自主育種 把中國飯碗端得更牢

馮昭

農業(yè)現代化，種業(yè)是基礎。

金燦燦的種子，不僅是農業(yè)增產的關鍵，也蘊含著第一產業(yè)的“高精尖”。20世紀90年代以來，生物技術應用改變了種業(yè)的“游戲規(guī)則”，轉基因產業(yè)化催生出孟山都公司（Monsanto Company）等種業(yè)巨頭。近年來，隨著高通量分子檢測、單倍體、全基因組選擇等技術的迅速發(fā)展，使得種業(yè)發(fā)達國家形成“常規(guī)育種+生物技術+信息技術”的現代育種體系。

我國是農業(yè)大國，但在種子問題上，依然面臨著“卡脖子”困境：甜菜的種源95%依靠國外進口，而能自給的種源，在質量、產性能上與國際最好水平存在差距。如何實現“中國糧”用“中國種”，如何打好種業(yè)的“翻身仗”，成為時刻拷問農業(yè)科技工作者的一道難題。

糧食育種：從秈梗雜交到飛天小麥

品質優(yōu)良的種子，猶如一把豐收的鑰匙。習近平總書記在海南省三亞市崖州灣種子實驗室考察調研時強調，種子是我國糧食安全的關鍵。只有用自己的手攥緊種子，才能端穩(wěn)中國飯碗。

近些年，高科技領域，元宇宙、人工智能、大數據等數字技術方興未艾，如何利用已有的種質資源（種質是指生物體親代傳遞給子代的遺傳物質），運用生物和數字技術提高種質資源利用率已成為國際競爭焦點。

中國農業(yè)科學院作物科學研究所遺傳育種中心副主任黎亮介紹，“以前搞育種，‘一把尺子一桿秤，用牙咬用眼瞪，沒有數字概念，但是現在不一樣了?？梢詫崿F‘云看地，科研人員在辦公室就可以看到地里植株長什么樣子，這是數字帶給我們的變革?！?/p>

在2023年科技成果轉化大會暨上海金山區(qū)農民豐收節(jié)新品展示活動上，上海中科荃銀分子育種技術有限公司（以下簡稱“中科荃銀”）培育的“嘉禾優(yōu)175”水稻品種，備受現場專家矚目。

經過5年時間培育的秈粳雜交品種，“嘉禾優(yōu)175”稻株高度適宜，稻穗籽粒飽滿，米粒細長，豐產性、抗病性等綜合表現優(yōu)良，預計畝產可達700～750公斤，打破了以往水稻高產不優(yōu)質、優(yōu)質不高產的培育瓶頸?！凹魏虄?yōu)175”水稻品種實現超級高產的同時，米質也達到了國際二級米的標準。

除了“嘉禾優(yōu)175”水稻品種，當天發(fā)布的“科優(yōu)絲苗”同樣吸引了眾多專家學者的目光。與目前我國大面積推廣的稻種相比，“科優(yōu)絲苗”不但超級耐低溫，可提早播種時間，并且抗倒伏能力也更強，生長過程中分蘗的株數眾多，穩(wěn)產高產，可廣泛適用于長江中下游平原種植。

中科荃銀科研部經理李潛龍介紹，在有些地方，“科優(yōu)絲苗”單棵分蘗能達20～30個。為了實現水稻快速育種，中科荃銀在實驗基地主要采用國內先進的分子育種技術，通過對水稻基因編輯、模型測定、導航育種等，減少品種實驗時間，實現從傳統(tǒng)的“經驗育種”定向、高效的“精確育種”轉變。

沉甸甸的收獲，不僅是土地的饋贈，也有來自宇宙的“眷顧”。

2023年9月，中國載人航天工程辦公室發(fā)布消息，自中國載人航天工程立項實施以來，航天育種搭載實驗3000余項，育成主糧審定品種200多個，年增產糧食約26億公斤。

航天育種也叫太空育種，是讓種子搭乘著返回式航天器到太空“暫居”，利用宇宙射線、微重力、高真空等特殊環(huán)境誘發(fā)種子基因變異，再返回地面上選擇可遺傳的優(yōu)良變異性，用于培育優(yōu)質高產多抗植物新品種的育種方法。

