育種邏輯

◇張世煌（中國農(nóng)科院作科所研究員、國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家）

育種邏輯

◇張世煌（中國農(nóng)科院作科所研究員、國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家）

1找個理由槍斃它！

逆境篩選就是找個理由（或方法）暴露和淘汰成千上萬的不良基因型，從而發(fā)現(xiàn)少數(shù)優(yōu)良家系。

在任何條件下，基于經(jīng)驗和目測選擇從大群體中發(fā)現(xiàn)優(yōu)良基因型總是很困難，原因是試驗誤差掩蓋了真實的遺傳變異，或不可控的環(huán)境因素干擾了對性狀的識別與選擇。在適度逆境下，發(fā)現(xiàn)和淘汰不良基因型卻比較容易，其原理是在相對可控的環(huán)境變異和清晰的遺傳變異范圍內(nèi)，盡可能擴(kuò)大選擇差，因而提高選擇強(qiáng)度和靈敏度。這里面隱含著我國農(nóng)作物品種試驗和審定制度的敗筆——逆向淘汰。

高密度抗逆育種就是創(chuàng)造苛刻的篩選條件，利用G×E效應(yīng)暴露和淘汰不良基因型。分子標(biāo)記輔助技術(shù)使抗逆育種流程趨于精準(zhǔn)，但仍離不開逆境鑒定這個環(huán)節(jié)。

初學(xué)育種時，人們很容易用正向思維理解育種流程，而不是像分層過篩一樣的負(fù)向淘汰過程，導(dǎo)致育種的邏輯性模糊。經(jīng)驗育種以大海撈針的方式作目測選擇，受太多不可控因素干擾，沒有人能夠重復(fù)地選育出優(yōu)良基因型。逆境篩選屬于負(fù)向淘汰，是基于數(shù)量遺傳學(xué)原理和數(shù)理統(tǒng)計方法的邏輯過程；而基于經(jīng)驗的目測選擇具有明顯的不連貫性，基本上不理會那些浩如煙海的試驗數(shù)據(jù)對育種決策的主導(dǎo)作用。

作物育種大多數(shù)情況是針對復(fù)雜數(shù)量性狀的識別、淘汰與選擇，這類性狀遺傳力不高，基于經(jīng)驗的目測選擇，經(jīng)常效率很低或無效。于是，復(fù)雜性狀的遺傳方差和選擇強(qiáng)度就決定了選擇響應(yīng)和育種效率。許多因素影響選擇響應(yīng)，但逆境篩選和配合力測驗無疑是可操作和可重復(fù)的邏輯過程。

基于經(jīng)驗對性狀作目測選擇常常忽視數(shù)據(jù)分析，很難從龐大的分離群體中識別優(yōu)良基因型，育種取得成功只能依靠豐富的個人經(jīng)驗和上帝的恩賜，經(jīng)驗與“上帝”均作用于種質(zhì)。逆境篩選則是盡可能把隱藏的“殺手”基因和不良基因型暴露出來，以分層過篩的方式批量淘汰掉，剩下的就是過五關(guān)斬六將、出類拔萃的優(yōu)良基因型。這樣做至少縮小了成功范圍，容易抓住優(yōu)良基因型。

育種者的個人經(jīng)驗應(yīng)當(dāng)在逆境篩選和數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上發(fā)揮“翻譯”作用。通常育種經(jīng)驗的作用是在理論指導(dǎo)下合理設(shè)計篩選條件，“篩子”選得不好，選擇差就不靈敏，選擇效率就大打折扣。

商業(yè)育種的核心是逆境篩選和配合力測驗，它們逐漸成為育種選擇的主要動力。選擇與淘汰的基礎(chǔ)都是數(shù)據(jù)。玉米育種的核心是配合力，選育二環(huán)系的早代主要是測驗一般配合力，中高代便過渡到測驗特殊配合力。這就決定了基于個人經(jīng)驗的常規(guī)育種越來越?jīng)]有競爭力，越來越被邊緣化?？蒲袡C(jī)構(gòu)如果不能施行大規(guī)?？鼓婧Y選和配合力測驗，在常規(guī)育種領(lǐng)域的萎縮就屬必然。

