農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“三品一標(biāo)”專家系列解讀之三品種培優(yōu)
——促進(jìn)蔬菜產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的新目標(biāo)

汪精磊 胡天華 魏慶鎮(zhèn) 包崇來(lái)

（浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，浙江杭州 310000）

我國(guó)是世界上最大的蔬菜生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)種業(yè)的科技創(chuàng)新和優(yōu)良品種的支撐。圍繞2022 年9 月農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的《農(nóng)業(yè)品種培優(yōu)實(shí)施方案（2022—2025 年）》，在梳理蔬菜種業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從種質(zhì)資源、育種創(chuàng)新、種子基地和市場(chǎng)環(huán)境四個(gè)方面闡述了蔬菜種業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，分析存在的問(wèn)題和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，提出了蔬菜品種培優(yōu)的措施建議，為促進(jìn)蔬菜產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供重要理論支撐和參考依據(jù)。

蔬菜產(chǎn)業(yè)已成為我國(guó)種植業(yè)中第一大產(chǎn)業(yè)，蔬菜產(chǎn)業(yè)占用10%的農(nóng)業(yè)土地，貢獻(xiàn)了種植業(yè)近40%的產(chǎn)值，在脫貧攻堅(jiān)、鄉(xiāng)村振興及滿足人民不斷提高的生活水平需求中發(fā)揮了重要作用。我國(guó)作為蔬菜生產(chǎn)和銷售大國(guó)，蔬菜種子需求量巨大，種業(yè)對(duì)蔬菜產(chǎn)業(yè)科技進(jìn)步的貢獻(xiàn)率占比達(dá)到40%（于拴倉(cāng)和蘇同兵，2022）。中央全面深化改革會(huì)第二十次會(huì)議審議通過(guò)《種業(yè)振興行動(dòng)方案》，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，種子是基礎(chǔ)，要把種源安全提升到關(guān)系國(guó)家安全的戰(zhàn)略高度，集中力量破難題、補(bǔ)短板、強(qiáng)優(yōu)勢(shì)、控風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)種業(yè)科技自立自強(qiáng)、種源自主可控。

2021 年中央一號(hào)文件提出了“推動(dòng)品種培優(yōu)、品質(zhì)提升、品牌打造和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)”新“三品一標(biāo)”的概念，新“三品一標(biāo)”中將“品種培優(yōu)”放在了首位，充分體現(xiàn)了種業(yè)是農(nóng)業(yè)的核心所在，是重中之重。2022 年9 月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布了《農(nóng)業(yè)品種培優(yōu)實(shí)施方案（2022—2025 年）》（以下簡(jiǎn)稱《方案》）?！斗桨浮窂姆N質(zhì)資源、育種創(chuàng)新、種子基地和市場(chǎng)環(huán)境4 個(gè)方面闡述了農(nóng)業(yè)品種培優(yōu)的目標(biāo)和任務(wù)，為蔬菜種業(yè)的發(fā)展指明了方向。本文將從這4 個(gè)方面闡述蔬菜“品種培優(yōu)”需要解決的問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展方向。

1 蔬菜種質(zhì)資源保護(hù)與利用

種質(zhì)資源是重要品種創(chuàng)新的基因庫(kù)，是促進(jìn)現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展和農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的重要物質(zhì)基礎(chǔ)?！斗桨浮分忻鞔_提出，到2025 年，要全面完成種質(zhì)資源普查，基本構(gòu)建資源保護(hù)利用體系，創(chuàng)制挖掘一批優(yōu)異種質(zhì)資源。

