◆ “加快農(nóng)業(yè)生物育種創(chuàng)新,構(gòu)建現(xiàn)代種業(yè)創(chuàng)新體系,是貫徹落實中央決策部署實現(xiàn)種業(yè)科技自立自強的關(guān)鍵舉措,是實現(xiàn)種源自主可控的根本路徑?！?/SPAN>

◆ 目前我國水稻、小麥、大豆、油菜、棉花等農(nóng)作物生產(chǎn)用種均為自主選育,玉米自主選育品種面積占比提高到了 91%,蔬菜提高到了 87% 以上。良種對作物增產(chǎn)貢獻率達45% 以上,為保障國家糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給提供了強有力種源支撐

◆ 精細定位和克隆了一批重要性狀的有利基因,到目前已掌握具有重大育種價值的新基因 396 個,正在逐步打破跨國公司的基因壟斷,抗病蟲、耐除草劑、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、資源高效利用等基因為生物工程和分子定向設(shè)計育種提供了重要基因資源

用生物技術(shù)攥緊中國種子

只有用自己的手攥緊中國種子,才能端穩(wěn)中國飯碗,才能實現(xiàn)糧食安全。種源要做到自主可控,種業(yè)科技就要自立自強。

“加快農(nóng)業(yè)生物育種創(chuàng)新,構(gòu)建現(xiàn)代種業(yè)創(chuàng)新體系,是貫徹落實中央決策部署實現(xiàn)種業(yè)科技自立自強的關(guān)鍵舉措,是實現(xiàn)種源自主可控的根本路徑?！敝袊r(nóng)科院原副院長、中國工程院院士、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系種業(yè)共性技術(shù)創(chuàng)新團隊首席專家萬建民接受《瞭望》新聞周刊專訪時表示。

經(jīng)過幾十年發(fā)展,我國農(nóng)作物種業(yè)科技創(chuàng)新水平已步入跟蹤、并跑和領(lǐng)跑并存的新階段,已建立較完善的農(nóng)業(yè)生物育種技術(shù)體系。農(nóng)作物保存資源總量突破52萬份,重要性狀形成的分子機制等基礎(chǔ)研究位居國際前列,雜種優(yōu)勢利用、倍性育種、誘變育種、分子育種等關(guān)鍵技術(shù)快速發(fā)展與應(yīng)用,選育的動植物新品種基本滿足了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。

與種業(yè)發(fā)達國家相比,我國生物育種科技資源分布較為分散,集團式協(xié)同創(chuàng)新不足,面臨加強原始創(chuàng)新能力和強化產(chǎn)業(yè)發(fā)展等挑戰(zhàn)。萬建民建議,加快構(gòu)建以科研單位為主體的基礎(chǔ)性研究和以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新“雙輪驅(qū)動”現(xiàn)代種業(yè)創(chuàng)新體系,用生物育種技術(shù)攥緊中國種子。

生物育種是打贏種業(yè)翻身仗的關(guān)鍵

問：生物育種技術(shù)在保障糧食安全中能起到什么樣的作用？

萬建民：生物育種是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)育種的統(tǒng)稱,主要包括利用轉(zhuǎn)基因、基因編輯、全基因組選擇、細胞工程、合成生物等技術(shù),對動植物開展高效、精準(zhǔn)、定向遺傳改良和品種培育。推進生物育種產(chǎn)業(yè)化是促進現(xiàn)代種業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,保障國家糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給的必然選擇。

歷史上,矮化育種、雜種優(yōu)勢利用等每一次種業(yè)技術(shù)變革能使水稻產(chǎn)量提高10%～15%以上。當(dāng)前,現(xiàn)代生命科學(xué)和生物育種技術(shù)創(chuàng)新加快突破,基因編輯、轉(zhuǎn)基因、全基因組選擇等生物技術(shù)(BT)與大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)(IT)交叉融合,形成了以 BT+IT 為典型特征的高效農(nóng)業(yè)生物育種技術(shù)體系,驅(qū)動現(xiàn)代育種技術(shù)快速變革迭代,孕育著新一輪農(nóng)業(yè)科技革命。

發(fā)展生物育種技術(shù)是保障糧食安全的必要舉措。中國 14 億人口,每天要消耗 70 萬噸糧、9.8 萬噸油、192 萬噸菜和 23 萬噸肉。據(jù)預(yù)測,到 2030 年我國糧食和肉蛋奶生產(chǎn)能力須分別提高 20% 和 30% 以上才能更好滿足民眾需求。要實現(xiàn)糧肉蛋奶的新一輪產(chǎn)量和品質(zhì)跨越,關(guān)鍵在于生物育種技術(shù)變革。

生物育種技術(shù)是破解我國農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的資源短缺和環(huán)境約束的重要措施。

當(dāng)前,生物育種創(chuàng)新已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略。黨的十九屆五中全會提出,瞄準(zhǔn)生物育種等八個前沿領(lǐng)域,實施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技項目。2021年,中央深改委第二十次會議審議通過《種業(yè)振興行動方案》。這是繼1962年出臺《關(guān)于加強種子工作的決定》后,中央再次對種業(yè)發(fā)展作出全面部署,是種業(yè)發(fā)展史上具有里程碑意義的大事。

