探秘農(nóng)業(yè) “芯片”

“種地不選種，累死落個(gè)空”“好種多打糧”“千算萬算，不如良種合算”……一句句樸素而直白的農(nóng)諺道出一粒小小的種子如何承載糧食安全這一“國之大者”。

種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”。當(dāng)良種與土地相遇，豐收的希望便開始孕育。為了讓田疇沃野處處升騰起這份希望，無數(shù)育種工作者在田壟間揮汗如雨、在實(shí)驗(yàn)室埋頭苦干。

國家級(jí)種質(zhì)庫——種子的“諾亞方舟”

如果說“種子是農(nóng)業(yè)的‘芯片’”，那么種質(zhì)資源則是“芯片的芯片”。沒有種質(zhì)資源，農(nóng)業(yè)育種創(chuàng)新將成為無源之水。

“這種‘珍珠玉米’是一個(gè)珍貴的地方品種，至少有100年歷史。經(jīng)過鑒定，爆米花率達(dá)到99%以上，粒粒都能爆開，品相優(yōu)于當(dāng)前主流品種，極具開發(fā)價(jià)值，能夠保留下來是非常小概率的事件！”中國科學(xué)院院士錢前說。

山西翼城老農(nóng)劉懷智是“珍珠玉米”的資源持有者，看似不起眼的小粒玉米整個(gè)翼城只有他家還在種，產(chǎn)量不高，格外“嬌氣”，卻讓第三次全國農(nóng)作物種質(zhì)資源普查的科研人員如獲至寶。

如今，瀕臨消失的“珍珠玉米”種子有了安全的家——2021年9月，國家作物種質(zhì)庫（下簡稱“國家種質(zhì)庫”）新庫在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院建成，并投入試運(yùn)行。作為全球單體量最大、保存能力最強(qiáng)的國家級(jí)種質(zhì)庫，這里可以收藏各類珍貴的農(nóng)作物種子等品種資源150萬份，貯藏壽命最長可達(dá)50年，作為保障糧食安全的戰(zhàn)略資源，堪稱種子的“諾亞方舟”。

是種質(zhì)，不只是種子

種質(zhì)大于種子，這是一個(gè)必須要明確的概念。

毫無疑問，種子承擔(dān)著繁殖的作用。世界上90%的食用農(nóng)作物都要靠種子來種植。那么，剩下的10%呢？那些沒有種子的作物靠什么來“傳宗接代”呢？

“種質(zhì)”概念就能夠?yàn)榇俗鞒鼋獯稹７N質(zhì)資源又被稱為遺傳資源，一般是指生物體能從上一代傳遞給下一代的遺傳物質(zhì)。它當(dāng)然可以是一粒種子，但并不是所有的植物都有種子，比如普通的馬鈴薯。這時(shí)候，種質(zhì)也可能是一枚“果實(shí)”，一個(gè)“芽”，一段“枝條”，一撮“花粉”……它們會(huì)被有選擇地收藏在世界各國的種質(zhì)庫中。

種質(zhì)庫一個(gè)最大的作用就是保護(hù)作物多樣性。它能夠留住那些自然界已經(jīng)消失或者即將消失的作物基因，同時(shí)也能為未來的作物育種提供豐富的基因資源。

或許有人會(huì)覺得這樣的說法太夸張，但事實(shí)上，在全球氣候變化進(jìn)程中，生態(tài)系統(tǒng)有時(shí)候非常脆弱。研究人員認(rèn)為，世界上超40%的植物物種處于滅絕的邊緣。以一個(gè)最通俗的例子來說，袁隆平院士在培育雜交水稻時(shí)，野生稻基因功不可沒，但如果當(dāng)初野生稻種質(zhì)資源沒有被保存下來呢？好在沒有如果。所以，對(duì)于種質(zhì)庫而言，保護(hù)過去就是保護(hù)未來。

“身份貴重”的種質(zhì)資源

怎樣的種質(zhì)資源才能進(jìn)入種質(zhì)庫呢？

它需要有一個(gè)“身份證”。錢前院士曾說，基因特異性是鑒別種質(zhì)資源的重要因素，但也要兼顧它們的“顏值”、個(gè)體大小等諸多方面。以水稻為例，要入庫的水稻種質(zhì)有158個(gè)信息，其中包括從產(chǎn)地到類型等28個(gè)護(hù)照信息和130個(gè)農(nóng)藝性狀信息。而且，一般來說，一年生農(nóng)作物的種質(zhì)資源需經(jīng)過3～5年的鑒別才能決定是否入庫，多年生則需要5～7年。

為什么這么麻煩？因?yàn)橐_定“新來的”和“老住戶”之間真的存在顯著差異，不能去浪費(fèi)種質(zhì)庫的收藏能力。

國家種質(zhì)庫新庫，工作人員小心翼翼地拿取種子

為了把種質(zhì)資源保養(yǎng)好，種質(zhì)庫下足了功夫。從低溫保存、超低溫保存，到試管苗保存、DNA保存等，覆蓋了世界上所有種質(zhì)資源保存方式，貯藏壽命可達(dá)50年。比如：含水量5%～8%的農(nóng)作物種子一般被保存在-18 ℃、濕度低于50%的低溫庫里，可以使它們的壽命延長到數(shù)十年，到時(shí)候還能保持超九成的發(fā)芽率。

