,000英亩（54,675公顷）。到1950年时，美国玉米带99% 的玉米地种植杂种玉米。早期的双交种包括 1931 年的伊利诺双交杂种 384 (AxHyxR4xWF9), 1933年Merle Jenkins 的IA939 (L289XI205)X(Os420XOs426), 1938 年迪卡 (DeKalb) 的DK404A，及 1947 年Perry Collins 的先锋 P349等。玉米的平均产量在1942年时达到每英亩35蒲式耳。
3） 单交种推广之后，美国玉米产量增加很多，1960 年平均产量是每英亩55蒲式耳，1970年平均产量是每英亩 72 蒲式耳，1980 年平均产量是每英亩 91 蒲式耳。
4） 转基因时期，产量增加的幅度更大，1990年平均产量是每英亩119蒲式耳。2000年平均产量是每英亩137蒲式耳。2009年平均产量是每一英亩163 蒲式耳。最大产量是2008年的一英亩产量368 蒲式耳。种植先锋杂种31N30。可见玉米具有很大的产量潜能。
1862年5月20日，林肯签署农家法 (Homestead Act), 将美国西部及中西部未开发土地，免费赠送160英亩给每一个合格的联邦士兵或美国人。条件是必需在那块农地上面盖房子及居住一年。加速美国土地开发及玉米种植的扩充。1862年7月6日，林肯签署大学土地赠与法 (Land Grant College Act)。所有大学使用的土地由政府免费赠送。条件是必需以教授农业及农业科研为主要教学目标。美国中西部大学的建立，包括印第安纳，伊利诺，依阿华，明尼苏达，密苏里，内布拉斯加，及威斯康辛等，都是这项法律的受惠者。美国农业部试验站的科研人员与大学保持紧密的联系，以政府官员及大学教授职称的双重身份，负责服务，育种，教育，解决及推广当地的农业。事实上美国农业部最早的病理试验站之一是建立在方克兄弟种业的土地上。可以让政府及民间保持最紧密的科研关系。最早的玉米自交系主要是来自政府或公立大学科研的成果。包括A619 (1961), A632 (1964, Henderson), B14 (1953, Sprague),B37 (1958, Sprague), B73 (1972, Russell), N28（1964，Compton, Lonnquist and Williams），MO17 (1964, Zuber), Oh43 (1949, Stringfield), W64A (1954, Neal) 及 Wf9 (1948) 等。最早的种业是Funk，Dekalb，Pioneer及Pfister四家。 尤金，方克1922年成立方克兄弟种业Funk Brothers Seed Company, 1972年改名为FunkSeeds International, Inc., 公司部分合伙人离开，组建金色收获(GoldenHarvest)种业。1974年，Funk 由 Ciba-Geigy收购。金色收获种业2004年被先进达 (Syngenta) 收购。亨利•华莱士1926年成立杂交玉米公司 (Hi-Bred Corn Company)。1935年改名为先锋杂种玉米公司 (Pioneer Hi-Bred Seed Company)。1999年由杜邦化学收购。 Lester Pfister 1922年成立Pfister Hybrid CornCompany。Thomas Roberts 1923年成立迪卡杂种玉米 (DeKalb Hybrid Corn)。1982年与Pfizer合并为DeKalb-Pfizer Genetics，1998年由孟山都 (Monsanto) 收购。早期的私营种业认识到政府的积极参与是扩大玉米增产效果的重要因素。政府也认识到国家无法控制玉米育种，生产，加工，仓储，运输及销售的产-运-销每一个环节的细部计划，操作及风险。必需放手让私营种业公司在自由竞争的环境下独立经营。才能发挥最大效益。因此美国玉米成功发展的最重要因素是政府与民间种业携手合作的结果。1980年代，超过60年的种业有7家，50年的种业有43家，40年的种业有7家，25年的种业5家，合计64家实际从事杂交玉米育种的种业。 从1980年到2004年，美国33个私营种业共有908个自交系获得专利或品种权保护（Mikel and Dudley, 2006）。公立科研单位育成的可用自交系很少。自交系选育工作已经转移到私营企业。 美国种业的变化，从1930年代的3,500家，减少到1960年代的2,000家，到1995年的500家，到现在 2015 年的可能 150 家的改变。
种业变化的趋势是种业公司数量愈来愈少，但是种业公司的规模愈来愈大。美国农业投资的回报率大约为15%。种业公司的投资规模，产品优势及科技水平，决定该公司的竞争能力。小型公司无法与大型公司竞争，逐渐淘汰。少数几家大型种业几乎垄断美国玉米种业市场。依据美国1994年调查，美国共计有2,241名育种家， 农业部有529人，私营公司1,499人。玉米育种家有545位。其中512位 (94%) 服务于私人企业，33位（6%）服务于大学或农业部公营单位。私营种业以营利为目标。育种计划明确，经费充足。以扩大市场占有率及赚钱为目的。因此80%私营玉米育种家以选育自交系为主， 其余20%育种家负责基础育种研究，种质资源扩增及群体组建。国家投资在玉米育种的经费从1990年代开始减少。公营单位育种家已经不能从事正常玉米育种计划。因此现在公营育种家的主要工作是教育及训练未来的育种家。
二）中国玉米的发展历史
20世纪以来，随着现代科学技术的发展，我国一批献身于玉米发展事业的有志之士，通过潜心研究，选育了不同类型的玉米新品种，形成了我国不同历史时期的品种结构，回顾我国玉米品种的改良，大致经历了玉米品种改良的启蒙时期，玉米良种评选和品种间杂交种选育与应用时期，玉米双交的选育与应用时期和单交种的选育与应用时期。
1）玉米品种改良的启蒙时期（1900—1949年）
20世纪初到1949年是我国近代玉米育种的启蒙和创建时期。这一时期内，我国玉米育种的先驱们在地方品种改良和自交系、杂交种选育等方面开展了一系列的研究。1925年，中央大学农学院赵连芳率先开展了玉米自交系和杂交种选育工作，开创了我国现代玉米育种的新纪元。1934年，金善宝发表《近代玉米育种法》，详细介绍了玉米杂交育种理论和技术。1937年和1938年，在美国的蒋德麒和吴绍骙先后回国，带回了42个双交种和50多个自交系，由中央农业试验所主持分别在成都、贵阳、昆明、柳州等地进行比较试验，选出有利用价值的Wisc、696、Cornell29-3等杂交种。从1939年起，原华北农事试验场开始从事地方品种改良，选出“华农1号”和“华农2号”两个品种，在华北部分地区推广种植。
2）良种评选和品种间杂交种选育与应用时期（解放初到50年代后期）
新中国成立后，我国的玉米育种工作才得以有计划、有步骤地连续开展。1949年12月，全国农业生产会议召开，吴绍骙的《利用杂交优势增进玉米产量》发言提出：一方面选育与利用技术简单、需时较短的品种间杂交种，另一方面着手开展时间较长、增产显著的自交系间杂交种选育。1950年2月农业部召开“全国玉米工作座谈会”，吴绍骙、张连桂、李竞雄、刘泰、陈启文等专家制定了《全国玉米改良计划》，根据当时我国育种基础薄弱的实际情况，提出以推广品种间杂交种先行，同时发展综合品种，以满足当时生产需要。另外，还明确提出了以选育自交系间杂交种作为我国玉米育种的发展方向。这一时期，从众多农家品种中评选鉴定出金皇后、英粒子、金顶子、白马牙、白鹤、旅大红骨、辽东白、四平头、小粒红、大粒红、安东黄马牙11号、黄县二马牙等优良农家品种，逐步替换掉低劣品种。