1.1 種質(zhì)資源收集

我國(guó)從20 世紀(jì)60 年代開(kāi)始開(kāi)展蔬菜種質(zhì)資源的收集、鑒定和挖掘工作。目前，國(guó)家種質(zhì)資源庫(kù)中保存蔬菜資源逾4 萬(wàn)份，對(duì)蔬菜新品種選育起到了重要作用。近年來(lái)，第三次全國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動(dòng)陸續(xù)在各省展開(kāi)，加大了對(duì)地方品種、培育品種和引進(jìn)品種的普查力度，搶救性收集了一批珍貴、稀有、瀕危資源，并發(fā)現(xiàn)、鑒定和評(píng)估了一批特色優(yōu)質(zhì)高效的新資源，我國(guó)蔬菜種質(zhì)資源收集工作取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，雖然我國(guó)擁有的蔬菜種質(zhì)資源數(shù)量接近國(guó)外，種質(zhì)資源豐富，但包含的國(guó)外資源不足25%，尤其是起源于國(guó)外的番茄、菠菜等，其遺傳基礎(chǔ)極為狹窄（陽(yáng)文龍和李錫香，2019；張德純和徐東輝，2022）。以美國(guó)為代表的西方各國(guó)已將遺傳資源全球收集作為國(guó)家戰(zhàn)略，并制定法規(guī)控制核心資源的輸出，加大了我國(guó)對(duì)全球資源收集的難度。為改變這一狀況，應(yīng)收集、引進(jìn)國(guó)外蔬菜優(yōu)良種質(zhì)，加強(qiáng)種質(zhì)資源庫(kù)（場(chǎng)、區(qū)、圃）建設(shè)，在適宜區(qū)域建設(shè)一批蔬菜良種繁育基地。

1.2 種質(zhì)資源鑒定

鑒定評(píng)價(jià)是挖掘、創(chuàng)制和利用種質(zhì)資源的前提。蔬菜種質(zhì)資源的鑒定評(píng)價(jià)包括形態(tài)特征、農(nóng)藝性狀、熟性、抗病性、抗逆性、品質(zhì)等表型性狀，“十三五”期間盡管開(kāi)展了主要蔬菜種質(zhì)資源表型鑒定，但多以傳統(tǒng)的人工測(cè)量方法為主，通量低、準(zhǔn)確度差。因此，應(yīng)開(kāi)發(fā)智能表型鑒定技術(shù)，提高鑒定通量和精準(zhǔn)度。此外，蔬菜作物的品質(zhì)性狀包括外觀、質(zhì)地、氣味和滋味特性等，傳統(tǒng)的鑒定方法多以感官鑒定為主，鑒定結(jié)果難以量化，可靠性較差；應(yīng)加快理化鑒定方法、技術(shù)的研發(fā)，確定控制蔬菜關(guān)鍵性狀的因子，開(kāi)發(fā)基于儀器的高通量精準(zhǔn)品質(zhì)鑒定技術(shù)。

隨著分子技術(shù)及測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，蔬菜種質(zhì)資源的鑒定評(píng)價(jià)從早期的表型性狀鑒定發(fā)展到分子水平的基因型鑒定。多個(gè)研究對(duì)蔬菜核心種質(zhì)資源表型和基因型進(jìn)行了深入的鑒定分析，挖掘了黃瓜、番茄、白菜、菜豆、辣椒等多種作物多個(gè)性狀控制基因或等位位點(diǎn)。測(cè)序技術(shù)在鑒定優(yōu)異性狀成因的同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)蔬菜作物優(yōu)異資源的挖掘和保護(hù)向基因資源的轉(zhuǎn)變奠定了基礎(chǔ)。