現(xiàn)在，國家種質(zhì)庫新庫保存的52.1萬份種質(zhì)資源中有28萬份在自然界已經(jīng)絕版了。這些珍貴的種質(zhì)資源是端穩(wěn)中國飯碗的希望。

南繁熱土——育種創(chuàng)新“策源地”

海南三亞崖州灣邊，壟縱溝橫，良田萬畝。國家南繁科研育種基地就坐落在這里。海南光熱條件適合農(nóng)作物生長，每年冬春，來自全國數(shù)百家農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)的科技人員匯聚于此，從事繁育工作，“南繁”由此得名。據(jù)估算，我國育成農(nóng)作物70%的新品種都經(jīng)過南繁。

種業(yè)全鏈條雛形初現(xiàn)

封存好的種子至少可以保存50年以上

南繁熱土上，貫穿品種繁育、成果轉(zhuǎn)化、銷售加工的“育繁推服”種業(yè)全鏈條雛形初現(xiàn)。打通研發(fā)和市場，企業(yè)是種業(yè)創(chuàng)新的關(guān)鍵主體。600多家涉農(nóng)企業(yè)進(jìn)駐崖州灣科技城，中國種子集團(tuán)總部遷址于此，大北農(nóng)集團(tuán)落地生物育種專業(yè)孵化器……始于一粒種子的南繁事業(yè)加速產(chǎn)業(yè)化裂變，為迎來開花結(jié)果的季節(jié)奠定基礎(chǔ)。

國以農(nóng)為本，農(nóng)以種為先。這些年我國糧食單產(chǎn)有較大幅度提升，50%以上歸功于品種改良。我國農(nóng)作物自主選育的品種種植面積占到95%以上，做到了“中國糧主要用中國種”。

與此同時(shí)，仍要看到我國糧食供求緊平衡的格局沒有變，廣袤田野呼喚更多良種。加快建立健全商業(yè)化育種體系，良種才能源源不斷地從試驗(yàn)田走向大田。

海南到山東距離不近，但在被譽(yù)為“中國緊湊型雜交玉米之父”的李登海心里卻不遙遠(yuǎn)。年過七旬的他40多年來，年年到南繁育種，收獲種子后帶回山東繼續(xù)加代繁育。

堅(jiān)持“育繁推”一體化，李登海創(chuàng)辦的山東登海種業(yè)股份有限公司在海南多地建立育種基地，在新疆、甘肅、寧夏、山東布局種子生產(chǎn)加工基地，同時(shí)不斷完善產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后全程化服務(wù)，加快新品種推廣。

1972年至今，李登海帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)率先育出畝產(chǎn)從700千克到1 600千克的緊湊型高產(chǎn)玉米新品種。南繁見證了人們不斷培優(yōu)品種的努力和收獲的豐碩果實(shí)。

國家南繁科研育種基地，工作人員在試驗(yàn)田中勞作

種業(yè)振興永不止步

2023年新春過后，南繁基地忙碌的新一年開啟了。一早，檢查一遍包里的記錄本，育種管理員賈亞軍出了門。20千米外的試驗(yàn)田里，4萬株田菁已有半米高，隨著微風(fēng)搖曳。這一大片田菁，賈亞軍熟稔于心。自2016年來到三亞，他已在此度過了7個(gè)冬天。

2021年，崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室在崖州灣科技城正式揭牌，賈亞軍加入了中國科學(xué)院院士曹曉風(fēng)的團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)種子派發(fā)、植株觀察等工作，成了試驗(yàn)田里的“大管家”。

隨著崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室掛牌，浙江大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院等高校及科研院所開始與實(shí)驗(yàn)室開展專業(yè)人才階段性聯(lián)合培養(yǎng)。如今，海南專項(xiàng)研究生近3 000人。

20世紀(jì)50年代以來，已有超過60萬人次到海南開展南繁育種。年輕人的到來為當(dāng)?shù)貛砹诵職庀?，幾乎每天都有農(nóng)業(yè)專業(yè)的研究生到基地工作?！叭司拖穹N子，要做一粒好種子?！痹∑缴岸嗄耆绾蝤B般定期到海南開展育種科研，質(zhì)樸的語言種在了無數(shù)年輕南繁人心中。

日新月異的崖州灣科技城，新建道路“隆平街”“傳薪街”筆直寬闊?！奥∑浇帧奔耐兄戏比藢?duì)育種家的致敬，與“傳薪街”并行通向“振興路”，種業(yè)振興成為南繁人的共同追求。

目前，我國已形成了以海南、甘肅、四川三大國家級(jí)育制種基地為核心，96個(gè)制種大縣和120個(gè)區(qū)域性基地為骨干的種業(yè)基地“國家隊(duì)”，國家級(jí)基地供種保障能力提高到75%，覆蓋了糧、棉、油、糖、果、菜、茶等重要農(nóng)作物。