瞄準問題整合資源創新機制 種業科技水平不斷提升
- 發布時間：2022-04-11 08:22:50
- 來源：人民網－人民日報
瞄準問題整合資源創新機制
種業科技水平不斷提升（科技視點·種業科技自立自強①）
本報記者谷業凱
習近平總書記指出：“種源安全關系到國家安全，必須下決心把我國種業搞上去，實現種業科技自立自強、種源自主可控。”
黨的十八大以來，在有關部門的支持、推動下，廣大科技工作者圍繞種業創新奮勇攻關。當前我國種業創新的現狀如何？取得了哪些重要成果？還有哪些突出問題需要解決？從今天開始，科技專版推出“種業科技自立自強”系列報道，敬請關注。
在湖南省農作物種質資源庫實驗室，檢測員對保存的水稻種子進行發芽試驗檢測。
新華社發
一粒種子，一季收獲。最近，北京市農林科學院玉米研究中心研究員趙久然先是去了海南的南繁基地，又馬不停蹄地往山東跑了一趟。
“南繁育種收獲后，接著要在北方播種，有些試驗種子還要分發到全國很多試驗點進行種植測試。”趙久然告訴記者，“品種育成后，只是完成了一半的工作；產業化和大范圍應用，還是要交給企業。最近，一些種子企業正在跟我們搞產學研合作。”
種子是農業的“芯片”，關系著中國人的糧食安全，對于農業現代化更是發揮著基礎性作用。
一個新品種是怎么培育出來的？近年來我國種業科技攻關的進展如何？怎樣讓種業擁有更多“中國芯”？
優良種子可以貢獻糧食增產量的45%—50%，但新品種培育周期長、難度大、失敗率高
品種是指經過人工選擇和培育，具有一定經濟價值和共同遺傳特點的一群生物體。穩定性、一致性和特異性，是某一作物群體成為品種的基本要求。
“生物最重要的兩個特征，一個是遺傳，另一個是變異。變異既有自然變異，也有人為創造產生的變異。”趙久然介紹，“人類進入農業社會之后，就有了馴化——把野生植物變成人工種植或栽培的，這是擇優留種。真正的現代育種是在孟德爾發現遺傳規律之后產生的，距今只有100多年。”
作物常規育種一般包括幾個基本步驟：遺傳變異的發現和創新，遺傳變異的選擇和固定，品種（組合、群體）的決選和審定，新品種繁殖和推廣。
“育種是在現有種子的基礎上進行改良，讓它們變得更好，如產量更高、品質更優、抗蟲耐旱等。”中國農業科學院作物科學研究所副所長、國家小麥產業技術體系首席科學家劉錄祥說，“如何讓產量更高？要去發現一些對產量有貢獻的優良基因，漸進地進行一些重組和優化。”
育種說起來不難理解，但實際做起來周期長、難度大、失敗率高。趙久然認為，把種子比作農業的“芯片”十分形象。芯片中有大量的晶體管，種子里也有數以萬計的基因。作物性狀首先是由基因來決定的，環境對基因的表達也有影響。“這些影響因素非常多，而且選育優良性狀時，基因之間也有相互作用和影響，往往會出現顧此失彼的情況，所以培育出優秀品種難度非常大。”
劉錄祥介紹，現代育種首先要把優良的基因發掘、鑒定出來，再把帶有這些基因的材料梳理出來。這些材料進一步地雜交、分離、重組、篩選，最后把對育種目標有用的基因重新“組裝”起來，同時把不利的基因淘汰掉。
育種對促進作物生產的作用顯著，主要表現在提高產量、增強抗性、改善品質、提高生產效率等方面。劉錄祥解釋，育種技術的革新發展，是農作物增產最重要的基礎之一，優良種子可以貢獻糧食增產量的45%—50%。
此外，育種還能增強抗性，比如抗干旱、抗寒或耐高溫，減輕病蟲害等，在增強作物對不良土壤、水利條件的適應性，以及減少化肥和農藥的使用等方面有巨大潛力。例如，超早熟大豆品種的育成，使我國黑龍江一些高緯度地區大豆生產邁上了新臺階；耐旱作物和耐旱品種的選育，則為半干旱地區農業生產的穩步增長作出了貢獻。
20世紀以來，全球種業科技先后經歷矮稈化、雜交化、生物技術3次主要的技術革命。當前，以“生物技術+信息技術”為特征的第四次種業科技革命正在孕育，推動種業研發、生產、經營和管理發生著深刻變革。
“特別是分子標記、基因編輯等技術，近年來得到了迅速發展。常規的雜交育種、誘變育種等，也在信息技術、航天科技等新手段的推動下，不斷向前邁進。”劉錄祥告訴記者。
種業科技水平穩步提升，但仍面臨不少“卡脖子”難題
我國作為世界第二大種子需求國，種業市場規模超千億元。經過多年持續攻關，我國種業科技水平穩步提升。水稻、玉米、小麥等三大主糧高效育種技術體系逐漸完善，主要農作物自主選育品種達到95％以上，基本實現主要糧食作物良種全覆蓋。
科技部農村科技司副司長、一級巡視員蔣丹平介紹，在國家科技計劃等支持下，我國種業創新取得一系列重要進展。