1.3 優(yōu)異基因挖掘

現(xiàn)代育成品種需要從種質(zhì)資源中挖掘優(yōu)異資源/基因用于品種改良。早期的蔬菜優(yōu)異資源挖掘主要是通過(guò)表型選擇。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，分子標(biāo)記、測(cè)序技術(shù)已廣泛應(yīng)用于基因挖掘工作中。近年來(lái)，不同單位利用表型遺傳分析、分子標(biāo)記和定位、變異組和轉(zhuǎn)錄組分析等，挖掘了一批控制生長(zhǎng)發(fā)育、抗病抗逆、品質(zhì)等重要性狀的關(guān)鍵基因（曾美娟 等，2021）。如挖掘了在番茄中控制風(fēng)味的基因（Zhu et al.，2018），十字花科蔬菜白菜、甘藍(lán)、蘿卜中控制抽薹的基因（汪精磊 等，2015），黃瓜中控制皮色、瓜長(zhǎng)的基因（Zhang et al.，2012）等。這些基因?qū)⒋蟠笸苿?dòng)蔬菜由傳統(tǒng)育種向高效、定向的分子設(shè)計(jì)育種轉(zhuǎn)變。但多組學(xué)新技術(shù)在蔬菜上應(yīng)用尚有限，深入挖掘較少，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的優(yōu)異基因仍舊缺乏。應(yīng)從生產(chǎn)的迫切需求和具有重要潛在利用價(jià)值的種質(zhì)入手，加強(qiáng)多組學(xué)技術(shù)在基因挖掘中的應(yīng)用，充分利用生物信息學(xué)工具挖掘優(yōu)異基因，以進(jìn)一步釋放蔬菜種質(zhì)資源的利用價(jià)值。

2 蔬菜新品種自主創(chuàng)新

2.1 突破關(guān)鍵育種技術(shù)，提升原始創(chuàng)新能力

種業(yè)競(jìng)爭(zhēng)本質(zhì)上是原始創(chuàng)新能力的競(jìng)爭(zhēng)?！斗桨浮分忻鞔_提出，選育一批具有“自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)”的品種，其關(guān)鍵在于育種技術(shù)的突破和創(chuàng)新。隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展，蔬菜生物育種技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。蔬菜育種已從早期的基于經(jīng)驗(yàn)和傳統(tǒng)遺傳學(xué)的育種時(shí)代發(fā)展到分子育種階段，并積極探索基于基因工程、人工智能等技術(shù)融合發(fā)展為標(biāo)志的新一輪育種技術(shù)。

我國(guó)在分子標(biāo)記輔助選擇育種技術(shù)研究方面進(jìn)展迅速，特別是隨著我國(guó)完成了黃瓜、番茄、西瓜、大白菜、甘藍(lán)等蔬菜作物的全基因組測(cè)序，獲得了海量的數(shù)據(jù)。在基因組學(xué)研究基礎(chǔ)上，定位克隆了馬鈴薯熟性、抗晚疫病，番茄抗白粉病，黃瓜苦味、抗霜霉病等重要抗性和品質(zhì)相關(guān)的基因/QTL 200余個(gè)，開(kāi)發(fā)了實(shí)用分子標(biāo)記100 余個(gè)，并建立了分子標(biāo)記輔助育種體系（李廣存 等，2022）。

以CRISPR/Cas 為代表的基因編輯技術(shù)為蔬菜作物實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效、省時(shí)、省力和安全的種質(zhì)創(chuàng)新提供了新的機(jī)遇。我國(guó)已經(jīng)在番茄、甘藍(lán)、白菜、黃瓜、西瓜、南瓜等多種蔬菜作物上實(shí)現(xiàn)基因編輯（唐笑 等，2022）。此外，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在多種作物上較成熟，目前轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)入田間試驗(yàn)階段的蔬菜作物有番茄、黃瓜、甜瓜、南瓜、甜玉米等。雖然基因工程技術(shù)在部分蔬菜作物上取得了較快發(fā)展，但在一些蔬菜中還存在缺乏適用于多種基因型的高效遺傳轉(zhuǎn)化體系，以及缺少可用于編輯的功能基因等亟需解決的問(wèn)題。因此，建立各種蔬菜遺傳轉(zhuǎn)化體系，探索不依賴于組織培養(yǎng)的轉(zhuǎn)基因途徑，是蔬菜作物基因編輯技術(shù)廣泛應(yīng)用的研究方向。

智能育種是基于作物表型、遺傳和分子的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，通過(guò)人工智能技術(shù)設(shè)計(jì)最佳育種方案，進(jìn)而定向、高效培育新品種，目前僅在番茄等少數(shù)蔬菜作物中有所探索。