一些管理者不理解玉米品種測試與G×E的關(guān)系和理論基礎(chǔ)，用落后的試驗設(shè)計和統(tǒng)計方法掩蓋優(yōu)良基因型，用粗糙的完全區(qū)組試驗取代精細(xì)的α-Lattice設(shè)計。品種試驗密度長期偏低，回避逆境以及過度田間管理等，都降低了試驗的靈敏度和可靠性，基本上施行逆向淘汰，否決了許多生產(chǎn)急需、農(nóng)民歡迎的優(yōu)良基因型。逆向淘汰把目測選擇的缺陷推到極致，其主要危害是壓抑創(chuàng)新積極性。如果重新審視以往的試驗數(shù)據(jù)，或重新計算、分析，就能發(fā)現(xiàn)改進(jìn)試驗方法的線索。遺憾的是，沒有人愿意這么做?？茖W(xué)研究是反復(fù)試錯和糾錯的過程。

高密度只是抗逆育種的第一個突破口，與之相匹配的還有控制肥料和灌溉，利用高溫、低溫、陰雨寡照、土壤逆境（低氮、水漬、酸性、鹽堿）等各種不良條件，都可能成為抗逆育種的備擇手段。

“超級”育種的誤區(qū)之一，就在于倡導(dǎo)人為制造的“超高產(chǎn)”土壤、水肥和管理條件，然后選育自交系和評估雜交種，這與商業(yè)育種的理念、方向和技術(shù)路線背道而馳。即使育成品種，投入產(chǎn)出效率也很低，不是商業(yè)育種的路數(shù)。各地的品種區(qū)域試驗普遍存在類似現(xiàn)象，今后應(yīng)堅決杜絕。

作為商業(yè)育種，培育的新品種必須適應(yīng)復(fù)雜的生產(chǎn)條件，這應(yīng)該是育種目標(biāo)的一部分，但面對復(fù)雜的人文環(huán)境，玉米科技界搞成利益至上，玩弄學(xué)術(shù)、阻撓改革、壓抑創(chuàng)新，不得不通過抗逆育種策略，盡量使培育的新品種適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和耕作制度的變革。今后，隨著現(xiàn)代育種知識的普及和錯誤育種思路被邊緣化，不需要再兜圈子，可以直截了當(dāng)?shù)卣f，抗逆育種不僅是策略，也是目標(biāo)。

育種原理是在遺傳方差范圍內(nèi)盡可能擴(kuò)大選擇差，既提高選擇強(qiáng)度和可靠性，同時利用G×E效應(yīng)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良基因型。商業(yè)育種需要關(guān)注和強(qiáng)化G×E效應(yīng)。品種試驗和審定方法須遵循科學(xué)原理，不要長期停留在入門階段的知識水平。

2淡化經(jīng)驗育種！

現(xiàn)在還需不需要正面選擇呢？可以需要。基于經(jīng)驗育種的正面選擇只是商業(yè)育種的輔助手段，不是基本架構(gòu)。在我國，基于經(jīng)驗的目測選擇一直是作物育種的主流方法，科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)概莫如此。這反映了當(dāng)前我國種業(yè)和主要農(nóng)作物育種的實際水準(zhǔn)。

種業(yè)發(fā)展需優(yōu)先調(diào)整育種方向，以適應(yīng)現(xiàn)代耕作制度變革對技術(shù)進(jìn)步的新要求。當(dāng)前的難點或分歧在于推廣現(xiàn)代商業(yè)育種的技術(shù)路線，并落實到種質(zhì)改良與創(chuàng)新。這不但推動技術(shù)路線轉(zhuǎn)型，還需建立基于數(shù)據(jù)分析的現(xiàn)代育種流程管理。

