南繁加代育種背后的“海南速度”

位于北緯18—20度之間的海南，是我國(guó)唯一一個(gè)全部位于熱帶的省份。這里終年無(wú)冬、雨水充沛，堪稱農(nóng)作物生長(zhǎng)的“天然溫室”。每年冬季，當(dāng)北方大地進(jìn)入農(nóng)閑時(shí)節(jié)，這里便會(huì)迎來(lái)近萬(wàn)名育種專家在這片熱土上開(kāi)展育種攻關(guān)。

種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”。海南自貿(mào)港封關(guān)運(yùn)作的攻堅(jiān)之年，海南正充分發(fā)揮資源與政策優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)種業(yè)不斷向“新”發(fā)展。近期，《中國(guó)報(bào)道》記者走進(jìn)三亞崖州灣科技城高新區(qū)南繁科技城，探尋海南是如何為中國(guó)種業(yè)發(fā)展按下“加速鍵”的。

育種“遷徙”

2025年中央一號(hào)文件指出，要深入實(shí)施種業(yè)振興行動(dòng)，發(fā)揮“南繁硅谷”等重大農(nóng)業(yè)科研平臺(tái)作用，加快攻克一批突破性品種。由此可見(jiàn)，“南繁”在中國(guó)種業(yè)發(fā)展進(jìn)程中占據(jù)重要地位。

南繁，又稱“南繁加代育種”，是我國(guó)獨(dú)特的育種加速技術(shù)。其核心在于利用海南等南方地區(qū)獨(dú)特的熱帶或亞熱帶氣候優(yōu)勢(shì)，在冬季為種子“搶”出一季生長(zhǎng)周期。

“大多數(shù)作物一年僅能生長(zhǎng)一季，常規(guī)育種所需的世代數(shù)因作物種類、育種目標(biāo)和方法不同而有所差異，通常需要6—10代。由于作物生育周期和育種目標(biāo)等差異較大，常規(guī)育種一般需耗時(shí)5—15年。但通過(guò)南繁加代生長(zhǎng)，這一育種時(shí)間得到了極大縮短?！敝袊?guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院國(guó)家南繁研究院作物表型組學(xué)創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)科研骨干李藝超告訴《中國(guó)報(bào)道》記者。

李藝超以水稻為例介紹，我國(guó)最具影響力的雜交水稻也經(jīng)歷過(guò)南繁育種，袁隆平院士曾在海南發(fā)現(xiàn)雜交水稻的雄性不育系。通常情況下，在湖南、湖北等地區(qū)一年最多可以種植兩季水稻，而在東北地區(qū)僅能種植一季。為了縮短育種周期，科研人員在冬季前往海南的三亞、陵水等地開(kāi)展加代繁育工作，從而使水稻育種效率得到提升。

海南的氣候優(yōu)勢(shì)雖然能為多種作物提供“育種加速器”，但如何保證在海南培育的種子到別的地區(qū)仍能發(fā)揮優(yōu)質(zhì)種子的性能仍是需要面對(duì)的問(wèn)題。

目前，南繁育種基地正從過(guò)去“春去冬來(lái)”的季節(jié)性育種，轉(zhuǎn)型升級(jí)為一個(gè)全天候全年時(shí)段的農(nóng)業(yè)科研創(chuàng)新高地。依托海南獨(dú)特的熱帶氣候條件和豐富的生物種質(zhì)資源，通過(guò)各種科研機(jī)制、科研設(shè)施的建設(shè)，我國(guó)正將南繁育種基地打造成為現(xiàn)代育種科研中心。

打造育種技術(shù)創(chuàng)新高地

生物技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能正改變著傳統(tǒng)育種模式，現(xiàn)代育種正從傳統(tǒng)的“經(jīng)驗(yàn)育種”向“精準(zhǔn)育種”迭代。

烈日當(dāng)空，正午的陽(yáng)光灑在一片郁郁蔥蔥的玉米地上?！吨袊?guó)報(bào)道》記者在采訪中了解到，這不是普通的玉米地，而是一片試驗(yàn)田。據(jù)介紹，這片試驗(yàn)田中種植了來(lái)自南北方不同地區(qū)的84個(gè)品種的玉米，它們有高有低，在同一生長(zhǎng)環(huán)境中呈現(xiàn)著不同的長(zhǎng)勢(shì)。

在這片試驗(yàn)田的上方，有一個(gè)寬21米、高5.7米的龍門架——軌道式高通量植物表型采集平臺(tái)。作為國(guó)內(nèi)外較領(lǐng)先的作物表型鑒定研究重大科學(xué)設(shè)施，其主要用于大田條件下作物（如水稻、棉花、大豆、玉米等）表型數(shù)據(jù)收集和分析。