据统计，50年代全国共搜集整理地方品种14000多份，评选出良种2000个，在生产上推广应用200多个，种植面积较大的有43个，占玉米总面积的85%以上。主要有金皇后、金顶子、白马牙、英粒子、辽东白等。优良品种间杂交种还有：春杂2号(东陵白马牙×197)、夏杂1号(华农2号×英粒子)、公交82号(大金顶×铁岭黄马牙)、晋杂1号(昔阳大黄玉米×金皇后)、百杂6号(干白顶×安东黄马牙11号)等，一般比农家品种增产10%一30%，逐步取代了小粒红、白马牙、金顶子等农家品种。
3）玉米双交种选育与应用时期（50年代后期60年代后期）
1957年，农业部发布了“关于进行玉米杂交种育种工作的意见”后，全国各地开展了玉米自交系间杂交育种工作，相继育成一批高产双交种，全国共育成双交种50多个。
李竞雄和郑长庚主持育成了农大3号、农大4号、农大7号，其中农大4号在山西省推广种植450多万亩。杨允奎主持育成了川农7号、川农15号以及三交种矮双苞。 陈启文主持育成了双跃3号、双跃4号，其中，双跃3号在全国累计推广5100多万亩。刘泰主持育成了春杂5号、春杂12号。张庆吉主持育成了新双1号、新双2号等。其中，新双1号在全国累计推广1.5亿亩以上。
使全国玉米生产以农家种为主走上了以双交种为主的阶段。双交种的选育与推广真正体现了杂种优势在玉米生产上的应用价值，使全国玉米平均亩产从50年代后期的90公斤，提高到60年代后期的115公斤左右，增产28%左右。
4）单交种的选育与应用时期（60年代后期至今）
在选育双交种过程中，我国育种者已经注意到了优良单交种比双交种植株性状更为整齐，杂交优势更强，抗病性强、亲本繁殖和制种简单。玉米育种工作由选育双交种为主，向单交种为主跨越。这一时期是玉米品种改良最为辉煌的时期，主要包含了六次玉米品种更新换代。
（1）第1次玉米品种更新换代（20世纪60年代中后期到70年代初期）
这一时期主要是指以新单1号为代表的单交种的育成与与推广标志着我国玉米育种从以选育双交种为主转向培育单交种为主的新阶段。在时间上和美国先后同时推广（美国于1963年开始推广第1个单交种），而早于英、俄、德诸国，使我国也成为世界上大规模应用单交种最早的国家之一。同时，使全国玉米单产由20世纪60年代中后期的110kg/亩左右，增加到70年代初期的140kg/亩，增产27.3%。
（2）第2次玉米品种更新换代（70年代初期到80年代初期）
该时期是以中单2号为代表的单交种的育成与推广，标志着我国玉米单交种的组配和推广已经进入了相对成熟的时期，杂交玉米育种实现了丰产、多抗和广适性三大育种目标的统一。使杂种优势利用进入了一个新的时代，单交种推广普及速度加快，种植面积大不断攀升，使全国玉米单交种的播种面积达到了80%以上。促进了玉米的大幅度增产，使全国玉米单产由20世纪70年代初期的140kg/亩，增加到80年代初期205kg/亩，增产46.4%。
（3）第3次玉米品种更新换代（80年代初期到90年代初期）
丹玉13（Mo17Ht×E28）、烟单14、掖单2号和四单8号等为代表的品种，实现了高产、广适、多抗等优良性状的有机结合，对我国玉米育种技术的进步，特别是抗病育种技术的发展起到了重要的推动作用。同时，使全国玉米单产由80年代初期的205kg/亩，增加到90年代初期的303kg/亩，增产47.8%。
（4）第4次玉米品种更新换代（90年代初期到90年代后期）
该时期的代表品种是掖单13号（478×丹340）。该品种是原莱州市农科所选育的紧凑型玉米杂交种。它的育成标志着我国在玉米育种方面探索出一条通过紧凑大穗获得高产的新途径，开创了以群体生产力获得高产的新路。
（5）第5次玉米品种更新换代（90年代后期到21世纪初）
农大108（178×黄C）是中国农业大学育成，是20世纪90年代中后期至21世纪初在全国重点推广的稳产、大穗型、粮饲兼用的优质玉米新品种，属第5代玉米单交种的优秀代表。1997年后分别通过了北京、河北、天津、河南等多省和国家审定。主要特点：遗传基础广泛，融入了北美种质、热带和亚热带种质及国内地方种质；表现出高产、稳产、优质，抗倒、耐旱、耐瘠薄和抗多种病虫害的诸多优点；适应性广，在我国东北、华北、西北春玉米区、黄淮海夏播玉米区和西南山地玉米区广为种植。累计推广面积达2.3亿亩，最高年份达4100万亩。
（6）第6次玉米品种更新换代（2004年至2011年）
这一时期我国玉米发展到了很高的水平，主要是由于国际跨国公司直接参与竞争。代表品种为郑单958（郑58 x 昌7-2）和先玉335（PH6WC×PH4CV）。改变了高秆、大穗的品种模式，将耐密性作为玉米育种目标的核心，育种理念进一步从株型选择拓展至耐密性育种。适宜简化栽培管理和机械化作业，大大节约了成本，减少了劳动力投入，适应了当前玉米主产区农村经济的发展趋势。提升了我国玉米种业的竞争力，为民族种业的发展壮大做出了积极贡献。同时使全国玉米单产由21世纪初期的约320kg/亩，增加到2011年382.4kg/亩，增产19.5%。对确保我国粮食安全做出了重要贡献。
在后335和958时代，虽不能看出明显的换代品种。但可以明确方向是籽粒直收，目前市场看到的品种登海618和605，和育系列，华农887等品种发展势头迅猛。随着外资企业，尤其欧洲种子公司的进入，会为我国种业带来新的育种思路和理念。
美国玉米种子市场现在由少数几家大型种业垄断。2014年市场占有率大约是孟山都35.5%，先锋34.5%，先正达5.7%，AgReliant 7%, Dows AgriSciences 6%等。比较明显的特征是：1） 生技工程在育种比重愈来愈高，分子育种，转基因及资讯处理等投资太大，小型公司已经没有竞争能力。因此现在美国玉米育种由少数大型公司垄断。中小型公司大多已不存在。2）农民喜欢种植转基因玉米，玉米杂种如果没有转基因，农民不会去购买。美国转基因玉米栽培面积已经超过80%。因此谁控制转基因，谁就控制市场。3）孟山都玉米市场占有率接近40%。已经接近一半。如果超过50%，就变成独占。孟山都问题是独占的问题，环境污染问题及孟山都RR化学药剂专利权已经过期，没有继续延期保护问题。因此现在任何人都可以生产制造RR化学药剂。
美国现在玉米的育种理念是：1）75%玉米产量的增加是来自遗传的改良。2）自交系的产量及农艺性状获得不断改善。3）育种计划的架构符合商业销售策略。4）自动化育种程序，使用分子标记辅助育种等现代科技手段，扩大育种规模，增大育种选拔压力，以及一年四季连续栽培方法，可以加速选育最佳的自交系。5）应用新的育种方法来加速自交系的生产。比如单倍体的应用及向前育种 (Forward Breeding)。向前育种是不需要利用回交 (Backcross) 育种方法，将一个高产自交系与转基因供给亲本杂交后裔回交，而是直接使用单倍体方法，产生新的具有高产及转基因特性的新自交系。向后育种 (Backward Breeding) 是可以事先设定一个新自交系的遗传组成，然后利用遗传育种资料库来找到近似的两个高产自交系，杂交后，使用现代育种手段很快选拔固定与设定目标自交系相同的纯合个体。6）重新组合全球种质质源，增大育种种质质源的歧异性。7）应用分子标记辅助选拔 (MAS 或 Marker Assisted Selection) 来促进成功机率，减少育种风险，遗传获得(Genetic Gain)加倍。8) 转基因性状决定市场占有率。9）严格的品质管制，保障种子健康, 发芽率及增产潜能。
