中國(guó)工程院院士 趙振東

培育小麥突破性新品種
 

      小麥?zhǔn)俏覈?guó)兩大口糧作物之一，全國(guó)40%的人口以小麥為主食。2020年我國(guó)小麥播種面積3.51億畝，產(chǎn)量2685億斤，產(chǎn)需平衡略有盈余。2021年，受小麥、玉米價(jià)格倒掛等因素影響，小麥飼用替代、釀酒制曲明顯增多，產(chǎn)需形勢(shì)由寬裕轉(zhuǎn)為趨緊。

      　　

      種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的源頭。在人多、地少、水缺但食物需求持續(xù)增長(zhǎng)的情況下，確保2022年糧食產(chǎn)量穩(wěn)定在1.3萬(wàn)億斤以上，需要用足用好種質(zhì)資源，培育出更多突破性小麥良種。

      　　

      農(nóng)業(yè)農(nóng)村部日前印發(fā)的《“十四五”全國(guó)種植業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出了到2025年，小麥播種面積保持在3.5億畝以上，產(chǎn)量2800億斤以上。大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋弱筋小麥，持續(xù)優(yōu)化品質(zhì)結(jié)構(gòu)。圍繞我國(guó)小麥種業(yè)自主創(chuàng)新現(xiàn)狀、如何用足用好種質(zhì)資源突破“卡脖子”瓶頸等問(wèn)題，《瞭望》新聞周刊記者專訪了中國(guó)工程院院士，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所一級(jí)研究員、首席專家趙振東院士。

      　　

中國(guó)工程院院士    趙振東

 

      《瞭望》：近年來(lái)小麥育種行業(yè)發(fā)展情況如何？小麥品種種源是否實(shí)現(xiàn)了自主可控？

      　　

      趙振東：小麥?zhǔn)俏覈?guó)三大主糧之一。小麥和水稻一樣，在品種種源方面實(shí)現(xiàn)了完全自主可控。

      　　

      經(jīng)過(guò)我國(guó)小麥育種工作者共同努力，已經(jīng)育成并推廣了一系列優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、兼抗多抗、抗旱節(jié)水等小麥優(yōu)良新品種，為保障我國(guó)糧食安全作出了突出貢獻(xiàn)。

      　　

      我國(guó)小麥品種培育大致經(jīng)歷了抗病穩(wěn)產(chǎn)、矮化高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、高產(chǎn)廣適，到目前的多元化這五個(gè)階段，主產(chǎn)區(qū)也經(jīng)歷了8次至9次品種更新?lián)Q代。我國(guó)的小麥育種工作在一年兩熟的生產(chǎn)制度下，利用有限的光、熱、水、土資源，支持和引領(lǐng)小麥生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展，育種水平國(guó)際領(lǐng)先，小麥不存在種業(yè)安全問(wèn)題。

      　　

      作為小麥育種工作者，我很自豪的是，我國(guó)小麥口糧自給率達(dá)到了100%，種子的自主率同樣達(dá)到100%，口糧絕對(duì)安全，做到了“中國(guó)糧主要用中國(guó)種”。

      　　

      在基礎(chǔ)理論研究和育種技術(shù)創(chuàng)新方面也不斷取得重大突破。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教授孔令讓團(tuán)隊(duì)從小麥近緣植物長(zhǎng)穗偃麥草中成功克隆出了抗赤霉病基因，已被多家單位用于小麥抗病育種；山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所研究員李根英團(tuán)隊(duì)在小麥多重基因編輯研究方面取得突破，為小麥定向改良提供了技術(shù)支撐；山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院與中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院合作，建立了分子標(biāo)記輔助選擇的精準(zhǔn)育種技術(shù)體系，并成功育成了黃淮麥區(qū)第一個(gè)分子標(biāo)記新品種濟(jì)麥23。

      　　

      科研育種領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新突破，鞏固擴(kuò)大了小麥育種業(yè)發(fā)展的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，也增強(qiáng)了我們打好種業(yè)翻身仗的信心和實(shí)力。同時(shí)，我們也需正視國(guó)情，在耕地與資源約束條件下，應(yīng)加強(qiáng)科技研發(fā)投入，加快新技術(shù)應(yīng)用，培育突破性新品種，繼續(xù)保持我國(guó)的小麥種業(yè)優(yōu)勢(shì)，保障國(guó)家糧食安全。