“通過(guò)對(duì)這片試驗(yàn)田中不同性狀玉米材料的高通量表型采集，可以幫助育種學(xué)家更快速準(zhǔn)確地篩選出具有優(yōu)良性狀的種質(zhì)資源，為后續(xù)育種打好基礎(chǔ)?！崩钏嚦f(shuō)，這一設(shè)備可在30秒內(nèi)完成一個(gè)種質(zhì)材料的采集工作，一晚上就可以將眼前這片試驗(yàn)田數(shù)據(jù)收集完畢，即使在夜間或惡劣天氣條件下也能持續(xù)工作。

先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集方法顯著提升了育種效率，而通過(guò)新技術(shù)誘導(dǎo)種子內(nèi)部基因突變則是現(xiàn)代育種技術(shù)中另一重要?jiǎng)?chuàng)新手段。

在三亞電子加速器誘變育種實(shí)驗(yàn)室，科研人員正利用電子束或X射線對(duì)種子、活體植株等進(jìn)行精準(zhǔn)輻照，這種技術(shù)能高效、可控地誘導(dǎo)基因突變，從而快速獲得大量?jī)?yōu)良性狀，為新品種選育提供豐富的新種質(zhì)材料。

“首先，電子加速輻射技術(shù)能將新品種培育周期從傳統(tǒng)方法的5—6年壓縮至2—3年；其次，相較于其他育種技術(shù)，這種技術(shù)具備更高的生物學(xué)效率和突變率，對(duì)環(huán)境也很友好。”三亞電子加速器誘變育種實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人告訴《中國(guó)報(bào)道》記者，突變材料是育種的核心，該技術(shù)不僅加快了農(nóng)作物新品種的研發(fā)進(jìn)程，更為我國(guó)種業(yè)發(fā)展儲(chǔ)備了寶貴的突變材料。

據(jù)介紹，當(dāng)前三亞電子加速器誘變育種實(shí)驗(yàn)室已與國(guó)內(nèi)多所高校及科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行了深度協(xié)作，同時(shí)積極參與航天育種研究，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)育種提供了技術(shù)支持。

聚集全球種業(yè)人才

2022年，李藝超來(lái)到國(guó)家南繁研究院。3年間，她親眼見(jiàn)證了“南繁硅谷”的變化與發(fā)展，中國(guó)優(yōu)質(zhì)種子的培育正依托海南自貿(mào)港的人才政策迎來(lái)全新機(jī)遇。

50年前，中國(guó)育種專家初到海南時(shí)，科研條件艱苦，團(tuán)隊(duì)分散，彼此間缺少相互聯(lián)系與交流，常駐此地的科研院所也少之又少。而如今，系統(tǒng)化的人才隊(duì)伍已成為育種創(chuàng)新的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，三亞崖州灣科技城已吸引超過(guò)2800家南繁企業(yè)入駐，區(qū)域內(nèi)已建成及在建34個(gè)種業(yè)科研平臺(tái)，配備1.4萬(wàn)臺(tái)科研儀器，推動(dòng)536個(gè)涉農(nóng)項(xiàng)目落地實(shí)施，并部署實(shí)施了27個(gè)關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同攻關(guān)項(xiàng)目，初步實(shí)現(xiàn)了南繁育種從“單兵作戰(zhàn)”向“集群創(chuàng)新”的轉(zhuǎn)變。

隨著跨學(xué)科融合加速，越來(lái)越多生物技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域的專業(yè)人才匯聚海南。海南自貿(mào)港的開(kāi)放政策也為這里的國(guó)際科研合作提供了便利，每年吸引大批海外科學(xué)家前來(lái)交流。例如，中國(guó)工程院外籍院士、非洲科學(xué)院原院長(zhǎng)達(dá)科拉是三亞崖州灣科技城引進(jìn)的首位全職外籍育種專家。

科研服務(wù)與配套水平的提高，正讓育種學(xué)家們安心育種?！?年前這里還是一片待開(kāi)發(fā)的土地，如今科研人員的子女已能就近入學(xué)，生活配套一應(yīng)俱全?！崩钏嚦f(shuō)。

在海南自貿(mào)港的推動(dòng)下，南繁育種正從服務(wù)國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)向服務(wù)全球育種升級(jí)。據(jù)了解，中國(guó)正加強(qiáng)與國(guó)際不同地區(qū)的種子資源合作，幫助當(dāng)?shù)剡M(jìn)行種源改造等。