集成育种新技术 跨入种业新时代

河南大学生命科学学院 张亚歌 王道杰

种子是高产稳产高效的核心，种业是现代农业发展的“生命线”。目前我省从事小麦育种的单位有150余家，数量上远超其他省份。2009年—2019年期间，我省102个小麦新品种通过国家审定，特别是2014年以来通过国家审定的小麦品种稳居全国首位。虽然我省粮食产量连续4年稳定在1300亿斤以上，但是随着粮食产量的基点逐步提高，加上耕地吃紧、地力下降等原因，我省稳步提高粮食产能面临严峻考验。“十四五”规划纲要提出，加强种质资源保护利用和种子库建设，确保种源安全。加强农业良种技术攻关，有序推进生物育种产业化应用，培育具有国际竞争力的种业龙头企业。因此，我省要加快国家生物育种产业创新中心等研发平台建设，积极培育种业龙头企业，开展种源“卡脖子”技术攻关，提升现代种业发展水平，建设现代种业强省。

作物育种取得突破性进展

“十三五”期间，我国对约17000份水稻、小麦、玉米、大豆、棉花、油菜、蔬菜等种质资源的重要性状进行精准表型鉴定评价和全基因组水平的高通量基因型鉴定，发掘出一批作物育种急需的优异种质。近年来，我国在作物基因组学研究，新基因挖掘与功能解析，产量、品质、养分高效利用、抗病虫，以及育性等重要性状形成的分子机制与调控网络研究等方面取得了一系列重大进展。创新完善了杂种优势利用、细胞及染色体工程、分子标记、基因组编辑等育种、转基因和合成生物学等关键技术，提升了育种自主创新能力，创制出一批育种新材料和新品种。以转基因、分子标记、单倍体育种、分子设计等为核心的现代生物技术不断完善，并开始应用于农作物种质创新和新品种培育，有效支撑了我国现代农业发展。

我省是全国小麦主产区，小麦种植面积、单产、总产量、外销量均居全国首位，育成小麦品种的数量和质量均居全国领先水平。从应用面积来看，我省育成的多个品种年种植面积均在1000万亩以上，大面积应用的品种数目居全国首位。我省小麦单产从新中国成立初期的43公斤发展到现在的441公斤，是世界小麦单产的2倍。省农科院育成的稳产、高产、多抗玉米品种，2000年通过国家审定，是我国玉米市场近20年来表现最好的品种，曾连续8年在全国种植面积超过6000万亩，并获得国家科技进步奖一等奖。

当今作物育种技术的优势与不足

目前，我国作物种质资源研究总体上已达到国际先进水平，建立了较为完善的作物种质资源保存体系，作物种质资源精准鉴定评价水平和规模居国际第一方阵，已建立基于连锁分析、关联分析、比较基因组学、基因表达等一系列基因发掘新方法，作物种质资源基础研究和作物新基因发掘处于国际先进水平。在农业生物功能基因组学等基础研究领域取得了长足发展，相继完成了多种作物和微生物的基因组测序或重测序，在重要性状形成的分子机制与遗传网络调控研究方面取得了重要进展，克隆了一批具有重大育种价值的新基因，并逐步应用于品种改良。但是在我国的库存资源中，国外资源的占有率较低、物种多样性较低，满足新形势下的作物育种需求的突破性新种质较为缺乏，大多数作物的种质资源基础研究还处于跟跑阶段。育种基础研究与育种应用脱节现象较为严重，原创性技术研发仍然较少。育种大数据平台建设与软件研发、信息化以及相关系统开发与应用不够。表型自动检测设备、育种芯片设计与人工智能系统等缺乏，系统集成明显不足。

我省是农业大省，也是种业大省，我省在农作物资源创新和新品种培育方面取得了较大进展，小麦、花生和水稻等作物品种培育全部为国内自控，但部分蔬菜作物一旦进口渠道受限，很可能陷入无种源可用的境地。

今后种业发展的重点及战略措施

未来推动我省种业发展，就要围绕世界作物种业科技发展前沿，面向我国农业经济建设主战场和国家重大需求，按照“强化自主创新，突出战略重点，创新管理机制，培育现代种业”的原则，着力攻克作物种业重大基础科学问题，突破作物基因编辑、全基因组选择、转基因等颠覆性技术，在原创基础理论、重要基因挖掘等领域抢占科技制高点；构建现代作物育种技术体系，加快战略性新品种培育，推进产业化，满足乡村振兴对多元化品种的重大需求，让中国人的饭碗装上更多优质河南粮。

我省是全国重要的农作物种业大省，小麦、花生供种能力分别约占全国的38%、30%，均居全国首位。下一步，要尽快启动实施种源“卡脖子”技术攻关，着力破除瓶颈卡点，形成一批具有自主知识产权的突破性成果，以产学研用相融合的创新机制推进产业化，提升现代种业发展水平，建设现代种业强省。持续开展我省主要作物育种联合攻关，加快培育高产高效、绿色优质新品种。健全商业化育种体系，推进科企合作，促进产学研深度融合。强化育种遗传基础、分子育种技术等前沿性研究，有序推进生物育种产业化应用。

推动我省种业发展要抓好两项战略措施：一是加大投入，通过技术创新和大协作，推动种业跨越式发展。国家粮食核心区建设对我省小麦、玉米等作物产量水平提出了更高要求，如何通过品种改良提高单产已成为育种单位的工作重点。种业发展可以分为四个阶段，1.0时代是农家育种，2.0时代是杂交育种，3.0时代是分子育种，包括分子标记、转基因、基因编辑育种等，4.0时代是“生物技术+人工智能+大数据信息技术”育种。目前发达国家已进入种业4.0时代，我国还在2.0至3.0时代之间。因此，迫切需要政府加大投入，同时通过科学界、农业公司、媒体、政府和社会各界的通力协作，实现种业跨越式发展。

二是加强规模型种业企业的培育力度，实现种业大省向种业强省的转变。种业要发展，企业是主体。国家种业发展政策提出以企业为主体的商业化育种体系，主要是促使种子企业升级。种子企业不能滞留于种子生产销售的层面，而必须参与区域竞争、国际竞争，决胜于科研育种的高端层面。近年来，我省种业企业研发投入持续加大，行业整体竞争力明显提升。但不论是经营规模、创新能力，还是发展布局，都与国际巨头有明显差距。种子企业存在小而散、品种同质化严重等问题，至今没有一家在主板上市，更没有在国内乃至全球有影响力的领军企业，自主创新水平与发达国家有较大差距。2019年，全国首个生物育种产业创新中心落户河南，提出力争到2030年，将国家生物育种产业创新中心建成全球著名的生物育种创新企业，推动形成千亿规模的生物育种产业集群，带动我国生物育种产业基本实现关键核心技术自主可控。因此，要加快培养一批种业龙头企业，探索科企深度融合实现方式，加大新品种推广力度，积极推进产业化应用，满足农业高质量发展需求，实现种业大省向种业强省的转变。

编辑：河南日报理论部