美国政府及民间在玉米种业的投入，可以分为三个明显的时期 (图一)。第一个时期是1930年到1950年，当时的民营种业还很脆弱，资金不足。因此需要政府的大力辅导。政府及民间的科研投资大概是80%及20%比例。第二个时期是1950年到1980年。民营种业已经累积足够资金来独立进行自交系选育及科研开发。 政府及民间的科研投资大概是各占一半。第三个时期是1980年以后，民营种业已经发展为大型跨国公司。资金雄厚。投资于分子育种及转基因的经费成倍增加。民营投资占70%以上。政府的科研投资减少到30%以下。政府的投入从1930年到1990年呈稳定的微成长，1990年以后开始减少投入。放任民营公司自由兢争。美国杂交玉米育种实际情形在1994年共有545位玉米育种家。其中512位 (94%) 服务于私人企业，33位（6%）服务于大学或农业部公营单位。每一个育种家的每一年平均预算成本是20万美元。依据每人每年平均预算，可以大致估计政府及民营企业在玉米育种上面的投资数额。从1990年到1994年的5年时间，农业部每年减少2.5位育种家，而私营公司每年增加32名育种家。如果加入间接成本，包括建筑，设备，仪器及管理等，则民营企业的投资更多。以1984年货币值计算，从1930年到1960年，民营企业每一年的科研投资是1千3百万美元，合计占总投资的13%。从1961年到1996年，民营企业每一年的科研投资是7千5百万美元，合计26亿，占总投资的87%。1994年民营企业的科研投资是1亿5千6百万美元，1995年民营企业的科研投资接近2亿美元。目前民营企业每一年的科研投资成长更快， 然而无具体统计资料可供参考。(Frey,1996; Fernandez-Corejo, et. al., 2004; Crosbie, et. al., 2006)。
美国玉米种业在系统化育种，专业分工，分子技术，转基因，资讯处理，及化学杀虫，杀草剂等方面，领先世界其他国家。种子的加工技术完善，化学包衣处理先进，可以有效控制土壤细菌及昆虫，保障种子发芽及早期幼苗的生育良好。已经实际应用的分子技术包括自交系及杂交种全基因组分析(Genome Wide Analysis), 基因型选拔 (Marker BasedGenotypic Selection), 基因平台 (Genotyping Platforms), 数量性状定位 (QTL 或Quantitative Trait Loci)，性状关联筛选 (Trait Association Selection), 分子标记辅助选拔(MAS或Marker Assisted Selection), 单一核苷多型性分析 (SNP或SingleNucleotide Polymorphism)， 分子标记辅助的回交育种 (MABC 或 Marker Assisted Backcross), 分子标记辅助的轮回选拔 (MARS 或 Marker Assisted RecurrentSelection)，蛋白质剖析 (Protein Profile) 以及代谢功能研究 (Metanomics) 等。美国转基因技术在玉米育种及应用推广上面，非常成功。表一是美国转基因玉米栽培面积扩充的情形。美国只用了14年的时间，转基因玉米的栽培面积就达到80%以上。中国除了抗虫棉之外，2009年11月27日又核准转基因抗虫水稻 (Bt Rice) 及转基因植酸酶玉米 (Phytase Corn)。可见中国现在也非常重视转基因的发展。
表2：美国转基因黄豆及玉米栽培面积增长的情形
转基因是导入细胞外源遗传基因而改变细胞染色体组基因的组成。 转基因的发展顺序及方法是1947年结合生殖(Conjugation，Joshua Lederberg), 1953年感染(Transduction, Joshua Lederberg), 1972年氯化钙 (CaCl2, S. Cohen, A. Chang, L. Hsu)诱发，1983年脓秆菌(Agrobacteria, I. K. Vasil), 1987年电击穿孔 (Electroporation, Hauptmann 等), 1990年粒子枪穿孔(Particle Gun Bombartment, Sanford), 及1990年矽碳纤毛 (Silicon Carbide Whisker, Kaeppler)。 孟山都抗杀草剂转基因的发展情形是1984年从曼陀罗(Petunia)克隆EPSPS基因 (5-Enol-PyruvylShikimate-3-Phosphate Synthase)。1986年获得第一株抗杀草剂Glyphosate植株。1987年第一次获准进行田间测试。1989年克隆CP4-EPSPS基因。1990年将CP4-EPSPS基因转植黄豆，棉花，玉米。1993年确定转基因抗杀草剂特性稳定。1996年开始销售RR抗杀草剂黄豆。1997年开始销售RR抗杀草剂棉花。1998年开始销售RR抗杀草剂玉米。从理论设计，产品研发，到实际销售，前后共计12年。依据国际农业生技应用扩展服务报告，玉米常规育种的增产效果比天然授粉明显，常规育种结合分子技术的增产效果比常规育种明显，常规育种结合分子技术及转基因的增产效果比常规育种结合分子技术的增产效果明显。因此未来玉米育种的发展方向，必然是常规育种，分子技术，资讯系统及转基因相互结合的高产出系统化育种。
在我国承担育种任务的主要是农业科研和教学单位。我国现有440 多家公共科研单位从事种子研发。由于缺乏统一布局，育种任务分工不明确，低水平重复、选育品种雷同现象严重。种子企业的育种能力很低，绝大多数的公司几乎没有研发机构和科研人员。
中国种子企业规模小，资金有限，大都不具备科技创新能力，虽然有少数企业自身也从事科研育种，但其农业科研条件、科研人员数量、科研能力同美国跨国种业公司差距甚远。据2014年的数据，中国农作物种子市场价值约650亿元人民币，位居世界第二位，当时便有分析认为，中国有望在2015年超越美国成为全球最大的种子销售市场。外界认为，中国化工收购全球第三大种子公司先正达，重要原因之一便是看中其种子业务。（注：因为下轮的竞争一定是生物技术，因此应该看重的转基因技术。不仅中国化工，中粮集团已经收购荷兰的Nidera，该公司在南美市场有很高的市场份额。）2016年，被很多业内人士誉为中国“种业元年”。
从过去100年的世界农业发展经验看，农业生产效率的提升，60%来源于种子技术。如何提高农业生产效率?答案似乎只有一个:种子改良。而我国政府也已多次提出将公司作为创新的主体。因此，种业公司将是种子改良的主体。
自2000年《种子法》颁布之后，中国种业开启了市场化的征程。各路资本纷纷进入种业市场，大大小小的种业公司如雨后春笋般冒出，有民营的和中外合资的、有科研院所自办的、有农技推广人员“自立门户”的，甚至还有“皮包公司”。媒体报道的数据显示，中国现有4468家种子企业，其中，玉米种子公司大约3000多家，育繁推一体化的种子企业77家，前十强种业企业销售额不到种业市场的20%，前50强市场集中度也仅有35%。这与世界种子市场高度集中的格局相比，还存在巨大的差距。根据统计数据，2015年界Top10大种业公司在全球市场上已经形成寡头垄断地位，市场份额超过75%仅Top3（孟山都、先锋和先正达）的比重就超过了50% 。而我国的种业公司研发投入不到销售额的1%，绝大部分的企业小而散，甚至无研发部门。因此，长期以来，中国种业研发的核心在科研院所而非企业。据悉，88%的品种出自科研单位。据悉，目前，拥有研发创新能力的国内种子企业不到总数的 1.5%，绝大部分企业研发投入一般在其销售额的1%，甚至不及1%。
美国种业在大型化学公司介入后，经过不断的转手，兼并，增资和重组，已经成为组织严谨的国际化集团。具有充足的资产及几乎无限的发展潜能。尤其是在系统化育种，专业分工，分子技术，转基因，数据及信息处理，及化学杀虫，杀草剂等方面，领先世界其他国家。美国种业竞争优势主要有： 1）高品质，高发芽率的优良种子。 2）严格种子生产操作流程。3）具有品种权或专利的自交系，品种及转基因性状。产品具有唯一性及独占性。4）先进的生物技术及系统化育种。5）完善的销售体系和网络。及 6）资本雄厚等。中国种业比较年轻，正在起步的阶段。生存竞争的能力比较脆弱。不能与大型国际种业公司竞争。中国种业现状是：1）国家进行品种审定及品种保护。2）生物科技起步晚，目前尚无掌控市场的具竞争力且拥有自主知识产权转基因。奥瑞金植酸酶可能是第一个玉米商用转基因，在2016年5月与先锋达成合作开发转基因性状协议；目前有私营公司大北农生物技术、中种生物技术等发展较为迅猛，国家科研单位有中国农科院，中国农大和华中农大等3）种业尚年轻，近5000家种子公司，无大型企业，资本太弱，科研投资很少，无法推行先进科研计划，难以与美国种业有效竞争。4）种子的产量及品质均低于美国。种业市场混乱，无有效的系统产销体系。5）都是家族经营的种业，看重眼前利益，无未来潜在的紧迫感及危机。中国种业的科学技术落差太大，如果再不能团结，同心同力，找出应对的方法。中国种业持续发展的前景可忧。因此应该使用一切必要的手段，措施及方法来保障国家私营种业的生存及良性的发展壮大。表二是中美种业的一些比较。