2.2 構(gòu)建高效育種體系，培育符合市場(chǎng)需求的新品種

我國(guó)主要蔬菜種類的品種良種覆蓋率達(dá)90%以上，良種對(duì)蔬菜產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)率為40%，與發(fā)達(dá)國(guó)家良種的貢獻(xiàn)率普遍在70%以上仍有較大差距（解沛 等，2022）。以北京新3 號(hào)系列大白菜，中甘系列甘藍(lán)，中椒、京甜系列辣椒，津優(yōu)、中農(nóng)系列黃瓜，京葫系列西葫蘆，京欣、華欣系列西瓜等為代表的優(yōu)良品種，占據(jù)了國(guó)內(nèi)蔬菜市場(chǎng)主導(dǎo)地位（王立浩等，2016）。但部分高端蔬菜品種，如青花菜、胡蘿卜、菠菜、洋蔥等的良種對(duì)國(guó)外依存度高達(dá)85%以上（佟屏亞，2021）。目前我國(guó)蔬菜種子進(jìn)口量仍遠(yuǎn)超出口，進(jìn)出口貿(mào)易逆差也在逐年增加（石鑫巖，2022）。因此，迫切需要突破“卡脖子”難題，綜合運(yùn)用現(xiàn)代育種技術(shù)，培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗病抗逆的品種，滿足市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

《方案》中提出，選育一批具有“優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、抗病抗逆、適宜機(jī)械化作業(yè)等”的品種，為蔬菜新品種選育指明了新的方向。“高產(chǎn)”一直以來(lái)是蔬菜育種的重要目標(biāo)性狀，從20 世紀(jì)70 年代開(kāi)始，雜種優(yōu)勢(shì)利用成為培育高產(chǎn)蔬菜作物的重要育種途徑?？共∮N在“六五”“七五”中列入國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目；從“八五”開(kāi)始，“優(yōu)質(zhì)”已列為蔬菜育種的目標(biāo)之一，這一時(shí)期培育的蔬菜新品種，除高產(chǎn)、抗病抗逆外，多項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)也都有很大提升（方智遠(yuǎn)，2017）。近年來(lái)，隨著勞動(dòng)力成本的急劇上升，生產(chǎn)上急需適合機(jī)械化生產(chǎn)的蔬菜品種?，F(xiàn)有的品種和生產(chǎn)技術(shù)不適合機(jī)械化生產(chǎn)，因此需要重點(diǎn)圍繞蔬菜生產(chǎn)用工量大的環(huán)節(jié)，大力培育推廣適宜機(jī)械化生產(chǎn)的優(yōu)良品種，并開(kāi)展農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝融合創(chuàng)新。

3 建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)的良種繁育基地

蔬菜良種繁育是種業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的重要部分，也是連接種業(yè)創(chuàng)新和市場(chǎng)銷售的重要橋梁。《方案》提出，種業(yè)良種繁育體系更加健全，現(xiàn)代化水平明顯提高，全面提升國(guó)家農(nóng)業(yè)供種保障水平。目前，經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部認(rèn)定的國(guó)家級(jí)育制種基地中，蔬菜類（含西甜瓜）區(qū)域性良種繁育基地共24 個(gè)。認(rèn)定結(jié)果表明，我國(guó)蔬菜良種繁育基地形成了三大優(yōu)勢(shì)區(qū)域：西北（甘肅、新疆、寧夏）制種優(yōu)勢(shì)區(qū)、河南濟(jì)源十字花科蔬菜制種優(yōu)勢(shì)區(qū)和山東蔬菜種苗生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)區(qū)（張鳳蘭，2022）。但我國(guó)生產(chǎn)的蔬菜種子在質(zhì)量上還是與國(guó)外存在差距，國(guó)外企業(yè)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雜交種種子的遺傳質(zhì)量、商品質(zhì)量、健康質(zhì)量高，且價(jià)格普遍高出國(guó)產(chǎn)品種5～10 倍。應(yīng)加強(qiáng)已認(rèn)定的區(qū)域性制種基地或制種大縣的種子生產(chǎn)能力建設(shè)，發(fā)展建設(shè)適合不同蔬菜制種的生產(chǎn)基地，按照規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化、集約化、機(jī)械化、信息化的要求建設(shè)高質(zhì)量繁種基地，并嚴(yán)格控制種子的生產(chǎn)、檢測(cè)、精選、加工和包裝等環(huán)節(jié)。