以2021年為例，基礎創新研究方面，提出了異源四倍體野生稻快速從頭馴化的新策略，揭示了玉米基因組中摩擦禾來源的大片段缺失變異的進化動態及功能影響；關鍵核心技術開發方面，開發出新型基因編輯工具，打破了國外壟斷。
在新品種創制與應用方面，突破了小麥—冰草雜交國際難題，創制出增產10%以上的高產、抗病、抗逆等小麥—冰草新種質392份；第三代雜交水稻實現雙季稻周年畝產1603.9公斤；首次成功選育出高抗赤霉病、抗白粉病的“雙抗”高產小麥新品種——揚麥33號，有望成為我國新一代主導品種；小麥品種百農207、濟麥22，玉米品種京科968、裕豐303、中科玉505等新品種的年應用面積超過1000萬畝，為保障糧食安全發揮了重要作用。
看到成績的同時，也要正視我國在種業科技方面還面臨不少“卡脖子”的難題。劉錄祥舉例，我國一些作物如玉米、大豆等種子基本自給，但受育種及栽培等因素影響，單產還有很大的提升潛力；少數蔬菜品種還不能很好滿足市場的多樣化需求，一些適宜設施栽培、加工專用的蔬菜品種仍需進口。
導致種業科技短板的原因有多個方面。劉錄祥進一步分析說：“比如，我們沒有掌握支撐某些品種的重大基因，也缺少挖掘這些重大基因的工具和方法，這方面的差距主要源于基礎研究。”
趙久然認為，育種是一個長期持續的創新過程，農作物育種平均周期都在5—10年。“科技項目一般周期是3—5年，有些項目期內創制出來的品種都是前期積累起來的，存在‘期限錯配’，對科研人員長期穩定的支持不夠。”
同時，種業是一個系統工程，涉及種質資源收集和評價，新品種選育、中試、推廣，需要產學研密切協作。目前我國八成左右的種業科技資源和人才在科研單位，產學研深度融合、育繁推一體的商業化育種體系尚未健全。種業企業數量眾多，但規模和競爭力不夠，真正具備研發能力的種業企業少之又少。
知識產權問題也不容忽視。自1999年實行植物新品種保護制度以來，我國農業植物新品種權申請總量已經突破5萬件，目前已授權近2萬件。然而，“短平快”的模仿式育種具有普遍性，種子市場假冒偽劣、套牌侵權等違法犯罪行為也時有發生。
劉錄祥認為，侵權行為導致品種同質化，嚴重挫傷了創新主體的積極性，影響了科研投入，非常不利于激發育種原始創新活力。“隨著新修訂的種子法實施，將實行實質性派生品種制度，全方位擴大植物新品種權保護范圍，大幅度提高侵權損害賠償標準，進一步健全激勵種業原始創新的法律制度，對推進種業振興具有標志性意義。”
無論是解決育種難題還是實現追趕超越，都需要有更大力度、更遠謀劃的創新作為
“無論是解決育種難題還是實現追趕超越，都需要有更大力度、更遠謀劃的創新作為。”蔣丹平表示，科技部將從“支撐、引領、走出新路”三個方面發力，深入推進種業科技攻關，加快實現種業科技自立自強。
支撐方面，圍繞產業鏈部署創新鏈，將系統部署一批國家重點研發項目，建設種業領域國家重大創新平臺，推進種業國家技術創新中心建設布局等。引領方面，圍繞創新鏈布局產業鏈，加快啟動農業生物育種重大項目，驅動基因編輯、全基因組選擇、合成生物學、生物大數據和人工智能等跨學科技術深度交叉融合與系統集成；鼓勵和支持企業積極參與國家種業領域科技計劃，擇優支持中小企業科技創新。
走出新路方面，針對重大、緊迫、長期瓶頸制約的任務，實行“揭榜掛帥”機制；針對區域特色種質資源挖掘與創新利用等任務，采取“部省聯動”機制，強化資源、管理、政策聯動，推動成果落實落地；針對聚焦關鍵核心技術可取得原創性研究成果的任務，采取青年科學家領銜機制，鼓勵自由探索，推動青年科技人才脫穎而出。針對大家畜、林木等育種周期長的特點，探索實行長周期支持機制等。
“在2021年發布的國家重點研發計劃中，有19個項目采用‘揭榜掛帥’形式組織，只要有能力解決種業創新的問題，英雄不問出身，鼓勵參與競爭。”蔣丹平舉例說，“我們的青年科學家機制，改變了以往大項目、大團隊的申請方式，只要你在單點上有突破，能夠實現原始創新，同樣可以申請。在青年科研人員思想活躍、年富力強的時候，從國家科技計劃層面給予支持，為他們承接更大的課題打下基礎。”
針對育種科研周期長的特點，今年科技部將遴選一批項目，采取長周期的支持方式。“納入支持機制以后，我們采取3年評估、5年滾動的模式，鼓勵科研人員潛心探索。”蔣丹平說。
2021年11月，趙久然主持的“高產優質、多抗廣適玉米品種京科968的培育與應用”項目，獲2020年度國家科學技術進步獎二等獎。從2001年開始種質資源鑒選，到2011年品種通過國家審定后進行產業化和大面積示范推廣，再到2021年獲獎，趙久然的科研生涯是以10年為單位計算的。他的經歷印證了育種不僅需要知識和智慧，更需要恒心和勇氣。