表3：中美种业的一般比较
我们认为中国一定可以设计一套适合中国农业发展的种业体制。中国手机及移动互联网行业的发展，证明中国可以弯道超车，通过最新技术（CRISPER等基因编辑技术）跨越式思维的正确性。
1）公司自身发展：要使用一切可行的方法，包括借助外来资源，建立内在诱因，加强国际合作等。包括购买或合作使用专利技术，并购国外生技或育种公司，共同研发，以及使用具有实际成就的专家学者等。
2） 国家支持：协助一两个大型种业公司在生技工程，转基因及市场上面做强做大。完善相关法律和知识产权保护体系。 加大种业科技投入国家和各省要针对当前的科研单位基础情况，根据种业发展的关键需求，在重点学科和部门，认真梳理，组成强优势攻关学科或攻关单位。根据科研的工作安排进行持久投入、饱和的投入，打造出强大的科研团队，带动和引领中国种业的发展。
2.1) 改革科技创新机制
科技创新是种业发展的核心力量，关键在于人才。国家政府一定要制定出特殊的人才战略，有利于科技创新。
2.2) 整合种业资源，做大做强中国种业
A. 制定优惠政策，鼓励“产、学、研”结合。政府扶持国家龙头种子企业主动走出去，把企业急需的科技力量或科研成果请到企业里来，加强科研和强化科研成果转化。
B. 制定优惠政策，扶持种业及种业科研发展。国家和地方要在财政和税收等方面给予种业更优惠的政策，助推重点种业的发展。
C. 增加对企业科研的立项投入，特别是对重点的企业科研部门给予重点财政支持。鼓励企业科技创新，进一步加大企业优秀品种的科技成果转化的政策和财政支持力度，使科研成果快速有效的转化为生产力。
D. 加强种业的管理，提高种子企业的门槛。政府对现有的种子企业加强管理，采取兼并、重组、关停等措施，清理种子企业的"多、小、乱"状况，严格治理种业的市场环境扶优做强种业。
E. 加大种业知识产权的保护力度，鼓励科技创新。当前种业市场经营环境复杂，很多小企业依靠窃取别人的科研成果生存现象还很严重，政府要进一步加大市场经营管理力度和知识产权保护措施，使中国种业健康发展。
美国自1920年代确定杂交玉米优势及发展方向之后，早期自交系的研究发展都是由政府部门投资进行。私人种业从政府部门获得好的自交系来进行杂交玉米的选育，推广及销售。私营种业在过去80年的时间，从资金短缺，小型家族企业，经过了资本累积，自交系选育，高产杂交种研发，兼并增资扩充，独立研发分子及转基因等先进技术，知识产权及专利保护不断完善，以及大型跨国公司垄断市场等发展过程，已发展成技术驱动，系统化，自主化及国际化种业结构。集育种，研发，生产，加工及销售于一身的大型跨国集团。科研投资已经超过政府公共研究部门。并具有影响左右未来国际种业发展的能力。根据pioneer 2015年在美国和加拿大进行的调查显示，约有10% 的种植密度为36，000+ 株/英亩，1/3的种植密度为33,000-36,000株/英亩，1/3的种植密度为30,000-33,000株/英亩。种子价格为130美元/英亩。玉米种价占美国所有种子价格的33%。美国前4家种业占约85 % 美国玉米种子市场。目前美国真正可以从事独立研发的种业，已经不足100家。
中国种业的起步比较晚，只有30多年的历史。比较年轻，没有超大型国际性公司。目前有4468家种子公司，其中，玉米种子公司约3000多家，但多数为家族经营的小作坊。资金短缺，研发投资很少。科研正在起步，还没有实质效果。没有全面的数据库系统，不能有效促进科研效果。政府政策不确定，销售体制不建全，品质管控不好，种子产品质量较差，无可用的转基因，更是雪上加霜，将无法与外国种子竞争。在目前种业发展脆弱的时候，政府政策应该大力倾斜，让一些具有规模的种业能够在政府的协助下做强做大。能够在未来发挥平衡调节中国玉米种业市场的功能，才是正确的发展方向。
玉米是我国重要的粮食、饲料及工业原料，种植面积和总产仅次于美国，在国民经济中具有举足轻重的战略地位。1996 年，我国玉米总产和单产超过小麦而跃居禾谷类作物的第2位。2009 年已经超过水稻成为我国种植面积最大的作物。2015 年我国玉米种植面积达到5.4 亿多亩，总产达 2.12 亿吨。
▲ Photo Source： google image
玉米新品种的推广利用在玉米增产总额中发挥40% 的作用，因此，玉米新品种选育与推广是支撑玉米生产的核心技术，品种是玉米生产的第一要素。种子公司在其中扮演了重要的角色。农作物的发展除了受其自身的产量、抗逆性、抗病虫能力和品质等之外，还受到一些客观条件的影响，比如市场环境、投资、用途、利润及国家政策等影响。在美国玉米主要是用途是饲料，因此受畜牧业发展的影响很大。未来由于能源短缺，玉米很有可能成为再生能源的主要材料，必然会影响未来玉米的需求，分配，利用，及生产。作物的发展是一个缓慢而渐进的过程。必须经过政府引导，资本积累，技术更新，体制建立及科技进步等阶段，才有可能做强做大。美国玉米种业的发展是一面很好的借镜。因此希望从中美玉米种业发展的比较，来提供一些对未来中国种业发展的建议。
▲ Photo Source： google image
一）美国玉米的发展历史
美国玉米的发展大致可以分为四个时期，分别是：1）1930 年以前--天然授粉时期；2）1930到1960年--双交种时期；3）1960 到 1985 年--单交种时期；及4）1985 年以后--转基因时期。每一个时期转型之后，都可以有效促进产量的增加。
▲ Photo Source： google image
1） 天然授粉时期 这一时期是每家都可以生产，并出售自己的天然授粉果穗种子。比较好的天然授粉群体包括1850年的瑞德(Reid)，1860年的利民（Liming），1870 年的蓝卡斯特（Lancaster），1890年的明尼苏达13（Minnesota13），1900年的西北马齿，及1910年的朗法罗硬粒型等。每个人选拔的条件不相同，因此差异比较明显。比如利民是锥型双穗，瑞德黄马齿是深凹陷大型深粒，特洛伊瑞德 (Troyer Reid) 是从瑞德选拔出来的籽粒比较平滑的黄马齿玉米。玉米的平均产量在1930年代是每一英亩21蒲式耳（注：每蒲式耳大约相当于25千克）。1920 年，亨利，华莱士 (Henry C. Wallace)，被任命为农业部长。1921年，美国农业部大力推广杂交玉米观念，美国整个玉米带开始进行自交系的选育。美国早期的杂交玉米，主要来自七大中心，包括三家私人企业 (Pioneer，Funk及Dekalb)及四家公立机构。
▲ Photo Source： google image
2） 双交种玉米时期的推广速度比较慢 主要原因是农民对双交种的认识不足，以及双交种种子生产比较困难。美国在1933年，只有0.1% 的玉米种植面积使用双交种玉米。大约是135,000英亩（54,675公顷）。到1950年时，美国玉米带99% 的玉米地种植杂种玉米。早期的双交种包括 1931 年的伊利诺双交杂种 384 (AxHyxR4xWF9), 1933年Merle Jenkins 的IA939 (L289XI205)X(Os420XOs426), 1938 年迪卡 (DeKalb) 的DK404A，及 1947 年Perry Collins 的先锋 P349等。玉米的平均产量在1942年时达到每英亩35蒲式耳。