實際上，不是每一粒進入浩瀚太空的種子都能被宇宙射線擊中，也不是所有被擊中的種子都能發(fā)生基因變異，更非所有上過天的種子都能成為太空種子。種子從太空回來后，育種人員要觀察種子基因是否改變、是否往好的方向突變，并挑選出優(yōu)良突變植株進行多代篩選、鑒定、淘汰、試種、審定，才能獲得具有優(yōu)質、高產、多抗等優(yōu)良性狀的新品種。

中國農業(yè)科學院作物科學研究所黨委書記、副所長劉錄祥介紹，“魯原502”作為中國農業(yè)科學院作物科學研究所與山東省農業(yè)科學院原子能農業(yè)應用研究所合作選育的廣適高產優(yōu)質小麥品種，是目前為止我國航天育種中單一品種累計推廣面積最大的農作物品種。

“魯原502”最早在1996年10月由我國第十七顆返回式衛(wèi)星搭載返回，經過連年地面選擇，于2000年選出早熟后續(xù)經過繁殖種子和參加國家小麥品種區(qū)域試驗，于2011年通過國家品種審定，正式成為太空種子。

其中，航天搭載選育突變體用時4年，航天突變體雜交再選育穩(wěn)定品系用時6年，繁殖種子和參加區(qū)域試驗又用時5年。與傳統(tǒng)育種技術相比，航天育種最大的優(yōu)勢在于空間誘變材料的有益變異率高、育種周期短，可在相對較短時間內創(chuàng)制出高產、早熟、抗病等性狀優(yōu)良的種質資源。

“魯原502”產量潛力高、適應性廣、抗倒伏能力強、水分利用效率高且品質優(yōu)良，在國家和山東省區(qū)試種產量均居第一位，分別較對照組增產10.16%和4.99%?！八陨碚{節(jié)能力強，適應區(qū)域廣，推廣區(qū)域覆蓋山東、安徽、河北、江蘇、山西、新疆等6個?。▍^(qū)），累計推廣面積近1億畝，成為我國第二大主推小麥品種，并獲得國家科學技術進步獎二等獎。”劉錄祥說。

蔬菜育種：全鏈條產業(yè)競爭力提振升級

今年4月，在“山東濰坊壽光菜博會”舉辦之際，“2023壽光國際蔬菜種業(yè)博覽會”也同步舉辦。參展品種多達4164個，涵蓋番茄、辣椒、黃瓜、茄子、甜瓜、南瓜等六大類作物，這些品種來自國內外400多家種業(yè)企業(yè)，其中國內參展的許多企業(yè)位列行業(yè)第一梯隊，代表了國內蔬菜育種的最高水平。

走進種博會蔬菜品種展示區(qū)，各種紅色、黃色、綠色、紫色、粉色的蔬果掛滿枝頭，各類新、奇、特、優(yōu)蔬菜品種吸引著專家、種企和來訪者的眼球。

新品種試種篩選是蔬菜品種商品化推廣前的一個重要環(huán)節(jié)，像種植戶較為關注的果型、口感、產量、抗病性和耐儲運等信息，都需要長時間的種植檢驗和數據采集才能最終確認，個別品種不能適應當地環(huán)境或種植方式，為充分體現品種的商品特性是常事，在這個較為漫長的過程中，很多新品種都會因為各種原因被淘汰。

近年來，壽光蔬菜種業(yè)集團自主研發(fā)蔬菜品種碩果累累，蔬菜新品種達到178個，國產種子市場占有率已由2010年的54%提升到現在的70%以上，實現了從“一粒良種”到“一盤好菜”的全鏈條蔬菜產業(yè)競爭力的提振升級。

然而，長期以來，我國大豆自給率不足，嚴重依賴進口。許多生物育種科技工作者致力于培育出產量更高、質量更優(yōu)的大豆品種，中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所寒區(qū)大豆育種學科組組長李艷華就是其中之一。她的攻關目標，是培育適應東北高寒地區(qū)種植和加工的優(yōu)質大豆品種。

為培育出新品種，李艷華每年要在實驗田里做300多個大豆雜交組合。大豆的花期短，一天當中真正能進行雜交實驗的時間只有清晨4點到上午10點之間。每到大豆的花季，她凌晨三四點就要趕到試驗田。