      　　

      《瞭望》：你目前開(kāi)展的育種研究，旨在解決哪些問(wèn)題？已經(jīng)取得了哪些在生產(chǎn)上具有重要育種價(jià)值的研究成果？

      　　

      趙振東：目前我們團(tuán)隊(duì)主要圍繞優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗旱節(jié)水、氮磷高效、營(yíng)養(yǎng)特色五個(gè)方向開(kāi)展育種研究，滿足我國(guó)小麥生產(chǎn)和人們的不同需求。

      　　

      多年來(lái)，我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)先后培育出了濟(jì)南17號(hào)小麥、濟(jì)麥19、濟(jì)麥20、濟(jì)麥22和濟(jì)麥44等一系列小麥新品種，先后獲得4項(xiàng)國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)，在優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)小麥品種培育方面取得了一系列突破。尤其是濟(jì)麥22，曾連續(xù)9年為全國(guó)種植面積第一大品種，累計(jì)推廣3億多畝，為我國(guó)糧食安全作出了突出貢獻(xiàn)。

      近年來(lái)，我們新育成的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種濟(jì)麥44，具有優(yōu)質(zhì)、抗病、早熟、高產(chǎn)等突出優(yōu)點(diǎn)，較好地協(xié)調(diào)了產(chǎn)量與品質(zhì)的矛盾，已成為山東省年推廣面積最大的強(qiáng)筋品種，加工品質(zhì)得到了加工企業(yè)的高度認(rèn)可，可有效替代進(jìn)口強(qiáng)筋小麥。

      　　

      《瞭望》：我國(guó)小麥種業(yè)自主創(chuàng)新水平如何？

      　　

      趙振東：當(dāng)前我國(guó)小麥種業(yè)自主創(chuàng)新水平不斷提高。
 

      在基礎(chǔ)理論與技術(shù)研究方面：在國(guó)際上率先完成了高質(zhì)量小麥A、D基因組精細(xì)圖譜繪制，獲得了染色體級(jí)別的高質(zhì)量基因組參考序列，為功能基因組和全基因組選擇育種提供了基礎(chǔ)；普通小麥屬于自花授粉作物，由于遺傳基礎(chǔ)狹窄，致使高產(chǎn)雜交育種研究的難度非常大，尋找雄性不育遺傳資源是攻克這個(gè)難關(guān)的首要問(wèn)題。1972年，山西省太谷縣農(nóng)業(yè)技術(shù)員高忠麗在田間發(fā)現(xiàn)了一株天然雄性不育小麥，后被命名為“太谷核不育小麥”。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教授付道林團(tuán)隊(duì)成功克隆了太谷核不育基因，并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了探討，為將來(lái)實(shí)現(xiàn)小麥等作物的雜交制種創(chuàng)造了條件；基因編輯技術(shù)也取得了一系列突破性進(jìn)展。

      　　

▲ 2020年4月14日，安徽省農(nóng)墾集團(tuán)龍亢農(nóng)場(chǎng)小麥育種試驗(yàn)田， 科研人員在給小麥雜交授粉

      　　

      在新品種培育方面：育成了揚(yáng)麥158、小偃6號(hào)、陜農(nóng)7859、豫麥18、鄭麥9023、煙農(nóng)19、濟(jì)麥20、濟(jì)麥22、矮抗58等9個(gè)重大品種，自1978年以來(lái)這些品種推廣面積都超過(guò)2000萬(wàn)畝。同時(shí)，中農(nóng)發(fā)種業(yè)集團(tuán)股份有限公司、江蘇省大華種業(yè)集團(tuán)有限公司、山東魯研農(nóng)業(yè)良種有限公司等一批小麥育種優(yōu)勢(shì)企業(yè)不斷培育壯大。

      　　

      總的來(lái)說(shuō)，在小麥基因組測(cè)序、基因克隆、高通量分子標(biāo)記檢測(cè)等方面，我國(guó)與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家保持同步，部分領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平。但整體自主創(chuàng)新水平與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定差距，主要表現(xiàn)在種質(zhì)資源的規(guī)?；?、精準(zhǔn)化鑒定不系統(tǒng)，優(yōu)異關(guān)鍵核心基因挖掘數(shù)量少；育種核心技術(shù)創(chuàng)新不足，育種同質(zhì)化較為嚴(yán)重，派生品種占比較高，原始創(chuàng)新品種少。