3） 单交种推广之后，美国玉米产量增加很多，1960 年平均产量是每英亩55蒲式耳，1970年平均产量是每英亩 72 蒲式耳，1980 年平均产量是每英亩 91 蒲式耳。
4） 转基因时期，产量增加的幅度更大，1990年平均产量是每英亩119蒲式耳。2000年平均产量是每英亩137蒲式耳。2009年平均产量是每一英亩163 蒲式耳。最大产量是2008年的一英亩产量368 蒲式耳。种植先锋杂种31N30。可见玉米具有很大的产量潜能。
1862年5月20日，林肯签署农家法 (Homestead Act), 将美国西部及中西部未开发土地，免费赠送160英亩给每一个合格的联邦士兵或美国人。条件是必需在那块农地上面盖房子及居住一年。加速美国土地开发及玉米种植的扩充。1862年7月6日，林肯签署大学土地赠与法 (Land Grant College Act)。所有大学使用的土地由政府免费赠送。条件是必需以教授农业及农业科研为主要教学目标。美国中西部大学的建立，包括印第安纳，伊利诺，依阿华，明尼苏达，密苏里，内布拉斯加，及威斯康辛等，都是这项法律的受惠者。美国农业部试验站的科研人员与大学保持紧密的联系，以政府官员及大学教授职称的双重身份，负责服务，育种，教育，解决及推广当地的农业。事实上美国农业部最早的病理试验站之一是建立在方克兄弟种业的土地上。可以让政府及民间保持最紧密的科研关系。最早的玉米自交系主要是来自政府或公立大学科研的成果。包括A619 (1961), A632 (1964, Henderson), B14 (1953, Sprague),B37 (1958, Sprague), B73 (1972, Russell), N28（1964，Compton, Lonnquist and Williams），MO17 (1964, Zuber), Oh43 (1949, Stringfield), W64A (1954, Neal) 及 Wf9 (1948) 等。最早的种业是Funk，Dekalb，Pioneer及Pfister四家。 尤金，方克1922年成立方克兄弟种业Funk Brothers Seed Company, 1972年改名为FunkSeeds International, Inc., 公司部分合伙人离开，组建金色收获(GoldenHarvest)种业。1974年，Funk 由 Ciba-Geigy收购。金色收获种业2004年被先进达 (Syngenta) 收购。亨利•华莱士1926年成立杂交玉米公司 (Hi-Bred Corn Company)。1935年改名为先锋杂种玉米公司 (Pioneer Hi-Bred Seed Company)。1999年由杜邦化学收购。 Lester Pfister 1922年成立Pfister Hybrid CornCompany。Thomas Roberts 1923年成立迪卡杂种玉米 (DeKalb Hybrid Corn)。1982年与Pfizer合并为DeKalb-Pfizer Genetics，1998年由孟山都 (Monsanto) 收购。早期的私营种业认识到政府的积极参与是扩大玉米增产效果的重要因素。政府也认识到国家无法控制玉米育种，生产，加工，仓储，运输及销售的产-运-销每一个环节的细部计划，操作及风险。必需放手让私营种业公司在自由竞争的环境下独立经营。才能发挥最大效益。因此美国玉米成功发展的最重要因素是政府与民间种业携手合作的结果。1980年代，超过60年的种业有7家，50年的种业有43家，40年的种业有7家，25年的种业5家，合计64家实际从事杂交玉米育种的种业。 从1980年到2004年，美国33个私营种业共有908个自交系获得专利或品种权保护（Mikel and Dudley, 2006）。公立科研单位育成的可用自交系很少。自交系选育工作已经转移到私营企业。 美国种业的变化，从1930年代的3,500家，减少到1960年代的2,000家，到1995年的500家，到现在 2015 年的可能 150 家的改变。
种业变化的趋势是种业公司数量愈来愈少，但是种业公司的规模愈来愈大。美国农业投资的回报率大约为15%。种业公司的投资规模，产品优势及科技水平，决定该公司的竞争能力。小型公司无法与大型公司竞争，逐渐淘汰。少数几家大型种业几乎垄断美国玉米种业市场。依据美国1994年调查，美国共计有2,241名育种家， 农业部有529人，私营公司1,499人。玉米育种家有545位。其中512位 (94%) 服务于私人企业，33位（6%）服务于大学或农业部公营单位。私营种业以营利为目标。育种计划明确，经费充足。以扩大市场占有率及赚钱为目的。因此80%私营玉米育种家以选育自交系为主， 其余20%育种家负责基础育种研究，种质资源扩增及群体组建。国家投资在玉米育种的经费从1990年代开始减少。公营单位育种家已经不能从事正常玉米育种计划。因此现在公营育种家的主要工作是教育及训练未来的育种家。
二）中国玉米的发展历史
20世纪以来，随着现代科学技术的发展，我国一批献身于玉米发展事业的有志之士，通过潜心研究，选育了不同类型的玉米新品种，形成了我国不同历史时期的品种结构，回顾我国玉米品种的改良，大致经历了玉米品种改良的启蒙时期，玉米良种评选和品种间杂交种选育与应用时期，玉米双交的选育与应用时期和单交种的选育与应用时期。
1）玉米品种改良的启蒙时期（1900—1949年）
20世纪初到1949年是我国近代玉米育种的启蒙和创建时期。这一时期内，我国玉米育种的先驱们在地方品种改良和自交系、杂交种选育等方面开展了一系列的研究。1925年，中央大学农学院赵连芳率先开展了玉米自交系和杂交种选育工作，开创了我国现代玉米育种的新纪元。1934年，金善宝发表《近代玉米育种法》，详细介绍了玉米杂交育种理论和技术。1937年和1938年，在美国的蒋德麒和吴绍骙先后回国，带回了42个双交种和50多个自交系，由中央农业试验所主持分别在成都、贵阳、昆明、柳州等地进行比较试验，选出有利用价值的Wisc、696、Cornell29-3等杂交种。从1939年起，原华北农事试验场开始从事地方品种改良，选出“华农1号”和“华农2号”两个品种，在华北部分地区推广种植。
▲ Photo Source： 新锐恒丰研究院
2）良种评选和品种间杂交种选育与应用时期（解放初到50年代后期）
新中国成立后，我国的玉米育种工作才得以有计划、有步骤地连续开展。1949年12月，全国农业生产会议召开，吴绍骙的《利用杂交优势增进玉米产量》发言提出：一方面选育与利用技术简单、需时较短的品种间杂交种，另一方面着手开展时间较长、增产显著的自交系间杂交种选育。1950年2月农业部召开“全国玉米工作座谈会”，吴绍骙、张连桂、李竞雄、刘泰、陈启文等专家制定了《全国玉米改良计划》，根据当时我国育种基础薄弱的实际情况，提出以推广品种间杂交种先行，同时发展综合品种，以满足当时生产需要。另外，还明确提出了以选育自交系间杂交种作为我国玉米育种的发展方向。这一时期，从众多农家品种中评选鉴定出金皇后、英粒子、金顶子、白马牙、白鹤、旅大红骨、辽东白、四平头、小粒红、大粒红、安东黄马牙11号、黄县二马牙等优良农家品种，逐步替换掉低劣品种。
▲ Photo Source： 新锐恒丰研究院
据统计，50年代全国共搜集整理地方品种14000多份，评选出良种2000个，在生产上推广应用200多个，种植面积较大的有43个，占玉米总面积的85%以上。主要有金皇后、金顶子、白马牙、英粒子、辽东白等。优良品种间杂交种还有：春杂2号(东陵白马牙×197)、夏杂1号(华农2号×英粒子)、公交82号(大金顶×铁岭黄马牙)、晋杂1号(昔阳大黄玉米×金皇后)、百杂6号(干白顶×安东黄马牙11号)等，一般比农家品种增产10%一30%，逐步取代了小粒红、白马牙、金顶子等农家品种。
