上世紀(jì)60年代,袁隆平院士在湖南安江農(nóng)校叩響雜交水稻育種的大門(mén)。
如今的湖南,水稻、辣椒、油茶等種質(zhì)資源規(guī)模在全國(guó)乃至全球名列前茅。一批批科研人員奮發(fā)思進(jìn),在雜交水稻育種、辣椒育種、地方豬品種選育、油茶雜交等領(lǐng)域,一批重大創(chuàng)新成果涌現(xiàn):雜交水稻實(shí)現(xiàn)連續(xù)5輪高產(chǎn)躍升,超高產(chǎn)雜交稻雙季畝產(chǎn)突破1600公斤,再創(chuàng)新紀(jì)錄,超高產(chǎn)、耐鹽堿、特定綠色等重大新品種相繼推出;油菜品種“灃油737”推廣面積連續(xù)10年全國(guó)第一;魚(yú)類(lèi)遠(yuǎn)緣雜交和多倍體育種技術(shù)世界領(lǐng)先;首款適用于湘豬等地方豬的液相育種芯片成功開(kāi)發(fā);辣椒首個(gè)胞質(zhì)雄性不育系和適合于機(jī)械化采收的雜交品種率先育成;油茶全基因組密碼被成功破解,新選育油茶品種比傳統(tǒng)品種增產(chǎn)5倍以上……
種質(zhì)資源豐富、種業(yè)高層次人才匯聚,高等院校、科研院所、種業(yè)企業(yè)協(xié)同共進(jìn),讓湖南種業(yè)一步步迭代升級(jí),種子“中國(guó)芯”更強(qiáng)了,中國(guó)“飯碗”端得更穩(wěn)了。近日,記者跟隨“高質(zhì)量發(fā)展調(diào)研行”采訪組深入湖南多地,感受著湖南種業(yè)由內(nèi)而外的華麗蛻變。
從模糊到精準(zhǔn),抓好種業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)
種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”。種業(yè)科研創(chuàng)新,就是要在“芯”的位置上精雕細(xì)琢,其難度不言而喻。
以雜交水稻育種為例,常規(guī)育種需要?dú)v經(jīng)多代反復(fù)回交、篩選,耗時(shí)七八年甚至更長(zhǎng)時(shí)間,才能選育出較為優(yōu)良的品種,更不必說(shuō)育種過(guò)程當(dāng)中若遇上極端天氣,前期的付出將“顆粒無(wú)收”。
生豬的傳統(tǒng)育種方法,要判斷一頭豬長(zhǎng)得快不快、產(chǎn)仔多不多、脂肪含量高不高、肉質(zhì)嫩不嫩等性狀,憑借觀察僅能得出一些外部表征,很多內(nèi)在性狀必須經(jīng)過(guò)屠宰才能得到,然而這種“破壞性”手段容易導(dǎo)致育種樣本的丟失。
如果說(shuō)傳統(tǒng)育種方法相對(duì)模糊而難以把握,那么生物育種則帶領(lǐng)種業(yè)走入一個(gè)更為精準(zhǔn)的時(shí)代。
作為岳麓山種業(yè)創(chuàng)新中心所依托的關(guān)鍵共性技術(shù)平臺(tái),在華智生物技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“華智生物”),記者見(jiàn)識(shí)到了眾多精準(zhǔn)瞄定遺傳基因的高科技育種“利器”:基于多層擴(kuò)充和靶向捕獲技術(shù)而研制成功的液相育種芯片打破了國(guó)外對(duì)育種芯片的壟斷,適用于任何物種進(jìn)行基因型測(cè)序分型,基因型準(zhǔn)確率可達(dá)99%;高通量自動(dòng)化基因檢測(cè)平臺(tái)一天可產(chǎn)生超過(guò)20萬(wàn)的數(shù)據(jù)點(diǎn),是普通實(shí)驗(yàn)室的100倍;智慧種質(zhì)休眠艙采用低溫低氧技術(shù)以及智能化、自動(dòng)化的出入庫(kù)管理系統(tǒng),能有效保護(hù)種質(zhì)資源的活性和遺傳穩(wěn)定性……
技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)育種成本大幅下降。“袁隆平院士團(tuán)隊(duì)對(duì)‘超優(yōu)千號(hào)’超級(jí)雜交稻父本的病害抗性進(jìn)行改良,傳統(tǒng)育種方法需要5-8年,而采用分子輔助育種技術(shù)進(jìn)行定向改良,只花了2年多的時(shí)間。”華智生物分子育種技術(shù)智創(chuàng)中心研究員李樂(lè)說(shuō)。
重離子輻射誘變定向育種技術(shù)加上突變體高通量篩選技術(shù)(M1TDS技術(shù)),是我國(guó)研發(fā)的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)。使用重離子束這種高能帶電粒子輻射,可以在引起目標(biāo)基因變異的同時(shí),對(duì)基因組其他地方影響較小,從而快速形成遺傳穩(wěn)定的新品系,顯著縮短育種周期。
使用這一技術(shù),湖南科學(xué)家很快定向創(chuàng)制出“蓮兩優(yōu)1號(hào)”“韶香100”等既保持了底盤(pán)品種優(yōu)良農(nóng)藝性狀,又具有鎘低積累特性的水稻基因種質(zhì)與品種。
“這一技術(shù)對(duì)豬、羊等畜禽育種意義更大,可破解當(dāng)下‘卡脖子’問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)種業(yè)跨越式發(fā)展。”雜交水稻全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、湖南雜交水稻研究中心研究員趙炳然表示。