那么，如何認(rèn)識育種“經(jīng)驗”的屬性？

經(jīng)驗（art）育種和流程（pipeline）育種管理各有利弊。經(jīng)驗育種一旦成功，在個體水平上的投入產(chǎn)出效率會很高，但社會層面的研發(fā)投入產(chǎn)出效率卻比較低。封閉運(yùn)作的大企業(yè)不敢把億萬資本和市場命運(yùn)寄托在不確定的經(jīng)驗育種上。應(yīng)該采取經(jīng)驗育種還是流程管理，取決于社會發(fā)展水平，更取決于市場化程度和知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)制度。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平很低的時候，社會治理者通常利用經(jīng)驗育種，而以資本為特征的商業(yè)育種只能采取封閉的流程管理，經(jīng)驗育種會越來越邊緣化。

在現(xiàn)代商業(yè)育種流程中，“經(jīng)驗”只是數(shù)據(jù)的“翻譯”工具，即把紛繁復(fù)雜的試驗數(shù)據(jù)“翻譯”成語言文字，用以描述品種特征。沒有經(jīng)驗也能根據(jù)理論對數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋，但經(jīng)驗豐富的育種者會把數(shù)據(jù)“翻譯”得更完美，使品種更容易被農(nóng)民和經(jīng)銷商接受，或者延長品種的經(jīng)濟(jì)壽命。

品種只是一個龐大商業(yè)育種系統(tǒng)集體制造的產(chǎn)品，絕非育種者個人“經(jīng)驗”的結(jié)晶，因而現(xiàn)代育種在本質(zhì)上是基于數(shù)據(jù)管理的流程（pipeline）育種。

育種者的個人經(jīng)驗沒有外延性，如果一定要外延，多半會發(fā)生誤導(dǎo)，而且束縛創(chuàng)新思維。面對種質(zhì)的持續(xù)改良、積累和復(fù)雜的環(huán)境效應(yīng)，所有經(jīng)驗育種都不可復(fù)制、不可外延，這是因為育種者個人頭腦中的數(shù)據(jù)庫容量非常有限，越來越難以勝任海量數(shù)據(jù)的分析、存儲和檢索功能；同時，商業(yè)育種是優(yōu)良等位基因的累積過程，越來越依賴流程管理。這兩大原因決定了經(jīng)驗育種不可傳承。任何成功都不可復(fù)制，不但“弟子們”無法傳承，連取得一次成功的育種者自己都不能再復(fù)制第二個成功。這是我國農(nóng)作物育種一直處于不可持續(xù)狀態(tài)的根本原因。作為企業(yè)管理者，在創(chuàng)業(yè)初期階段可以利用，但不要指望傳承經(jīng)驗育種，也不要指望靠著經(jīng)驗就可以“傳幫帶”出一只有競爭力的研發(fā)隊伍。

企業(yè)育種者不管懂不懂?dāng)?shù)量遺傳學(xué)，都必須融入產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈（流水線）。這就意味著復(fù)雜得令人頭腦發(fā)脹的數(shù)量遺傳學(xué)理論、眼花繚亂的統(tǒng)計學(xué)技術(shù)和高度專業(yè)化的分子育種程序都已經(jīng)融入現(xiàn)代育種的流程管理，于是所有個人經(jīng)驗都被淡化和局限于很小范圍內(nèi)，至于融入pipeline的每一個育種者懂不懂?dāng)?shù)量遺傳學(xué)便不重要了。但作為育種管理者和領(lǐng)頭人，只有懂得數(shù)量遺傳學(xué)和統(tǒng)計學(xué)原理，才能設(shè)計商業(yè)育種流程和組織人才。

經(jīng)驗育種者很難理解和駕馭龐大的商業(yè)育種系統(tǒng)。有實力的企業(yè)需從國外引進(jìn)懂?dāng)?shù)量遺傳學(xué)、信息管理、生物技術(shù)銜接和熟悉商業(yè)育種的高端人才。中青年科技人員應(yīng)盡可能學(xué)習(xí)數(shù)量遺傳學(xué)知識，并用來改造自己的世界觀和方法論，徹底改變過去二三十年流行的錯誤育種理念、方向和技術(shù)路線。