3）玉米双交种选育与应用时期（50年代后期60年代后期）
1957年，农业部发布了“关于进行玉米杂交种育种工作的意见”后，全国各地开展了玉米自交系间杂交育种工作，相继育成一批高产双交种，全国共育成双交种50多个。
李竞雄和郑长庚主持育成了农大3号、农大4号、农大7号，其中农大4号在山西省推广种植450多万亩。杨允奎主持育成了川农7号、川农15号以及三交种矮双苞。 陈启文主持育成了双跃3号、双跃4号，其中，双跃3号在全国累计推广5100多万亩。刘泰主持育成了春杂5号、春杂12号。张庆吉主持育成了新双1号、新双2号等。其中，新双1号在全国累计推广1.5亿亩以上。
▲ Photo Source： 新锐恒丰研究院
使全国玉米生产以农家种为主走上了以双交种为主的阶段。双交种的选育与推广真正体现了杂种优势在玉米生产上的应用价值，使全国玉米平均亩产从50年代后期的90公斤，提高到60年代后期的115公斤左右，增产28%左右。
4）单交种的选育与应用时期（60年代后期至今）
在选育双交种过程中，我国育种者已经注意到了优良单交种比双交种植株性状更为整齐，杂交优势更强，抗病性强、亲本繁殖和制种简单。玉米育种工作由选育双交种为主，向单交种为主跨越。这一时期是玉米品种改良最为辉煌的时期，主要包含了六次玉米品种更新换代。
（1）第1次玉米品种更新换代（20世纪60年代中后期到70年代初期）
这一时期主要是指以新单1号为代表的单交种的育成与与推广标志着我国玉米育种从以选育双交种为主转向培育单交种为主的新阶段。在时间上和美国先后同时推广（美国于1963年开始推广第1个单交种），而早于英、俄、德诸国，使我国也成为世界上大规模应用单交种最早的国家之一。同时，使全国玉米单产由20世纪60年代中后期的110kg/亩左右，增加到70年代初期的140kg/亩，增产27.3%。
（2）第2次玉米品种更新换代（70年代初期到80年代初期）
该时期是以中单2号为代表的单交种的育成与推广，标志着我国玉米单交种的组配和推广已经进入了相对成熟的时期，杂交玉米育种实现了丰产、多抗和广适性三大育种目标的统一。使杂种优势利用进入了一个新的时代，单交种推广普及速度加快，种植面积大不断攀升，使全国玉米单交种的播种面积达到了80%以上。促进了玉米的大幅度增产，使全国玉米单产由20世纪70年代初期的140kg/亩，增加到80年代初期205kg/亩，增产46.4%。
▲ Photo Source： 新锐恒丰研究院
（3）第3次玉米品种更新换代（80年代初期到90年代初期）
丹玉13（Mo17Ht×E28）、烟单14、掖单2号和四单8号等为代表的品种，实现了高产、广适、多抗等优良性状的有机结合，对我国玉米育种技术的进步，特别是抗病育种技术的发展起到了重要的推动作用。同时，使全国玉米单产由80年代初期的205kg/亩，增加到90年代初期的303kg/亩，增产47.8%。
（4）第4次玉米品种更新换代（90年代初期到90年代后期）
该时期的代表品种是掖单13号（478×丹340）。该品种是原莱州市农科所选育的紧凑型玉米杂交种。它的育成标志着我国在玉米育种方面探索出一条通过紧凑大穗获得高产的新途径，开创了以群体生产力获得高产的新路。
（5）第5次玉米品种更新换代（90年代后期到21世纪初）
农大108（178×黄C）是中国农业大学育成，是20世纪90年代中后期至21世纪初在全国重点推广的稳产、大穗型、粮饲兼用的优质玉米新品种，属第5代玉米单交种的优秀代表。1997年后分别通过了北京、河北、天津、河南等多省和国家审定。主要特点：遗传基础广泛，融入了北美种质、热带和亚热带种质及国内地方种质；表现出高产、稳产、优质，抗倒、耐旱、耐瘠薄和抗多种病虫害的诸多优点；适应性广，在我国东北、华北、西北春玉米区、黄淮海夏播玉米区和西南山地玉米区广为种植。累计推广面积达2.3亿亩，最高年份达4100万亩。
▲ Photo Source： 新锐恒丰研究院
（6）第6次玉米品种更新换代（2004年至2011年）
这一时期我国玉米发展到了很高的水平，主要是由于国际跨国公司直接参与竞争。代表品种为郑单958（郑58 x 昌7-2）和先玉335（PH6WC×PH4CV）。改变了高秆、大穗的品种模式，将耐密性作为玉米育种目标的核心，育种理念进一步从株型选择拓展至耐密性育种。适宜简化栽培管理和机械化作业，大大节约了成本，减少了劳动力投入，适应了当前玉米主产区农村经济的发展趋势。提升了我国玉米种业的竞争力，为民族种业的发展壮大做出了积极贡献。同时使全国玉米单产由21世纪初期的约320kg/亩，增加到2011年382.4kg/亩，增产19.5%。对确保我国粮食安全做出了重要贡献。
▲ Photo Source： 新锐恒丰研究院
在后335和958时代，虽不能看出明显的换代品种。但可以明确方向是籽粒直收，目前市场看到的品种登海618和605，和育系列，华农887等品种发展势头迅猛。随着外资企业，尤其欧洲种子公司的进入，会为我国种业带来新的育种思路和理念。
三）美国种业现况（育种体系，技术路线，投入等）
美国玉米种子市场现在由少数几家大型种业垄断。2014年市场占有率大约是孟山都35.5%，先锋34.5%，先正达5.7%，AgReliant 7%, Dows AgriSciences 6%等。比较明显的特征是：1） 生技工程在育种比重愈来愈高，分子育种，转基因及资讯处理等投资太大，小型公司已经没有竞争能力。因此现在美国玉米育种由少数大型公司垄断。中小型公司大多已不存在。2）农民喜欢种植转基因玉米，玉米杂种如果没有转基因，农民不会去购买。美国转基因玉米栽培面积已经超过80%。因此谁控制转基因，谁就控制市场。3）孟山都玉米市场占有率接近40%。已经接近一半。如果超过50%，就变成独占。孟山都问题是独占的问题，环境污染问题及孟山都RR化学药剂专利权已经过期，没有继续延期保护问题。因此现在任何人都可以生产制造RR化学药剂。
表1. 2010-2014年美国个大公司市场份额
|
公司
|
2014(%)
|
2013(%)
|
2012(%)
|
2011(%)
|
2010(%)
|
|
孟山都
|
35.5
|
34.9
|
34.4
|
33.4
|
34.5
|
|
先锋
|
34.5
|
36.0
|
36.1
|
35.8
|
34.7
|
|
区域公司
|
11.3
|
11.0
|
11.8
|
13.0
|
13.4
|
|
AgReliant
|
7.0
|
6.7
|
6.5
|
6.6
|
6.1
|
|
陶氏益农
|
6.0
|
5.3
|
5.2
|
4.7
|
4.5
|
|
先正达
|
5.7
|
6.1
|
6.0
|
6.5
|
6.8
|
注：数据来源Agweb
美国现在玉米的育种理念是：1）75%玉米产量的增加是来自遗传的改良。2）自交系的产量及农艺性状获得不断改善。3）育种计划的架构符合商业销售策略。4）自动化育种程序，使用分子标记辅助育种等现代科技手段，扩大育种规模，增大育种选拔压力，以及一年四季连续栽培方法，可以加速选育最佳的自交系。5）应用新的育种方法来加速自交系的生产。比如单倍体的应用及向前育种 (Forward Breeding)。向前育种是不需要利用回交 (Backcross) 育种方法，将一个高产自交系与转基因供给亲本杂交后裔回交，而是直接使用单倍体方法，产生新的具有高产及转基因特性的新自交系。向后育种 (Backward Breeding) 是可以事先设定一个新自交系的遗传组成，然后利用遗传育种资料库来找到近似的两个高产自交系，杂交后，使用现代育种手段很快选拔固定与设定目标自交系相同的纯合个体。6）重新组合全球种质质源，增大育种种质质源的歧异性。7）应用分子标记辅助选拔 (MAS 或 Marker Assisted Selection) 来促进成功机率，减少育种风险，遗传获得(Genetic Gain)加倍。8) 转基因性状决定市场占有率。9）严格的品质管制，保障种子健康, 发芽率及增产潜能。