從科研端到產(chǎn)業(yè)端,強(qiáng)化企業(yè)創(chuàng)新主體地位
科研單位在種業(yè)基礎(chǔ)性、前沿性、公益性科研領(lǐng)域取得重要突破的同時(shí),一批種子龍頭企業(yè)在商業(yè)性、競(jìng)爭(zhēng)性育種領(lǐng)域大顯身手。他們積極投入研發(fā)經(jīng)費(fèi),與科研機(jī)構(gòu)緊密合作,從農(nóng)民和市場(chǎng)的切實(shí)需求中找命題,以高效的團(tuán)隊(duì)協(xié)作打通每一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),讓育種走上“工廠化”、商業(yè)化的快車(chē)道。
20多年來(lái),袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“隆平高科”)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)培育出15個(gè)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部認(rèn)定超級(jí)稻品種,3個(gè)全國(guó)優(yōu)質(zhì)稻品種食味品質(zhì)鑒評(píng)(秈稻)金獎(jiǎng)品種以及8個(gè)省級(jí)金獎(jiǎng)品種,170多個(gè)綠色品種。這些品種的研發(fā)在保障國(guó)家糧食安全的同時(shí),還助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綠色轉(zhuǎn)型,滿(mǎn)足多元化消費(fèi)需求。
商業(yè)化育種的高效率從何而來(lái)?“我們采用‘工廠化、分段式’的研發(fā)模式,組建了一個(gè)由多支專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)構(gòu)成的體系,每個(gè)團(tuán)隊(duì)都專(zhuān)注于其擅長(zhǎng)的領(lǐng)域,確保每個(gè)環(huán)節(jié)都能發(fā)揮最大的優(yōu)勢(shì),有效實(shí)現(xiàn)從品種資源到品質(zhì)鑒定的流水線作業(yè)。”隆平高科黨委副書(shū)記、副總裁紀(jì)紹勤形象地介紹,在“多個(gè)火車(chē)頭”的合力推動(dòng)下,一個(gè)品種的培育周期可從8-10年縮短為4-6年。
效率的提高并不意味著對(duì)質(zhì)量的放松。“商業(yè)化育種的落腳點(diǎn)是市場(chǎng)。我們通過(guò)降低農(nóng)民的種植成本、提高農(nóng)民的綜合收益,讓良種成為更多農(nóng)民的選擇,最終推動(dòng)種業(yè)創(chuàng)新形成良性循環(huán)。”隆平高科人力資源部副總經(jīng)理黃丹說(shuō)。
湖南省流沙河花豬生態(tài)牧業(yè)股份有限公司則是產(chǎn)業(yè)端需求倒逼科研端創(chuàng)新的典型。“寧鄉(xiāng)花豬是湖南地方特色豬種,但一度瀕臨滅絕。為什么?因?yàn)槌缘枚?、長(zhǎng)得慢,脂肪含量高,競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)國(guó)外進(jìn)口的豬種,所以慢慢就被市場(chǎng)淘汰了。”公司負(fù)責(zé)人李述初說(shuō)。
為了推動(dòng)寧鄉(xiāng)花豬向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展,公司專(zhuān)門(mén)成立寧鄉(xiāng)花豬工程技術(shù)研究中心,與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)印遇龍?jiān)菏繄F(tuán)隊(duì)、湖南省畜牧獸醫(yī)研究所合作,開(kāi)展“寧鄉(xiāng)豬基因組血緣關(guān)系鑒定”“寧鄉(xiāng)花豬親本及其配套系生長(zhǎng)發(fā)育研究”等系列課題研究,為寧鄉(xiāng)豬種群保護(hù)、種質(zhì)創(chuàng)新和科學(xué)利用提供切實(shí)有效的系統(tǒng)性解決方案。
“我們結(jié)合寧鄉(xiāng)豬高精度基因組圖譜和營(yíng)養(yǎng)調(diào)控技術(shù)開(kāi)展生物育種,選育兼具優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高繁殖力、高抗病力等優(yōu)良性狀的寧鄉(xiāng)豬,在更好地保護(hù)地方豬種的同時(shí),增強(qiáng)寧鄉(xiāng)豬的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。”湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院副院長(zhǎng)何俊說(shuō)。相較原始品種,如今的寧鄉(xiāng)花豬繁殖率、胴體瘦肉率、肌內(nèi)脂肪含量都更高,肉質(zhì)和風(fēng)味均得到了進(jìn)一步的優(yōu)化。