4 標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)

我國(guó)蔬菜種子生產(chǎn)企業(yè)約有4 000 家，其中，育繁推一體化、經(jīng)營(yíng)有效區(qū)域?yàn)槿珖?guó)的蔬菜種子企業(yè)有40 家，蔬菜種業(yè)總產(chǎn)值在400 億元以上（丁海鳳 等，2020；王志丹 等，2021）。我國(guó)蔬菜種業(yè)相關(guān)企業(yè)數(shù)量多，但龍頭企業(yè)少，大部分企業(yè)研發(fā)能力弱，加之種業(yè)行業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)環(huán)境差，產(chǎn)權(quán)保護(hù)取證難、查處難，抑制了企業(yè)研發(fā)投入的積極性。因此，加快我國(guó)蔬菜種業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系建設(shè)迫在眉睫。

目前，我國(guó)現(xiàn)行有效的蔬菜種業(yè)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)20 項(xiàng)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃10 項(xiàng)（2 項(xiàng)為新制定、8 項(xiàng)為修訂），行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)15 項(xiàng)，地方標(biāo)準(zhǔn)152 項(xiàng)（安潔等，2022）。雖然現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)在蔬菜種業(yè)發(fā)展中起到引領(lǐng)作用，但仍然存在較多問(wèn)題：一是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)目少，對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈和作物種類覆蓋不全，如西葫蘆、南瓜、秋葵等作物種子質(zhì)量缺乏標(biāo)準(zhǔn)；二是標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)齡長(zhǎng)，不能滿足市場(chǎng)發(fā)展需求，2014 年后未發(fā)布過(guò)重要的蔬菜種子標(biāo)準(zhǔn)；三是部分標(biāo)準(zhǔn)交叉矛盾，如西葫蘆和絲瓜等作物，在不同地方標(biāo)準(zhǔn)中指標(biāo)要求不同。因此，應(yīng)加快蔬菜種業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定和更新，補(bǔ)充或增加現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中缺少的作物，并對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)交叉重復(fù)的內(nèi)容進(jìn)行修訂（安潔 等，2022）。

知識(shí)產(chǎn)權(quán)是促進(jìn)種業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的加速器?！斗桨浮穼⒅R(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)作為種業(yè)治理體制機(jī)制完善的重點(diǎn)。目前我國(guó)蔬菜新品種保護(hù)存在問(wèn)題較多：一是侵權(quán)現(xiàn)象嚴(yán)重，由于蔬菜親本繁殖材料容易獲取，維權(quán)難度大，加上利潤(rùn)空間大，導(dǎo)致套牌、同物異名，甚至盜取親本、從繁種農(nóng)戶手上高價(jià)套購(gòu)等現(xiàn)象嚴(yán)重；二是派生性、相似性、同質(zhì)化程度較高，致使企業(yè)創(chuàng)新積極性下降，競(jìng)爭(zhēng)力差；三是維權(quán)成本高，新品種保護(hù)體系建設(shè)有待健全。因此應(yīng)縮短植物新品種權(quán)申請(qǐng)周期，并對(duì)審查期間的品種提供暫時(shí)性保護(hù)；加大侵權(quán)處罰力度，明確行政主體責(zé)任，提高行政執(zhí)法效率；營(yíng)造依法維權(quán)的良好氛圍（畢文停和孫日飛，2020；阿布都克尤木·阿不都熱孜克 等，2022）。從而切實(shí)提高知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)效果，實(shí)現(xiàn)從種質(zhì)資源、親本到品種的全產(chǎn)業(yè)鏈保護(hù)。