為了爭取更多育種時間，每年秋季，李艷華都要跨越4600公里的行程，把種子從黑龍江海倫帶到海南“避寒”繁殖，第二年春天再把培育的種子帶回海倫繼續(xù)實驗，這樣可以增加一到兩個生長季，將育種時間縮短三分之一到二分之一。

為了挑選可供選育的種子，李艷華每年都要培育幾千上萬份育種材料，從大量育種材料中，已審定大豆品種17個，成功轉化3800萬元。2022年，其課題組培育的東生大豆種子銷量達5.66萬噸，種植面積達到1400萬畝。

許多科創(chuàng)成果證明，以種業(yè)科技創(chuàng)新為核心，大力推進種源技術攻關，極大提升了國內種企在國際市場上的知名度和競爭力，也讓全世界感受到民族種業(yè)崛起的中國力量。

畜禽育種：“芯片”實現完全國產化

今年9月，在第三屆北京畜禽種業(yè)專業(yè)論壇上，大會發(fā)布了與百姓餐桌上的肉蛋奶息息相關的三大畜禽育種成果。

自從奶牛育種進入基因組選擇時代后，育種效率大幅提升，高通量SNP檢測技術平臺堪稱育種“芯片”。2012年前后，我國全面啟動荷斯坦青年公?；蚪M評估工作，但奶?；蚪M育種芯片全部依賴美國進口，芯片實現國產自主可控迫在眉睫。

2020年8月，首農北京奶牛中心、中國農業(yè)大學和華智生物技術有限公司聯合啟動了中國荷斯坦?；蚪M選擇育種芯片的設計開發(fā)。北京首農畜牧發(fā)展有限公司副總裁、北京奶牛中心主任麻柱介紹，攻關團隊聚焦國家畜禽種業(yè)戰(zhàn)略需求，基于國家“863”計劃、北京市科委奶牛繁育重大專項等歷時17年的科研成果，依托完全自主化技術平臺，于2021年5月完成85K芯片的設計驗證。

2023年2月，中國荷斯坦牛基因組基于國家17000頭奶?；蚪M選擇參考群體和6000份驗證群體數據，將85K芯片優(yōu)化擴容為126K芯片。該芯片在瑞典檢出率、準確性、可靠性等主要性能指標，達到國際同類競品水平，經專家組評估一致認為達到產業(yè)化推廣應用水平，可用于我國奶?；蚪M選擇參考群體構建和種牛評估。

中國荷斯坦?；蚪M選擇育種芯片，是目前我國奶牛育種領域唯一擁有自主知識產權的行業(yè)公用芯片。與中國荷斯坦?；蚪M選擇育種芯片異曲同工，國產蛋雞新型液相SNP芯片同樣實現了完全國產化。

北京市華都峪口禽業(yè)有限責任公司副總經理吳桂琴表示，新型液相芯片實現四大突破：第一，從探針試劑到檢測全過程，實現了全環(huán)節(jié)國產化；第二，檢測成本比鳳芯壹號降低了40.4%，為規(guī)?；瘧玫於烁玫幕A；第三，檢出率達到99.29%；第四，檢測周期在原有基礎上減少了10天，給選育大數據分析精準選育提供了更大空間。

同樣，北京烤鴨作為北京美食的代表，歷來受到廣大消費者的喜愛。北京首農股份有限公司鴨育種首席科學家、中國農業(yè)大學教授侯卓成表示，針對大眾烤鴨市場需求，培育出了針對大眾烤鴨市場的“京典”北京鴨配套系。

“京典”北京鴨配套系是具有經濟效益和烤鴨肉品質的全能選手，具有吃得少、長得快、抗病能力強、養(yǎng)殖成本低、經濟效益高等特點。與同類烤鴨品種相比，“京典”北京鴨配套系，飼料轉化效率降低了20%以上，每只肉鴨出欄節(jié)約飼料成本超過1.8元，上市日齡縮短為35天，是目前生長速度最快的烤鴨專用品種。

上天、下地，播種、收獲。隨著糧食、蔬菜、畜禽育種技術向更高水平邁進，我們也會將中國種子攥得更緊，把中國飯碗端得更牢。