湖南省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳副廳長(zhǎng)馬艷青表示,下一步湖南將有針對(duì)性地出臺(tái)落實(shí)支持政策措施,提升企業(yè)牽頭承擔(dān)省級(jí)農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等科研項(xiàng)目的比例,提升企業(yè)話語(yǔ)權(quán),強(qiáng)化企業(yè)在農(nóng)業(yè)創(chuàng)新領(lǐng)域的主體地位。
從實(shí)驗(yàn)室到餐桌,加快種業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用
在湖南長(zhǎng)沙岳麓山種業(yè)創(chuàng)新中心種業(yè)科技館,記者沿著水稻育種、畜禽培育、油菜增產(chǎn)等眾多種業(yè)科研創(chuàng)新成果一一看過(guò)去:柏連陽(yáng)院士團(tuán)隊(duì)育成的特定綠色水稻品種“臻兩優(yōu)8612”、印遇龍?jiān)菏繄F(tuán)隊(duì)育成的湘沙豬配套系、劉少軍院士團(tuán)隊(duì)選育的“合方鯽2號(hào)”……走到一幅圖示前面,記者看到了大大的七個(gè)字——“湖南院士一桌飯”。
所謂的“湖南院士一桌飯”,并非簡(jiǎn)單地把院士開(kāi)展種業(yè)攻關(guān)的農(nóng)業(yè)新品種擺在一起做成一桌飯,它代表的是一種種業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用模式。
“好的科技成果要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化應(yīng)用,才能發(fā)揮其真正的價(jià)值。我們所做的就是推動(dòng)院士團(tuán)隊(duì)的科技成果實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到田間到餐桌的‘三級(jí)跳’。”岳麓山種業(yè)創(chuàng)新中心常務(wù)副總經(jīng)理劉志賢說(shuō)。以種業(yè)科技成果為起點(diǎn),與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相結(jié)合,連通生產(chǎn)、加工、銷(xiāo)售、品牌打造、標(biāo)準(zhǔn)制定、質(zhì)量檢測(cè)等多個(gè)環(huán)節(jié),推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量發(fā)展。
淡水魚(yú)類(lèi)發(fā)育生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是全國(guó)唯一以“淡水魚(yú)類(lèi)”命名的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。多年來(lái),在魚(yú)類(lèi)遠(yuǎn)緣雜交理論-技術(shù)-產(chǎn)品方面形成了一系列國(guó)際領(lǐng)先研究成果。“合方鯽”“合方鯽2號(hào)”“雜交翹嘴魴”“鳊鲴雜交魚(yú)”……創(chuàng)建了一批四倍體、二倍體新品系,以及一系列性狀優(yōu)良的三倍體、二倍體新品種。
以“合方鯽2號(hào)”為例,它是通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交和多倍體育種技術(shù)培育出來(lái)的,相比普通的土鯽魚(yú)蛋白質(zhì)含量更高、肉質(zhì)更鮮美。
“我們強(qiáng)調(diào)漁業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,目標(biāo)要實(shí)現(xiàn)淡水魚(yú)類(lèi)良種、良養(yǎng)、良銷(xiāo)。”中國(guó)工程院院士、實(shí)驗(yàn)室主任劉少軍說(shuō)。
目前,實(shí)驗(yàn)室在湖南、廣州等地建立了10余個(gè)魚(yú)類(lèi)育種及健康養(yǎng)殖基地。研究團(tuán)隊(duì)秉持“健康養(yǎng)殖”的理念,深入系統(tǒng)研究了稻-魚(yú)、荷-魚(yú)等生態(tài)種養(yǎng)綜合生產(chǎn)模式,提倡設(shè)施養(yǎng)殖與池塘養(yǎng)殖、稻漁綜合種養(yǎng)等養(yǎng)殖模式相結(jié)合。強(qiáng)調(diào)生態(tài)設(shè)施養(yǎng)殖系統(tǒng)的建立,提出用陶板改善設(shè)施材質(zhì)等提高生態(tài)成分的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)室還研發(fā)出合方鯽魚(yú)凍產(chǎn)品、以合方鯽系列魚(yú)為原材料的高品質(zhì)魚(yú)粉等新產(chǎn)品,讓老百姓在家中就能方便吃到美味的淡水魚(yú)產(chǎn)品。
從實(shí)驗(yàn)室到餐桌,上下游有機(jī)銜接、產(chǎn)學(xué)研緊密協(xié)同,構(gòu)建起創(chuàng)新、研發(fā)、轉(zhuǎn)化、落地的新格局,催動(dòng)湖南的種業(yè)科技向著更廣闊的前景進(jìn)發(fā)。