美国政府及民间在玉米种业的投入，可以分为三个明显的时期 (图一)。第一个时期是1930年到1950年，当时的民营种业还很脆弱，资金不足。因此需要政府的大力辅导。政府及民间的科研投资大概是80%及20%比例。第二个时期是1950年到1980年。民营种业已经累积足够资金来独立进行自交系选育及科研开发。 政府及民间的科研投资大概是各占一半。第三个时期是1980年以后，民营种业已经发展为大型跨国公司。资金雄厚。投资于分子育种及转基因的经费成倍增加。民营投资占70%以上。政府的科研投资减少到30%以下。政府的投入从1930年到1990年呈稳定的微成长，1990年以后开始减少投入。放任民营公司自由兢争。美国杂交玉米育种实际情形在1994年共有545位玉米育种家。其中512位 (94%) 服务于私人企业，33位（6%）服务于大学或农业部公营单位。每一个育种家的每一年平均预算成本是20万美元。依据每人每年平均预算，可以大致估计政府及民营企业在玉米育种上面的投资数额。从1990年到1994年的5年时间，农业部每年减少2.5位育种家，而私营公司每年增加32名育种家。如果加入间接成本，包括建筑，设备，仪器及管理等，则民营企业的投资更多。以1984年货币值计算，从1930年到1960年，民营企业每一年的科研投资是1千3百万美元，合计占总投资的13%。从1961年到1996年，民营企业每一年的科研投资是7千5百万美元，合计26亿，占总投资的87%。1994年民营企业的科研投资是1亿5千6百万美元，1995年民营企业的科研投资接近2亿美元。目前民营企业每一年的科研投资成长更快， 然而无具体统计资料可供参考。(Frey,1996; Fernandez-Corejo, et. al., 2004; Crosbie, et. al., 2006)。
图一： 美国政府及民间在玉米种业发展的投资比较。
最上面一条线是民营投资。下面一条线是美国政府的科研投资。
美国玉米种业在系统化育种，专业分工，分子技术，转基因，资讯处理，及化学杀虫，杀草剂等方面，领先世界其他国家。种子的加工技术完善，化学包衣处理先进，可以有效控制土壤细菌及昆虫，保障种子发芽及早期幼苗的生育良好。已经实际应用的分子技术包括自交系及杂交种全基因组分析(Genome Wide Analysis), 基因型选拔 (Marker BasedGenotypic Selection), 基因平台 (Genotyping Platforms), 数量性状定位 (QTL 或Quantitative Trait Loci)，性状关联筛选 (Trait Association Selection), 分子标记辅助选拔(MAS或Marker Assisted Selection), 单一核苷多型性分析 (SNP或SingleNucleotide Polymorphism)， 分子标记辅助的回交育种 (MABC 或 Marker Assisted Backcross), 分子标记辅助的轮回选拔 (MARS 或 Marker Assisted RecurrentSelection)，蛋白质剖析 (Protein Profile) 以及代谢功能研究 (Metanomics) 等。美国转基因技术在玉米育种及应用推广上面，非常成功。表一是美国转基因玉米栽培面积扩充的情形。美国只用了14年的时间，转基因玉米的栽培面积就达到80%以上。中国除了抗虫棉之外，2009年11月27日又核准转基因抗虫水稻 (Bt Rice) 及转基因植酸酶玉米 (Phytase Corn)。可见中国现在也非常重视转基因的发展。
表2：美国转基因黄豆及玉米栽培面积增长的情形
|
大豆（百万英亩）
|
玉米百万英亩
|
|||||
|
年份
|
总和
|
转基因
|
%
|
总和
|
转基因
|
%
|
|
1996
|
64
|
2
|
3.15
|
79
|
1
|
1.26
|
|
1997
|
70
|
13
|
18.57
|
80
|
4
|
5.00
|
|
1998
|
72
|
25
|
34.72
|
80
|
5
|
6.25
|
|
1999
|
74
|
50
|
67.56
|
78
|
12
|
15.38
|
|
2002
|
73
|
55
|
74.68
|
80
|
27
|
33.92
|
|
2003
|
73
|
60
|
82.19
|
79
|
32
|
40.50
|
|
2004
|
75
|
70
|
93.33
|
81
|
38
|
46.91
|
|
2005
|
72
|
69
|
95.83
|
82
|
43
|
52.44
|
|
2006
|
76
|
74
|
97.37
|
79
|
50
|
63.29
|
|
2009
|
|
|
≥99.00
|
|
|
≥80.00
|
（资料来源：ISAAA或InternationalServicefortheAcquisitionofAgri-biotechApplications）
转基因是导入细胞外源遗传基因而改变细胞染色体组基因的组成。 转基因的发展顺序及方法是1947年结合生殖(Conjugation，Joshua Lederberg), 1953年感染(Transduction, Joshua Lederberg), 1972年氯化钙 (CaCl2, S. Cohen, A. Chang, L. Hsu)诱发，1983年脓秆菌(Agrobacteria, I. K. Vasil), 1987年电击穿孔 (Electroporation, Hauptmann 等), 1990年粒子枪穿孔(Particle Gun Bombartment, Sanford), 及1990年矽碳纤毛 (Silicon Carbide Whisker, Kaeppler)。 孟山都抗杀草剂转基因的发展情形是1984年从曼陀罗(Petunia)克隆EPSPS基因 (5-Enol-PyruvylShikimate-3-Phosphate Synthase)。1986年获得第一株抗杀草剂Glyphosate植株。1987年第一次获准进行田间测试。1989年克隆CP4-EPSPS基因。1990年将CP4-EPSPS基因转植黄豆，棉花，玉米。1993年确定转基因抗杀草剂特性稳定。1996年开始销售RR抗杀草剂黄豆。1997年开始销售RR抗杀草剂棉花。1998年开始销售RR抗杀草剂玉米。从理论设计，产品研发，到实际销售，前后共计12年。依据国际农业生技应用扩展服务报告，玉米常规育种的增产效果比天然授粉明显，常规育种结合分子技术的增产效果比常规育种明显，常规育种结合分子技术及转基因的增产效果比常规育种结合分子技术的增产效果明显。因此未来玉米育种的发展方向，必然是常规育种，分子技术，资讯系统及转基因相互结合的高产出系统化育种。
▲ Photo Source： google image
四）中国种业现况（育种体系，技术路线，投入等）
在我国承担育种任务的主要是农业科研和教学单位。我国现有440 多家公共科研单位从事种子研发。由于缺乏统一布局，育种任务分工不明确，低水平重复、选育品种雷同现象严重。种子企业的育种能力很低，绝大多数的公司几乎没有研发机构和科研人员。
中国种子企业规模小，资金有限，大都不具备科技创新能力，虽然有少数企业自身也从事科研育种，但其农业科研条件、科研人员数量、科研能力同美国跨国种业公司差距甚远。据2014年的数据，中国农作物种子市场价值约650亿元人民币，位居世界第二位，当时便有分析认为，中国有望在2015年超越美国成为全球最大的种子销售市场。外界认为，中国化工收购全球第三大种子公司先正达，重要原因之一便是看中其种子业务。（注：因为下轮的竞争一定是生物技术，因此应该看重的转基因技术。不仅中国化工，中粮集团已经收购荷兰的Nidera，该公司在南美市场有很高的市场份额。）2016年，被很多业内人士誉为中国“种业元年”。
