中國工程院院士萬建民

 

      ?“加快農業(yè)生物育種創(chuàng)新，構建現(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)科技自立自強的關鍵舉措，是實現(xiàn)種源自主可控的根本路徑。”

 

      ?目前我國水稻、小麥、大豆、油菜、棉花等農作物生產用種均為自主選育，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。良種對作物增產貢獻率達45%以上，為保障國家糧食安全和重要農產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、高產、資源高效利用等基因為生物工程和分子定向設計育種提供了重要基因資源。

 

2022 年 4 月 1 日，青島海水稻研究發(fā)展中心的工作人員在南繁科研育種基地開展水稻雜交工作 張麗蕓攝 / 《瞭望》

 

      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。

 

      “加快農業(yè)生物育種創(chuàng)新，構建現(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)科技自立自強的關鍵舉措，是實現(xiàn)種源自主可控的根本路徑。”中國農科院原副院長、中國工程院院士、現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系種業(yè)共性技術創(chuàng)新團隊首席專家萬建民接受《瞭望》新聞周刊專訪時表示。

 

      經過幾十年發(fā)展，我國農作物種業(yè)科技創(chuàng)新水平已步入跟蹤、并跑和領跑并存的新階段，已建立較完善的農業(yè)生物育種技術體系。農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、分子育種等關鍵技術快速發(fā)展與應用，選育的動植物新品種基本滿足了農業(yè)生產需求。

 

      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)新能力和強化產業(yè)發(fā)展等挑戰(zhàn)。萬建民建議，加快構建以科研單位為主體的基礎性研究和以企業(yè)為主體的技術創(chuàng)新“雙輪驅動”現(xiàn)代種業(yè)創(chuàng)新體系，用生物育種技術攥緊中國種子。

 

      生物育種是打贏

 

      萬建民：生物育種是現(xiàn)代農業(yè)生物技術育種的統(tǒng)稱，主要包括利用轉基因、基因編輯、全基因組選擇、細胞工程、合成生物等技術，對動植物開展高效、精準、定向遺傳改良和品種培育。推進生物育種產業(yè)化是促進現(xiàn)代種業(yè)高質量發(fā)展，保障國家糧食安全和重要農產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)技術變革能使水稻產量提高10%～15%以上。當前，現(xiàn)代生命科學和生物育種技術創(chuàng)新加快突破，基因編輯、轉基因、全基因組選擇等生物技術（BT）與大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術（IT）交叉融合，形成了以BT+IT為典型特征的高效農業(yè)生物育種技術體系，驅動現(xiàn)代育種技術快速變革迭代，孕育著新一輪農業(yè)科技革命。

 

      發(fā)展生物育種技術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)預測，到2030年我國糧食和肉蛋奶生產能力須分別提高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量和品質跨越，關鍵在于生物育種技術變革。

 

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

 

      當前，生物育種創(chuàng)新已經上升為國家戰(zhàn)略。黨的十九屆五中全會提出，瞄準生物育種等八個前沿領域，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。

 

      《瞭望》：我國生物育種技術已經取得了哪些進展？

 

      萬建民：近年來，“十三五”國家重點研發(fā)計劃七大農作物育種專項、農業(yè)農村部國家良種重大科研聯(lián)合攻關及轉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，初步構建了以公益性科研院所和大學機構為支撐、以種業(yè)企業(yè)為主體的種業(yè)創(chuàng)新體系，從種業(yè)基礎理論、前沿核心技術、共性關鍵技術、品種創(chuàng)制與示范應用等實施全產業(yè)鏈聯(lián)合攻關，取得顯著成效。選育推廣了機收籽粒玉米、高產高蛋白大豆、優(yōu)質多抗水稻、高產節(jié)水抗病小麥，以及特色優(yōu)質專用等一批突破性新品種。總體上來說，目前我國水稻、小麥、大豆、油菜、棉花等農作物生產用種均為自主選育，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。良種對作物增產貢獻率達45%以上，為保障國家糧食安全和重要農產品有效供給提供了強有力種源支撐。

 

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

 

      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)了控制番茄風味遺傳的關鍵基因位點，揭示了水稻廣譜抗稻瘟病與產量平衡的新機制，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、高產、資源高效利用等基因為生物工程和分子定向設計育種提供了重要基因資源。

 

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

 

      第四，綜合利用植物分子設計、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。培育出一批精品優(yōu)質水稻、抗旱抗病小麥、高產機收玉米、早熟優(yōu)質蔬菜等農作物新品種并大面積推廣應用；國產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應用安全證書。我國自主研發(fā)的耐除草劑大豆獲準在阿根廷商業(yè)化種植?？瓜x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

 

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

 

      全球生物種業(yè)迅速發(fā)展。自1996年批準轉基因生物商業(yè)化種植以來，全球種植轉基因作物已經累計達到400多億畝，有29個國家種植轉基因作物，另外還有40多個國家和地區(qū)進口轉基因農產品。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》，將生物精準育種列為未來農業(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，將農業(yè)生物技術研發(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。科迪華在玉米領域擁有全球四分之一的分子育種專利、掌握了60%以上的種質資源。拜耳的轉基因育種技術全球領先，具有強大競爭力。

 

      《瞭望》：與國際生物育種技術發(fā)展水平相比，我們還有哪些短板？

 

      萬建民：首先，基礎研究和關鍵技術原創(chuàng)還需加強。大部分物種的基礎研究尚在跟跑，重要性狀形成的遺傳基礎與調控網絡研究不系統(tǒng)，作物育種依舊缺乏具有重要育種價值的關鍵基因，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、全基因選擇預測模型、人工智能算法等關鍵技術原創(chuàng)不足。美國已開始邁入生物技術和人工智能技術深度融合的智能設計生物育種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，我國農業(yè)生物種質資源精準鑒定和優(yōu)異資源挖掘不夠，缺乏優(yōu)異新種質，遺傳基礎狹窄，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，重大產品缺乏。國際生物技術產品迭代升級加速，多基因疊加產品不斷涌現(xiàn)，我國玉米、大豆、生豬、奶牛、肉雞等新品種培育差距明顯。適應新時期農業(yè)特點的重大品種迭代滯后，也缺乏適應農業(yè)高質量發(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。

 

      構建現(xiàn)代化種業(yè)創(chuàng)新體系

 

      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)新體系頂層設計不足，基礎研究、技術創(chuàng)新、品種培育的創(chuàng)新鏈與產業(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。亟待構建以科研單位為主體的基礎性研究和以企業(yè)為主體的技術創(chuàng)新“雙輪驅動”現(xiàn)代種業(yè)創(chuàng)新體系。加強種業(yè)基礎性公益性研究，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)新頂層設計。重點解決好生物種業(yè)科技基礎研究和前沿技術的源頭創(chuàng)新，支撐突破性重大品種的培育。建議加快實施農業(yè)生物育種重大項目，加大對生物育種與產業(yè)化發(fā)展的支持力度，在種業(yè)“卡脖子”核心技術領域搶得先機，取得主動權；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、雞等關鍵物種，加強種質資源精準鑒定，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、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測新模型，攻克多基因定向表達、靶向合成生物、人工智能設計等前沿關鍵技術；構建種業(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，促進高質量生物育種創(chuàng)新應用。

 

      再者，培育更多大而強的領軍企業(yè)。我國農作物種企有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，中國種企只占兩席，分別是先正達集團和隆平高科，亟待培育更多大而強的領軍企業(yè)。同時加大新修訂種子法的實施力度，強化知識產權保護，激勵企業(yè)加大研發(fā)投入。

 

      來源丨《瞭望》新聞周刊 扈永順