問：我國生物育種技術(shù)已經(jīng)取得了哪些進展？

萬建民：近年來,“十三五”國家重點研發(fā)計劃七大農(nóng)作物育種專項、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部國家良種重大科研聯(lián)合攻關(guān)及轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項等國家科技計劃的順利實施,初步構(gòu)建了以公益性科研院所和大學(xué)機構(gòu)為支撐、以種業(yè)企業(yè)為主體的種業(yè)創(chuàng)新體系,從種業(yè)基礎(chǔ)理論、前沿核心技術(shù)、共性關(guān)鍵技術(shù)、品種創(chuàng)制與示范應(yīng)用等實施全產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)合攻關(guān),取得顯著成效。選育推廣了機收籽粒玉米、高產(chǎn)高蛋白大豆、優(yōu)質(zhì)多抗水稻、高產(chǎn)節(jié)水抗病小麥,以及特色優(yōu)質(zhì)專用等一批突破性新品種?？傮w上來說,目前我國水稻、小麥、大豆、油菜、棉花等農(nóng)作物生產(chǎn)用種均為自主選育,玉米自主選育品種面積占比提高到了91%,蔬菜提高到了87%以上。良種對作物增產(chǎn)貢獻率達45%以上,為保障國家糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給提供了強有力種源支撐。

第一,開展了農(nóng)作物種質(zhì)資源的規(guī)?；硇途珳?zhǔn)鑒定與全基因組基因型鑒定,為新品種選育及基礎(chǔ)研究提供了重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

第二,精細定位和克隆了一批重要性狀的有利基因。發(fā)現(xiàn)了控制番茄風(fēng)味遺傳的關(guān)鍵基因位點,揭示了水稻廣譜抗稻瘟病與產(chǎn)量平衡的新機制,解析了水稻抗褐飛虱新機制,克隆了小麥太谷核不育和水稻耐冷基因,繪制了小麥D基因組精細圖譜。到目前已掌握具有重大育種價值的新基因396個,逐步打破了跨國公司的基因壟斷,抗病蟲、耐除草劑、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、資源高效利用等基因為生物工程和分子定向設(shè)計育種提供了重要基因資源。

第三,在農(nóng)作物基因編輯、單倍體育種等核心關(guān)鍵育種技術(shù)上取得明顯突破。創(chuàng)建了作物基因組單堿基編輯技術(shù)體系,完善建立了玉米單倍體育種和主要農(nóng)作物智能雄性不育等新技術(shù)；基因操作技術(shù)發(fā)展突飛猛進,我國通過專項實施建立了完整的轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)體系,研發(fā)能力進入世界第一方陣,突破一批關(guān)鍵核心技術(shù)瓶頸,主要動植物遺傳轉(zhuǎn)化效率達國際先進水平,粳稻遺傳轉(zhuǎn)化效率提高到80%以上、小麥提高到20%、大豆和玉米達到10%以上；規(guī)模化轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系逐步形成,加速了農(nóng)作物高效育種體系的快速應(yīng)用。

第四,綜合利用植物分子設(shè)計、染色體細胞工程、誘變與常規(guī)育種及雜種優(yōu)勢利用等育種技術(shù)。培育出一批精品優(yōu)質(zhì)水稻、抗旱抗病小麥、高產(chǎn)機收玉米、早熟優(yōu)質(zhì)蔬菜等農(nóng)作物新品種并大面積推廣應(yīng)用；國產(chǎn)抗蟲棉市場份額提高到99%以上。4個耐除草劑大豆和7個抗蟲耐除草劑玉米獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。我國自主研發(fā)的耐除草劑大豆獲準(zhǔn)在阿根廷商業(yè)化種植。抗蟲大豆、耐旱玉米、抗蟲水稻、耐旱小麥、抗藍耳病豬等已形成梯次儲備。

短板猶存

問：國際上生物育種發(fā)展態(tài)勢如何？

萬建民：世界主要種業(yè)強國正推動精準(zhǔn)化、高效化、智能化種業(yè)科技革命,進入了智能設(shè)計生物育種 4.0 時代。

全球生物種業(yè)迅速發(fā)展。自 1996 年批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因生物商業(yè)化種植以來,全球種植轉(zhuǎn)基因作物已經(jīng)累計達到 400 多億畝,有 29 個國家種植轉(zhuǎn)基因作物,另外還有 40 多個國家和地區(qū)進口轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品。作物種類已由玉米、大豆、棉花、油菜等4種擴展到馬鈴薯、苜蓿、茄子、甘蔗、蘋果等 32 種。

世界各國紛紛將生物育種確定為國家發(fā)展戰(zhàn)略。2018 年,美國出臺《美國創(chuàng)新戰(zhàn)略》,將生物精準(zhǔn)育種列為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向,投入巨資推動生物種業(yè)發(fā)展。歐盟制定地平線計劃(2021-2027年),投入1000億歐元,將農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研發(fā)列為重要方向。德國拜耳(原孟山都公司)、美國科迪華(原杜邦先鋒公司)等為代表的國際大型跨國種業(yè)巨頭加大研發(fā)投入,形成了一定的市場優(yōu)勢?？频先A在玉米領(lǐng)域擁有全球四分之一的分子育種專利、掌握了 60% 以上的種質(zhì)資源。拜耳的轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)全球領(lǐng)先,具有強大競爭力。