从过去100年的世界农业发展经验看，农业生产效率的提升，60%来源于种子技术。如何提高农业生产效率?答案似乎只有一个:种子改良。而我国政府也已多次提出将公司作为创新的主体。因此，种业公司将是种子改良的主体。
自2000年《种子法》颁布之后，中国种业开启了市场化的征程。各路资本纷纷进入种业市场，大大小小的种业公司如雨后春笋般冒出，有民营的和中外合资的、有科研院所自办的、有农技推广人员“自立门户”的，甚至还有“皮包公司”。媒体报道的数据显示，中国现有4468家种子企业，其中，玉米种子公司大约3000多家，育繁推一体化的种子企业77家，前十强种业企业销售额不到种业市场的20%，前50强市场集中度也仅有35%。这与世界种子市场高度集中的格局相比，还存在巨大的差距。根据统计数据，2015年界Top10大种业公司在全球市场上已经形成寡头垄断地位，市场份额超过75%仅Top3（孟山都、先锋和先正达）的比重就超过了50% 。而我国的种业公司研发投入不到销售额的1%，绝大部分的企业小而散，甚至无研发部门。因此，长期以来，中国种业研发的核心在科研院所而非企业。据悉，88%的品种出自科研单位。据悉，目前，拥有研发创新能力的国内种子企业不到总数的 1.5%，绝大部分企业研发投入一般在其销售额的1%，甚至不及1%。
五）发展中国现代种业的对策
美国种业在大型化学公司介入后，经过不断的转手，兼并，增资和重组，已经成为组织严谨的国际化集团。具有充足的资产及几乎无限的发展潜能。尤其是在系统化育种，专业分工，分子技术，转基因，数据及信息处理，及化学杀虫，杀草剂等方面，领先世界其他国家。美国种业竞争优势主要有： 1）高品质，高发芽率的优良种子。 2）严格种子生产操作流程。3）具有品种权或专利的自交系，品种及转基因性状。产品具有唯一性及独占性。4）先进的生物技术及系统化育种。5）完善的销售体系和网络。及 6）资本雄厚等。中国种业比较年轻，正在起步的阶段。生存竞争的能力比较脆弱。不能与大型国际种业公司竞争。中国种业现状是：1）国家进行品种审定及品种保护。2）生物科技起步晚，目前尚无掌控市场的具竞争力且拥有自主知识产权转基因。奥瑞金植酸酶可能是第一个玉米商用转基因，在2016年5月与先锋达成合作开发转基因性状协议；目前有私营公司大北农生物技术、中种生物技术等发展较为迅猛，国家科研单位有中国农科院，中国农大和华中农大等3）种业尚年轻，近5000家种子公司，无大型企业，资本太弱，科研投资很少，无法推行先进科研计划，难以与美国种业有效竞争。4）种子的产量及品质均低于美国。种业市场混乱，无有效的系统产销体系。5）都是家族经营的种业，看重眼前利益，无未来潜在的紧迫感及危机。中国种业的科学技术落差太大，如果再不能团结，同心同力，找出应对的方法。中国种业持续发展的前景可忧。因此应该使用一切必要的手段，措施及方法来保障国家私营种业的生存及良性的发展壮大。表二是中美种业的一些比较。
表3：中美种业的一般比较
|
项目
|
中国种业
|
美国种业
|
|
种业
|
年轻，>4,000家
|
规模大，<200家
|
|
经营方式
|
小作坊居多，大型企业少
|
系统化，团队合作
|
|
资本及研发投资
|
非农资本较少，R&D<1%
|
庞大，R&D > 10%
|
|
育种
|
以常规育种为主
|
完善的现代系统化育种
|
|
市场
|
不完全市场化政府调控
|
完全开放的自由竞争市场
|
|
销售
|
体制不健全
|
完善的市场导向体制
|
|
科研
|
正在起步
|
转基因，分子技术的应用
|
|
信息
|
无整体资讯
|
近完整的遗传育种资讯
|
|
管理
|
品管不建全
|
严格的品管要求
|
|
种子
|
品管不严
|
化学配方及严格品管
|
|
独占性
|
管制不佳
|
智慧财产权，专利等
|
我们认为中国一定可以设计一套适合中国农业发展的种业体制。中国手机及移动互联网行业的发展，证明中国可以弯道超车，通过最新技术（CRISPER等基因编辑技术）跨越式思维的正确性。
▲ Photo Source： google image
1）公司自身发展：要使用一切可行的方法，包括借助外来资源，建立内在诱因，加强国际合作等。包括购买或合作使用专利技术，并购国外生技或育种公司，共同研发，以及使用具有实际成就的专家学者等。
2） 国家支持：协助一两个大型种业公司在生技工程，转基因及市场上面做强做大。完善相关法律和知识产权保护体系。 加大种业科技投入国家和各省要针对当前的科研单位基础情况，根据种业发展的关键需求，在重点学科和部门，认真梳理，组成强优势攻关学科或攻关单位。根据科研的工作安排进行持久投入、饱和的投入，打造出强大的科研团队，带动和引领中国种业的发展。
2.1) 改革科技创新机制
科技创新是种业发展的核心力量，关键在于人才。国家政府一定要制定出特殊的人才战略，有利于科技创新。
2.2) 整合种业资源，做大做强中国种业
A. 制定优惠政策，鼓励“产、学、研”结合。政府扶持国家龙头种子企业主动走出去，把企业急需的科技力量或科研成果请到企业里来，加强科研和强化科研成果转化。
B. 制定优惠政策，扶持种业及种业科研发展。国家和地方要在财政和税收等方面给予种业更优惠的政策，助推重点种业的发展。
C. 增加对企业科研的立项投入，特别是对重点的企业科研部门给予重点财政支持。鼓励企业科技创新，进一步加大企业优秀品种的科技成果转化的政策和财政支持力度，使科研成果快速有效的转化为生产力。
D. 加强种业的管理，提高种子企业的门槛。政府对现有的种子企业加强管理，采取兼并、重组、关停等措施，清理种子企业的"多、小、乱"状况，严格治理种业的市场环境扶优做强种业。
E. 加大种业知识产权的保护力度，鼓励科技创新。当前种业市场经营环境复杂，很多小企业依靠窃取别人的科研成果生存现象还很严重，政府要进一步加大市场经营管理力度和知识产权保护措施，使中国种业健康发展。
六）结语
美国自1920年代确定杂交玉米优势及发展方向之后，早期自交系的研究发展都是由政府部门投资进行。私人种业从政府部门获得好的自交系来进行杂交玉米的选育，推广及销售。私营种业在过去80年的时间，从资金短缺，小型家族企业，经过了资本累积，自交系选育，高产杂交种研发，兼并增资扩充，独立研发分子及转基因等先进技术，知识产权及专利保护不断完善，以及大型跨国公司垄断市场等发展过程，已发展成技术驱动，系统化，自主化及国际化种业结构。集育种，研发，生产，加工及销售于一身的大型跨国集团。科研投资已经超过政府公共研究部门。并具有影响左右未来国际种业发展的能力。根据pioneer 2015年在美国和加拿大进行的调查显示，约有10% 的种植密度为36，000+ 株/英亩，1/3的种植密度为33,000-36,000株/英亩，1/3的种植密度为30,000-33,000株/英亩。种子价格为130美元/英亩。玉米种价占美国所有种子价格的33%。美国前4家种业占约85 % 美国玉米种子市场。目前美国真正可以从事独立研发的种业，已经不足100家。
▲ Photo Source： 新锐恒丰研究院
中国种业的起步比较晚，只有30多年的历史。比较年轻，没有超大型国际性公司。目前有4468家种子公司，其中，玉米种子公司约3000多家，但多数为家族经营的小作坊。资金短缺，研发投资很少。科研正在起步，还没有实质效果。没有全面的数据库系统，不能有效促进科研效果。政府政策不确定，销售体制不建全，品质管控不好，种子产品质量较差，无可用的转基因，更是雪上加霜，将无法与外国种子竞争。在目前种业发展脆弱的时候，政府政策应该大力倾斜，让一些具有规模的种业能够在政府的协助下做强做大。能够在未来发挥平衡调节中国玉米种业市场的功能，才是正确的发展方向。
新锐恒丰研究院授权发表，转载请注明版权!