      　　

      造成差距的主要原因是：育種規(guī)模化、組織化程度低，商業(yè)化育種體系不健全。先進(jìn)育種技術(shù)方面我們與發(fā)達(dá)國(guó)家同步，但目前只有“點(diǎn)”的應(yīng)用，缺少“面”的普及，應(yīng)盡快促進(jìn)先進(jìn)育種技術(shù)與常規(guī)育種的融合，推動(dòng)我國(guó)小麥育種全面進(jìn)入3.0時(shí)代。

      　　

      《瞭望》：我國(guó)小麥育種產(chǎn)業(yè)鏈方面還有哪些短板？

      　　

      趙振東：我們?cè)谛←溣N方面保持了領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，但從種業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展來(lái)看，對(duì)標(biāo)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)小麥品種提出的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、綠色優(yōu)質(zhì)、高效安全要求，對(duì)標(biāo)國(guó)內(nèi)外種業(yè)先進(jìn)水平，小麥育種亟待突破的短板主要有兩個(gè)：

      　　

      一是種質(zhì)資源的利用和創(chuàng)新不足。我國(guó)種質(zhì)資源重要性狀的精準(zhǔn)鑒定和全基因組水平上的基因型鑒定尚處于起步階段，針對(duì)重要性狀的新基因發(fā)掘尚未規(guī)?；N質(zhì)資源轉(zhuǎn)變?yōu)榛蛸Y源的道路比較漫長(zhǎng)。同時(shí)，我們對(duì)已有種質(zhì)資源的鑒定、利用率只有10%左右，種質(zhì)資源保護(hù)體系尚未建立。如何利用好已有的種質(zhì)資源、為培育突破性新品種提供堅(jiān)實(shí)的科技基礎(chǔ)，未來(lái)還有很多工作要做。

      　　

      二是現(xiàn)代育種技術(shù)與常規(guī)育種技術(shù)尚未充分融合。當(dāng)前，世界種業(yè)正迎來(lái)以基因編輯、人工智能等技術(shù)融合發(fā)展為標(biāo)志的新一輪科技革命。種業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家育種手段已實(shí)現(xiàn)常規(guī)育種、生物技術(shù)和信息化技術(shù)的融合，而我們?nèi)蕴幵谝噪s交選育為主的常規(guī)育種階段?；A(chǔ)理論和原始技術(shù)創(chuàng)新落后，原創(chuàng)性的基因編輯技術(shù)缺乏，商業(yè)化全基因組分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)和實(shí)用化分子育種技術(shù)應(yīng)用較少，育種大數(shù)據(jù)分析、信息化以及相關(guān)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用規(guī)模小。研究多、論文多，育種應(yīng)用少。這些成為了我們育成更多突破性小麥品種的制約因素。

      　　

育出更多突破性良種
 

      《瞭望》：要用好種質(zhì)資源，你對(duì)挖掘小麥種質(zhì)資源中的抗逆、高產(chǎn)等優(yōu)質(zhì)基因有何建議？

      　　

      趙振東：種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，種質(zhì)資源是芯片中的“硅片”。農(nóng)作物種質(zhì)資源是農(nóng)業(yè)科技原始創(chuàng)新和現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。種源的安全和自主可控，核心在于對(duì)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)基因的掌控。
 

      我國(guó)目前保存的種質(zhì)資源位居全球第二，但對(duì)其特性的精準(zhǔn)鑒定和利用不足。今后我們應(yīng)加強(qiáng)對(duì)核心種質(zhì)資源的精準(zhǔn)鑒定和創(chuàng)新利用，從核心種質(zhì)中挖掘出抗逆、高產(chǎn)等優(yōu)質(zhì)基因，并形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利產(chǎn)品加以保護(hù)，從而在種業(yè)自主創(chuàng)新上擁有話語(yǔ)權(quán)。

      　　

      目前，我們正在利用多項(xiàng)新技術(shù)開(kāi)展遠(yuǎn)緣雜交，比如在國(guó)際上率先開(kāi)展小麥與小冰麥雜交，育成了普冰系列小麥，正在推廣利用。我們非常期待能創(chuàng)新出像小偃6號(hào)、矮孟牛之類的骨干親本，從而育出突破性品種。