問：與國際生物育種技術(shù)發(fā)展水平相比,我們還有哪些短板？

萬建民：首先,基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)原創(chuàng)還需加強。大部分物種的基礎(chǔ)研究尚在跟跑,重要性狀形成的遺傳基礎(chǔ)與調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究不系統(tǒng),作物育種依舊缺乏具有重要育種價值的關(guān)鍵基因,類似具有重大育種利用價值的 Bt 抗蟲基因較少；基因編輯工具、合成生物元器件、全基因選擇預(yù)測模型、人工智能算法等關(guān)鍵技術(shù)原創(chuàng)不足。美國已開始邁入生物技術(shù)和人工智能技術(shù)深度融合的智能設(shè)計生物育種 4.0 時代,我國尚處于表型選擇 2.0 時代到分子育種 3.0 時代的過渡階段。

其次,我國農(nóng)業(yè)生物種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定和優(yōu)異資源挖掘不夠,缺乏優(yōu)異新種質(zhì),遺傳基礎(chǔ)狹窄,遺傳改良進展緩慢,限制了品種源頭創(chuàng)新。例如水稻擁有 10 余個不同基因組的野生種,但除了少數(shù)不育基因、抗病和抗蟲基因得到利用外,眾多基因有待發(fā)掘。

再者,重大產(chǎn)品缺乏。國際生物技術(shù)產(chǎn)品迭代升級加速,多基因疊加產(chǎn)品不斷涌現(xiàn),我國玉米、大豆、生豬、奶牛、肉雞等新品種培育差距明顯。適應(yīng)新時期農(nóng)業(yè)特點的重大品種迭代滯后,也缺乏適應(yīng)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的綠色宜機輕簡化品種。部分核心種源受制于人,種業(yè)安全存在潛在威脅。

構(gòu)建現(xiàn)代化種業(yè)創(chuàng)新體系

問：加快發(fā)展生物育種技術(shù),構(gòu)建現(xiàn)代化種業(yè)創(chuàng)新體系,你有哪些建議？

萬建民：我國現(xiàn)代種業(yè)創(chuàng)新體系開始形成,但與發(fā)達國家已建成全球布局的一體化現(xiàn)代育種體系相比,種業(yè)創(chuàng)新體系頂層設(shè)計不足,基礎(chǔ)研究、技術(shù)創(chuàng)新、品種培育的創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈有機銜接不暢,種業(yè)企業(yè)整體創(chuàng)新能力弱、規(guī)模小,育繁推一體化的商業(yè)化育種機制尚不健全。亟待構(gòu)建以科研單位為主體的基礎(chǔ)性研究和以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新“雙輪驅(qū)動”現(xiàn)代種業(yè)創(chuàng)新體系。加強種業(yè)基礎(chǔ)性公益性研究,改革科技成果評價體系,強化種業(yè)企業(yè)育種創(chuàng)新主體地位。

 一方面,精心謀劃好生物育種創(chuàng)新頂層設(shè)計。重點解決好生物種業(yè)科技基礎(chǔ)研究和前沿技術(shù)的源頭創(chuàng)新,支撐突破性重大品種的培育。建議加快實施農(nóng)業(yè)生物育種重大項目,加大對生物育種與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支持力度,在種業(yè)“卡脖子”核心技術(shù)領(lǐng)域搶得先機,取得主動權(quán)；加快布局生物種業(yè)國家實驗室,開辟種業(yè)發(fā)展國際“新賽道”。

另一方面,科學(xué)規(guī)劃好生物育種創(chuàng)新主攻方向。聚焦水稻、小麥、玉米、大豆、油菜、豬、牛、羊、雞等關(guān)鍵物種,加強種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定,強化重要性狀分子機理解析,克隆具有重大育種價值的優(yōu)質(zhì)、抗病蟲、耐逆、養(yǎng)分高效新基因；研發(fā)源頭創(chuàng)新的基因編輯新工具和全基因組選擇預(yù)測新模型,攻克多基因定向表達、靶向合成生物、人工智能設(shè)計等前沿關(guān)鍵技術(shù)；構(gòu)建種業(yè)全鏈條溯源,高通量、智能化大規(guī)模篩選測試等種業(yè)科技創(chuàng)新支撐體系,促進高質(zhì)量生物育種創(chuàng)新應(yīng)用。

再者,培育更多大而強的領(lǐng)軍企業(yè)。我國農(nóng)作物種企有 7000 多家,但多數(shù)規(guī)模小、競爭力不強,全球種業(yè)前 10 強中,中國種企只占 2 席,分別是先正達集團和隆平高科,亟待培育更多大而強的領(lǐng)軍企業(yè)。同時加大新修訂種子法的實施力度,強化知識產(chǎn)權(quán)保護,激勵企業(yè)加大研發(fā)投入。