實事求是地面對當(dāng)今國內(nèi)育種面臨的內(nèi)外壓力和機(jī)遇，可適當(dāng)遷就經(jīng)驗育種，但這不是拒絕數(shù)量遺傳學(xué)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈（pipeline）的借口。經(jīng)驗育種也許還算是當(dāng)今一些企業(yè)殘存的優(yōu)勢。既然國內(nèi)企業(yè)與跨國公司的實力較量總體處于劣勢，那就要避免硬碰硬，躲開跨國公司的長處，充分發(fā)揮我們的優(yōu)勢，哪怕這個優(yōu)勢只是暫時的。在學(xué)習(xí)跨國公司育種理論、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈管理理念的基礎(chǔ)上，可靈活發(fā)揮經(jīng)驗育種的補(bǔ)充作用。

雖然經(jīng)驗育種越來越?jīng)]有競爭力，但目前可以運(yùn)用現(xiàn)代育種理論對經(jīng)驗育種進(jìn)行改造，使經(jīng)驗融入產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈。換言之，現(xiàn)代育種理論和技術(shù)路線是基礎(chǔ)，經(jīng)驗是補(bǔ)充，并在適當(dāng)?shù)臅r候提升到現(xiàn)代育種流程管理。

舉個例子，曾經(jīng)是國內(nèi)玉米育種實力最強(qiáng)、種質(zhì)資源最豐富的某公司，聘用了一些從科研機(jī)構(gòu)退下來的育種者，在各地廣設(shè)育種站，但沒有接受現(xiàn)代育種理念和及時轉(zhuǎn)型。那家公司沒有在可控的范圍內(nèi)主動建立商業(yè)育種的理論、方向和技術(shù)路線，沒有用商業(yè)育種的流程管理去規(guī)范和提升分散在全國各地的經(jīng)驗育種。這樣的企業(yè)沒有可持續(xù)性，其育種方向、理念和技術(shù)路線都沒有外延性。

當(dāng)前，跨國公司的常規(guī)育種效率和生物技術(shù)盈利模式都嚴(yán)重下滑?？鐕粳F(xiàn)在遇到的危機(jī)恰恰是被過去的成功經(jīng)驗所羈絆，公司內(nèi)部復(fù)雜而缺少靈性的官僚化流程管理和過分強(qiáng)調(diào)無可辯駁的數(shù)據(jù)恰恰束縛了人的創(chuàng)新積極性。在這種情況下，國內(nèi)企業(yè)改造育種管理模式，對提升技術(shù)競爭能力和實現(xiàn)民族種業(yè)的快速崛起就顯得尤為重要。

筆者不鼓勵經(jīng)驗育種，只是因為跨國公司陷入困境，使我們在低水平下獲得暫時的有利時機(jī)來調(diào)整自己，既鼓勵有實力的企業(yè)學(xué)習(xí)跨國公司成熟的管理理念和育種理論，也要利用一下我們自己的暫時優(yōu)勢，對經(jīng)驗育種起到補(bǔ)充作用。

問題在于許多人只相信自己的經(jīng)驗和眼睛，不相信自己理解不了和把握不住的數(shù)據(jù)，認(rèn)識不到數(shù)量遺傳學(xué)的魅力和對作物育種的指導(dǎo)意義，甚至否認(rèn)數(shù)量遺傳學(xué)原理的客觀存在。今后，只能繞開這些阻力，直接勸導(dǎo)青年育種者學(xué)習(xí)數(shù)量遺傳學(xué)知識，并改造自己的世界觀和方法論。未來的商業(yè)育種只能靠現(xiàn)在的青年人去打開一片新天地，與跨國公司競爭。

中國種業(yè)不能總是用技巧去應(yīng)對來自跨國公司的先進(jìn)生產(chǎn)力和制度性挑戰(zhàn)，需要培養(yǎng)一大批優(yōu)秀的育種科技人才。農(nóng)業(yè)高等教育和科研機(jī)構(gòu)沒有去改變數(shù)量遺傳學(xué)和育種理論落后被動局面的愿望，青年育種者應(yīng)從職業(yè)生涯考慮，趁著年輕自學(xué)成才，學(xué)習(xí)有用的理論知識和技能，爭取成為優(yōu)秀的育種帶頭人。