      　　

      《瞭望》：面向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)種質(zhì)資源提出的新要求，在育種觀念方面需要做出哪些轉(zhuǎn)變？

      　　

      趙振東：作物育種觀念方面，我們正在從“地適應(yīng)作物”到“作物適應(yīng)地”的轉(zhuǎn)變。過(guò)去，不少審定的小麥品種屬于傳統(tǒng)的高肥水類型，資源消耗量大。如今，我們小麥科研工作者也培育出了一系列抗旱節(jié)水耐鹽堿的小麥品種，在中輕度鹽堿地上表現(xiàn)不錯(cuò)。下一步，我們還將加強(qiáng)這方面資源的搜集、篩選和利用，培育出適應(yīng)鹽堿地種植的品種，為鹽堿地綜合利用提供品種支持。

      　　

      近年來(lái)，氣候復(fù)雜多變。為應(yīng)對(duì)氣候變化，在育種方面，我們應(yīng)更加注重品種的穩(wěn)產(chǎn)、節(jié)水、抗旱、抗穗發(fā)芽、抗倒春寒能力，培育出政府愿意推、企業(yè)愿意賣、農(nóng)民愿意種的放心好品種。

      　　

      《瞭望》：保持小麥品種競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，你建議國(guó)家優(yōu)先啟動(dòng)的攻關(guān)任務(wù)有哪些？

      　　

      趙振東：打好種業(yè)翻身仗，是一個(gè)綜合性的系統(tǒng)工程。在加快啟動(dòng)實(shí)施種源“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)時(shí)，建議優(yōu)先啟動(dòng)突破性優(yōu)良品種培育工程、種質(zhì)資源的創(chuàng)新利用及功能性基因的克隆與保護(hù)工作。

      　　

      在新品種培育方面，我認(rèn)為需要注重“四個(gè)并重”：產(chǎn)量與效益并重、高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)并重、生產(chǎn)與生態(tài)并重、資源環(huán)境與綠色并重。

      　　

      同時(shí)，以高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)綠色可持續(xù)思路為引導(dǎo)，嘗試建立高端引領(lǐng)的品質(zhì)改良路線。尤其是在品質(zhì)改良方面，應(yīng)注重優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)的協(xié)調(diào)、優(yōu)質(zhì)與抗病的協(xié)調(diào)?？梢詫?shí)施良種聯(lián)合攻關(guān)行動(dòng)，構(gòu)建“企業(yè)+科研+推廣”三位一體的良種聯(lián)合攻關(guān)機(jī)制，圍繞主要農(nóng)作物和特色作物，堅(jiān)持以市場(chǎng)為導(dǎo)向，瞄準(zhǔn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵需求，統(tǒng)籌利用種質(zhì)創(chuàng)制、品種選育、試驗(yàn)測(cè)試、展示評(píng)價(jià)、示范推廣等多方資源優(yōu)勢(shì)；逐步突破限制品種的光、熱、水、肥、土等關(guān)鍵核心技術(shù)問(wèn)題，盡快篩選推廣一批滿足市場(chǎng)迫切需求的突破性新品種。

      　　

      此外，培育壯大種業(yè)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)高端引領(lǐng)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。可以遴選發(fā)展后勁足的創(chuàng)新型企業(yè)，建設(shè)一批商業(yè)化育種中心，強(qiáng)化提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力，加快創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化和生物育種技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；支持企業(yè)與科研院所緊密合作，推動(dòng)育種人才、技術(shù)、資源等創(chuàng)新要素向企業(yè)聚集；扶持優(yōu)勢(shì)種業(yè)企業(yè)，改善基礎(chǔ)設(shè)施和裝備條件，提升種子生產(chǎn)加工能力；加大種業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度和良種推廣補(bǔ)貼力度，為種業(yè)創(chuàng)新發(fā)展?fàn)I造良好環(huán)境；以高端引領(lǐng)為抓手，加強(qiáng)高端品牌建設(shè)，落實(shí)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)、按質(zhì)論價(jià)，促進(jìn)高端品牌的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
 

      來(lái)源：《瞭望》2022年第8期