基因编辑：破解种植难题的“微观剪刀”

在我国的粮食版图上，玉米是绝对的“主角”。全国18.9亿亩耕地中，近30%种着玉米；每年2.95亿吨的产量，占粮食总产量的45%；更关键的是，70%以上的玉米最终会变成饲料，端上我们的餐桌——从超市的肉蛋奶，到养殖场的牲畜，处处都有它的“身影”。然而，这位“粮食大将”正面临着多重挑战，而一项名为“基因编辑”的技术，正像一把藏在微观世界的“神奇剪刀”，悄悄改写着玉米的未来。

玉米的“成长烦恼”：高成本、多灾、病害频发

尽管玉米地位非常重要，但它的“成长之路”并不轻松。首先，生产成本高是最大的痛点。与其他玉米生产大国（如美国、巴西等）相比，我国的玉米生产成本高出30%。这背后是农田资源的“超负荷运转”：有限的耕地需要连年种植玉米，过量的肥料、农药投入推高了成本；同时，全球气候变暖带来的灾害越来越多——从2012年“布拉万”台风登陆我国东北开始，几乎每年都有台风“光顾”，导致玉米倒伏；2024年我国黄淮地区的高温更引发了大面积生产事故；此外，气候变暖还加剧了穗腐病等病害的流行，传统的玉米品种越来越“扛不住”。

传统育种方式也难以应对这些挑战。玉米是典型的杂交作物，依赖杂种优势实现高产，但传统育种周期长、效率低，难以快速培育出适应新需求的品种。如何让玉米既抗风抗倒、耐密植，又能高效适应机械化收获，还能抵抗高温和病害？答案藏在基因里——而基因编辑技术，正是打开这扇门的“钥匙”。

基因编辑：精准修改玉米的“基因密码”

玉米的基因组里有大约4万个基因，它们就像一本“生命说明书”，控制着玉米的生长、抗病、产量等所有性状。基因编辑技术如同“微观剪刀”，能精准定位到这些基因的关键位置，通过敲除、插入、碱基编辑（修改单个或少数核苷酸）等方式，巧妙修改“说明书”，让玉米获得新本领。

目前，这项技术已在玉米育种中展现出惊人潜力：

抗风耐密有妙招：倒伏是玉米生产的“头号灾害”，而矮秆品种天生更抗倒伏。通过基因编辑，科研人员可以精准调控与株高相关的基因，培育出既矮秆又高产的玉米——美国过去80年、中国过去五六十年育种实践都证明，密植是增产的关键，矮秆玉米更适宜密植，能让单位面积产量大幅提升。

机械化收获更轻松：我国正在推进黄淮地区玉米机械化收获，但传统玉米后期脱水慢，机收时易破损。基因编辑可以加速玉米的脱水速率，让玉米在成熟时更“干燥”，直接适配机械收割，大幅降低损耗。

制种成本大降：玉米是杂交作物，制种成本高昂。通过基因编辑改良制种相关基因，能显著降低制种难度和成本，提升玉米的市场竞争力。目前，我国已批准10个基因编辑作物的生产性应用安全证书，其中就包括两个玉米品种——一个是矮秆的“抗倒高手”，一个是高产的“增产能手”。

未来玉米：在“高秆优势”与“矮秆高效”间找到平衡

玉米的杂种优势利用堪称农业奇迹——全球主要玉米生产国的杂交种使用率接近100%，而高秆正是杂种优势的重要特征（株高高、生物量高，从而产量高）。但未来的玉米需要在“利用杂种优势”和“降低株高”之间找到平衡：既要保留高秆带来的高产潜力，又要通过基因编辑降低株高，解决抗倒伏、耐密植的问题。

目前，科研人员已在这条路上迈出关键步伐：通过编辑控制株高的基因，他们成功培育出“矮秆但不减产”的玉米品种。未来，随着基因编辑技术的进一步发展，这种“矛盾”将被彻底破解——玉米既能保持高秆的高产优势，又能拥有矮秆的“抗风耐密”本领，真正成为适应气候、高效生产、机械友好的“全能选手”。

从“靠天吃饭”到“基因赋能”，基因编辑技术正在重新定义玉米的“成长规则”。它不仅让玉米更抗风、更耐密、更高产，更让我国的玉米生产在成本、抗灾、机械化等方面实现“突围”。或许不久的将来，我们餐桌上的玉米制品（饲料、肉蛋奶……）将来自更“聪明”的玉米——它们既承载着亿万年的自然演化智慧，又被现代科技注入了新的生命力。这把“微观剪刀”，正剪出玉米的未来，也剪出粮食安全的新可能。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者：中国作物学会
科普专家：谢传晓，中国农业科学院作物科学研究所研究员、中国作物学会常务理事
审核：徐琴 中国作物学会常务副秘书长、高级实验师
出品：中国科协科普部
监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司
来源: 科普中国创作培育计划