以“BT+IT+DT”為主要特征的新一輪種業(yè)科技革命正在興起，美國等發(fā)達國家紛紛制定和實施發(fā)展計劃，作為提升國家競爭力的戰(zhàn)略舉措。
水稻事關(guān)國家口糧安全。面對日益激烈的國際競爭，加快構(gòu)建高效的育種創(chuàng)新體系，突破關(guān)鍵技術(shù)，培育重大突破新品種，提升企業(yè)創(chuàng)新能力，整體提升我國水稻科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)國際競爭力，為實現(xiàn)種業(yè)強國目標(biāo)提供有力支撐。——中國工程院院士萬建民
日前，首屆安江雜交水稻大會在世界雜交水稻發(fā)源地湖南懷化舉行。來自水稻界權(quán)威院士專家、全產(chǎn)業(yè)鏈上下游相關(guān)單位和企業(yè)代表共200多人參會。會上，中國工程院院士萬建民作《水稻分子遺傳育種領(lǐng)域研究現(xiàn)狀與發(fā)展建議》報告。
現(xiàn)狀
市場呼喚優(yōu)質(zhì)、多元化品種
水稻是全球最主要的糧食作物之一，亞洲是最主要的種植地區(qū)。數(shù)據(jù)顯示，2022年全球水稻總產(chǎn)為7.8億噸，消費量為7.76億噸，整體供需呈“緊平衡”。
“良種是確保水稻安全生產(chǎn)的核心。提高水稻單產(chǎn)至關(guān)重要，尤其非洲和東南亞地區(qū)。”萬建民指出。
作為全球第二大水稻種植國，我國水稻總產(chǎn)卻穩(wěn)居第一，這主要得益于更高的單產(chǎn)。2023年我國水稻平均單產(chǎn)為475.8公斤/畝，已提升至1949年的3.8倍，是目前全球平均水平的1.5倍。
數(shù)據(jù)顯示，良種對我國水稻增產(chǎn)貢獻率超過50%。我國水稻品種經(jīng)歷了多次迭代，50年代矮化育種和70年代雜種優(yōu)勢利用，使水稻單產(chǎn)分別提高20%以上。
但我國的稻米品質(zhì)仍有待進一步提高。”據(jù)萬建民介紹，長期以來我國偏重產(chǎn)量提高，品質(zhì)改良起步較晚，稻米優(yōu)質(zhì)率偏低。缺乏針對不同消費人群的各類優(yōu)質(zhì)稻米，亟需創(chuàng)制功能型新品種，開發(fā)營養(yǎng)專用稻米產(chǎn)品。
“全國大約3.4億畝鹽堿地有待開發(fā)，仍然缺乏耐鹽堿水稻品種。”萬建民表示，此外，多抗、耐逆、養(yǎng)分高效利用品種也是市場和廣大種植戶所亟需的。
趨勢
水稻育種邁入“BT+IT”智能設(shè)計時代
目前發(fā)達國家的種業(yè)公司基本處于育種3.0階段，大型跨國種業(yè)公司進入4.0 階段。而我國正從2.0向3.0邁進，與跨國公司存在代際差。
會上，萬建民分享了水稻育種的六個趨勢：
在種質(zhì)資源上，鑒定向規(guī)模化精準(zhǔn)化方向發(fā)展，全景組學(xué)成為系統(tǒng)解析優(yōu)異種質(zhì)的重要方向。在基礎(chǔ)研究上，基因資源挖掘、多性狀協(xié)同改良等不斷取得突破，泛基因組構(gòu)建成為基因資源規(guī)?；l(fā)掘的重要手段。在育種技術(shù)上，底盤技術(shù)、前沿技術(shù)不斷迭代升級。在品種創(chuàng)制上，向多元化方向發(fā)展。
“基因資源挖掘成為全球競爭焦點，趨向高效化規(guī)?；l(fā)展。”萬建民表示，品種培育每一次重大突破都離不開關(guān)鍵基因資源的發(fā)掘利用。歷史上，利用水稻矮稈基因sd1，提高產(chǎn)量20%以上。利用野生稻細胞質(zhì)雄性不育基因CMS，實現(xiàn)三系配套，大幅提高水稻產(chǎn)量。
在生物育種產(chǎn)業(yè)化上，全球生物產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。2008年我國啟動實施“轉(zhuǎn)基因生物新品種培育”重大專項，已建成較完善的全產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)基因育種創(chuàng)新體系，關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品研發(fā)和安全保障能力得到顯著提升，“自主基因、自主技術(shù)、自主品種”研發(fā)能力顯著增強。
目前，我國生物育種產(chǎn)業(yè)化穩(wěn)步推進，已創(chuàng)制一批重大產(chǎn)品。如一批抗蟲、耐除草劑玉米，耐除草劑大豆通過國家審定并開始生產(chǎn)應(yīng)用?？瓜x水稻國際領(lǐng)先，獲得了美國上市許可?？购岛偷咝в衩?、抗旱小麥、抗蟲大豆、優(yōu)質(zhì)棉、抗乳房炎奶牛、抗藍耳病豬等形成豐厚的品種儲備。