3改革開路！

新修訂的《種子法》保留了審定制度，就難免繼續(xù)壓制創(chuàng)新。品種試驗和審定過程中曾經(jīng)發(fā)生大量低層次腐敗現(xiàn)象，是打擊創(chuàng)新的一股不小的力量。由于尋租空間的客觀存在，反腐敗和反不正之風(fēng)將成為管理部門的長期任務(wù)，切記不可放松。制定一套嚴(yán)密復(fù)雜的品種審定管理辦法，或許腐敗會有所收斂，但仍可能換個領(lǐng)域以更難對付的方式死灰復(fù)燃。而打壓創(chuàng)新積極性則變得更加反復(fù)無常和難以抗?fàn)帯Ｈ舾瘮∨c打壓創(chuàng)新“巧妙”結(jié)合，企業(yè)的生存和發(fā)展空間就更狹小了。

我們把種業(yè)定位于戰(zhàn)略性核心產(chǎn)業(yè)，國外種業(yè)卻已進(jìn)入衰落期，這反映了國內(nèi)種業(yè)尚處于上升發(fā)展階段。企業(yè)要抓住機(jī)遇，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式。人們最容易想到創(chuàng)新，但每一次創(chuàng)新總是擦肩而過。最近跨國種業(yè)巨頭陷入困境，顯現(xiàn)出全球經(jīng)濟(jì)下滑的巨大破壞力和種業(yè)失去創(chuàng)新點的不良征兆。這種局面會持續(xù)很長時間，但對我們有利的“窗口期”未必很長，一些企業(yè)遲早會意識到自己的機(jī)遇，認(rèn)識早的會想方設(shè)法越過別人頭頂去搶奪資源，而認(rèn)識晚的就錯過了機(jī)會，甚至連被兼并的可能性都沒有。

找不到創(chuàng)新點，跨國公司遭遇的效率下降和產(chǎn)業(yè)萎縮便很難徹底扭轉(zhuǎn)。中國種業(yè)正在上升，但我們有沒有那么大的胃口 “吃掉”它們，這是個現(xiàn)實問題。能否抓住機(jī)遇，10年內(nèi)必須見分曉。同時，全行業(yè)持續(xù)面臨壓縮產(chǎn)能和去庫存的巨大壓力。生死攸關(guān)，兩三年內(nèi)見分曉。

新修訂的《種子法》沒有完全消除壓制創(chuàng)新的主要障礙，現(xiàn)在還看不出管理部門有什么特殊辦法能夠繞開法律羈絆，激發(fā)和引導(dǎo)種業(yè)的創(chuàng)新動力，以及如何利用破產(chǎn)浪潮引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)兼并重組，引導(dǎo)優(yōu)勢企業(yè)發(fā)展。

新《種子法》需要管理部門“靈活對待”品種審定和時刻提防腐敗肆虐，但背離了市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律，品種管理就難免會生出許多是非，縱有三頭六臂也難于應(yīng)付，而腐敗也將防不勝防。不管怎么努力干，都會怨聲載道，隨著現(xiàn)行法律越來越行不通，管理部門自己就會提出重修《種子法》。到那時，中國種業(yè)或許就有救了。在這之前，管理部門只能處處被動，還免不了被人詬病。

不管什么規(guī)模和性質(zhì)的企業(yè)，都要想方設(shè)法在法律和體制的框架下，尋找有利于企業(yè)生存和發(fā)展的道路。第一，正確認(rèn)識資本的力量，最大限度發(fā)揮資金的正效應(yīng)。第二，重新規(guī)劃研發(fā)投入，防止負(fù)效應(yīng)。第三，壓產(chǎn)能不猶豫，去庫存要堅決。第四，對轉(zhuǎn)基因和其他先進(jìn)技術(shù)早做預(yù)案，采取合理的發(fā)展思路。第五，避免卷入腐敗和不正之風(fēng)，包括轉(zhuǎn)基因丑聞。