在創(chuàng)新體系上，發(fā)達國家已形成完善的種業(yè)科技創(chuàng)新體系。2019年，拜耳、科迪華、先正達在全球作物種業(yè)市場的占有率合計超過50%。
這種體系分工明確，政府投資基礎(chǔ)性和公益性研究，企業(yè)投資種業(yè)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，是知識產(chǎn)權(quán)明晰、管理體系健全、現(xiàn)代種業(yè)科技創(chuàng)新體系成熟的全產(chǎn)業(yè)鏈體系。
挑戰(zhàn)
我國前沿育種技術(shù)短板依然突出
“我國是生物技術(shù)研發(fā)大國但不是核心技術(shù)策源地，尚未掌握基因編輯CRISPR技術(shù)核心方法與關(guān)鍵改進原始專利。”萬建民表示。
目前我國的前沿育種技術(shù)短板依然突出。一是核心技術(shù)專利缺乏，我國專利數(shù)量居全球第二，但與美國差距較大。美國高價值專利是我國的30.7倍，占據(jù)生物技術(shù)核心專利70%。基因編輯底盤工具、合成生物元件、全基因組選擇等核心技術(shù)受制于人。二是前沿育種技術(shù)應(yīng)用滯后，全基因組選擇、大數(shù)據(jù)等技術(shù)尚未廣泛應(yīng)用。
此外，我國的種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定有待提升。一是國外資源引進有待加強，我國水稻資源中國外資源占比僅20%。二是精準(zhǔn)鑒定規(guī)模有待擴大，國家?guī)齑尜Y源僅14%左右完成精準(zhǔn)鑒定，三是鑒定技術(shù)有待升級，高通量表型組學(xué)等多組學(xué)技術(shù)應(yīng)用較少。
基礎(chǔ)研究原創(chuàng)不足。一是重大育種價值基因缺乏，復(fù)雜性狀、多性狀協(xié)同調(diào)控關(guān)鍵基因不多，基礎(chǔ)研究與育種應(yīng)用結(jié)合不緊密。二是育種理論方法創(chuàng)新能力偏弱，多維組學(xué)數(shù)據(jù)類型和規(guī)模不足，機器學(xué)習(xí)模型和生物學(xué)過程融合不夠。
重大新品種迭代升級遲緩、同質(zhì)化。在高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種上，缺乏與日本越光、泰國香米KDML105對標(biāo)的優(yōu)質(zhì)食味水稻。在綠色高效品種上，亟待創(chuàng)制抗螟蟲、抗褐飛虱、抗稻曲病、抗稻瘟病、養(yǎng)分高效等品種。在環(huán)境友好品種上，亟待培育耐極端高低溫、耐鹽堿等品種。
種企育種創(chuàng)新能力亟待提升。一是市場集中度低，前5名種業(yè)企業(yè)市場份額合計為14%。二是企業(yè)投入不足，前50強企業(yè)科研投入13.8億元，占銷售收入的6.25%。三是種業(yè)企業(yè)創(chuàng)新能力弱，我國水稻種企僅5%具備自主選育能力，拜耳作物種子收入、研發(fā)投入和科研人員數(shù)量分別是隆平高科的19.5、17.2和16.8倍。
種業(yè)科技創(chuàng)新體系尚不完善。一是科企融合不足，種業(yè)上中下游銜接不緊密，科技創(chuàng)新與市場需求脫節(jié)，尚未形成市場導(dǎo)向的高效種業(yè)科技創(chuàng)新體系。二是協(xié)同創(chuàng)新不夠，科研院校與企業(yè)協(xié)同研究缺乏，低水平重復(fù)、同質(zhì)化競爭。三是創(chuàng)新要素流動不暢，科研單位人才、平臺和資源難以流動到企業(yè)。
如何構(gòu)建現(xiàn)代高效種業(yè)創(chuàng)新體系？萬建民認(rèn)為，要在利益共享上深度融合，構(gòu)建利益共享新機制，充分發(fā)揮科研院校的基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)優(yōu)勢和企業(yè)的品種選育、推廣應(yīng)用優(yōu)勢。在科技投入、人才培育也要發(fā)力。
萬建民建議，加強種質(zhì)資源保護利用，增強源頭創(chuàng)新。強化育種基礎(chǔ)研究，加固理論基礎(chǔ)。突破關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建高效育種技術(shù)體系。培育突破性品種，提升種業(yè)競爭力。構(gòu)建現(xiàn)代高效種業(yè)創(chuàng)新體系。完善優(yōu)化種業(yè)政策。
作者丨張植宏
編輯丨農(nóng)財君
聯(lián)系農(nóng)財君丨18565265490
新時代 新種業(yè)
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