文/朱虹

糧食安全是實現(xiàn)經濟發(fā)展、社會穩(wěn)定、國家安全的重要基礎?！啊濉詠恚覈r業(yè)科技持續(xù)發(fā)展，農作物良種覆蓋率在96%以上，自主選育品種面積占比超過95%。水稻、小麥兩大口糧作物品種已實現(xiàn)完全自給，良種對糧食增產貢獻率已超過45%。作物單產顯著提升，糧食總產連續(xù)5年超過6.5億噸，口糧實現(xiàn)絕對安全。”中國農科院副院長、中國工程院院士、“七大農作物育種”重點專項（以下簡稱“育種專項”）總體專家組組長萬建民介紹。

糧食安全是國家戰(zhàn)略，種子是農業(yè)的“芯片”，種源安全連著糧食安全。主糧作物領域方面的育種專家詳細解析了糧食安全背后的科技支撐。

糧食生產形勢大好

我國糧食總產連續(xù)5年超過6.5億噸，作物單產提升貢獻卓著。

據(jù)統(tǒng)計，2020年，我國糧食作物總產6.69億噸，比2016年提高8.6%，連續(xù)5年保持增加勢頭。糧食作物播種面積由2016年的16.95億畝增加到2020年的17.50億畝，增幅3.3%。糧食作物單產由2016年的363.5公斤/畝增加到2020年的382.3公斤/畝，增幅達5.2%。

水稻和小麥等口糧作物保持穩(wěn)定，基本實現(xiàn)供需平衡。其中，水稻年播種面積保持在4.5億畝左右；稻谷總產略有增加，2020年達到2.12億噸，比2016年增加2.4%；水稻單產由2016年的457.4公斤/畝，增加到2020年的469.6公斤/畝，增幅2.7%。小麥年播種面積略有減少，基本保持在3.50億畝以上；總產由2016年的1.29億噸，增加到2020年的1.34億噸，增幅4.6%，主要得益于小麥單產從2016年的355.2公斤/畝增至2020年的382.8公斤/畝，增幅7.8%。

玉米生產發(fā)展迅速，總產保持快速增長勢頭。玉米年播種面積由2016年的5.51億畝增加到2020年的6.19億畝，增加12.3%，總產由2016年的2.20億噸增加到2020年的2.61億噸，增幅達18.7%；玉米單產也由2016年的398.2公斤/畝增加到2020年的421.1公斤/畝，增幅5.8%。

實施“大豆振興計劃”以來，大豆生產得到恢復性增長。2016年至2020年，大豆播種面積從1.14億畝增加到1.48億畝，增幅29.9%；總產由1360萬噸增加到1960萬噸，增幅44.1%；單產由119.75公斤/畝增加到132.4公斤/畝，增幅11.0%。

雜糧作物有升有降，總體保持穩(wěn)定。受種植業(yè)結構調整、消費需求、市場拉動、政策支持等因素影響，雜豆、谷子、高粱、蕎麥等雜糧生產面積穩(wěn)中有升，而大麥/青稞生產面積逐年減少。雜糧常年種植面積約1.7億畝，占全國糧食作物播種面積的8%~10%，產量約2000萬噸（不包括甘薯），占糧食作物的3%~4%。

提升主糧作物育種自主創(chuàng)新能力

基礎研究是整個科學體系的源頭。萬建民介紹，我國在小麥、水稻、玉米、大豆、雜糧等糧食作物基因組解析、新基因克隆，以及育種關鍵技術研發(fā)等方面取得了重大進展，為糧食作物遺傳改良與精準設計育種提供了理論基礎與技術支撐。

主糧作物基礎理論研究成果豐碩，比如在基因組解析方面，構建全球首個亞洲栽培稻3010份核心種質的泛基因組，發(fā)現(xiàn)1.2萬個水稻新基因，為分子設計育種提供了豐富的基因資源；完成了145份不同時期小麥代表性品種進行重測序，構建了高密度的基因組變異圖譜，揭示小麥重大品種基因組演變規(guī)律；完成了350份玉米育種材料的全基因組重測序，闡明現(xiàn)代玉米育種過程全基因組選擇與遺傳改良規(guī)律。

干旱、鹽堿、病蟲害等逆境脅迫是導致我國糧食減產和品質下降的主要原因。針對育種和生產主要目標性狀，中國農科院在水稻、小麥等糧食作物中發(fā)掘出一批重要功能基因，為培養(yǎng)抗逆新品種奠定了基礎。

在育種領域，我國已突破了一批育種關鍵技術。在小麥上，歷時30年創(chuàng)立了小麥遠緣雜交新技術體系，破解了小麥與冰草屬間雜交及其改良小麥的國際難題，創(chuàng)制了高穗粒數(shù)、廣譜抗病性等新材料392份；在水稻上，首次建立了可固定雜種優(yōu)勢的水稻無融合生殖體系，成功獲得雜交水稻的克隆種子，實現(xiàn)了雜交水稻無融合生殖“從0到1”的突破。

在此基礎上，“十三五”期間，中國農業(yè)科學院在小麥、水稻、玉米、大豆、雜糧的優(yōu)質、抗逆、宜機收等新品種選育方面取得突破。

育種專項項目負責人、中國農科院作物科學研究所副所長劉錄祥介紹，我國是世界最大的小麥生產國和消費國，分別占全球小麥生產和消費總量的17%和16%。小麥生產持續(xù)健康發(fā)展對保障國家糧食安全至關重要。

“十三五”期間，我國小麥良種供應能力不斷提高，育成了“魯原 502”“百農 4199”“西農 511”“中麥578”“濟麥44”等一批小麥新品種，生產品種全部為國產自育，小麥生產用種的種子質量合格率穩(wěn)定在98%以上，良種覆蓋率超過97%，種業(yè)市值超過160億元。

其中，“中麥895”灌漿速率和耐熱性居黃淮麥區(qū)南片首位，面條品質達到國家優(yōu)質標準，2020年推廣面積為全國第三位；“魯原502”產量潛力高、適應性廣、抗倒伏能力強、品質優(yōu)良，2019年成為我國三大主推小麥品種之一；“中麥175”是我國第一個同時通過國家水地和旱肥地兩個區(qū)域審定的水旱兼用型品種，實現(xiàn)了我國冬小麥育種的新突破，是北部冬麥區(qū)推廣面積最大的品種。

中國農科院作物科學研究所所長、中國工程院院士錢前介紹，我國是世界稻米產量和消費量最大的國家，均占全球水稻生產和消費總量的28%左右。水稻產業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展對于保障國家糧食安全意義重大。

“十三五”期間，我國水稻品種審定數(shù)量大幅增加，良種供應能力持續(xù)提高，育成了“綏粳22”“晶兩優(yōu)534”“華浙優(yōu)261”“中佳早18”“華浙優(yōu)1號”等一批優(yōu)良水稻品種，推動水稻單產不斷邁上新臺階。目前，我國生產上應用的水稻品種全部為國產自育，水稻生產用種的種子質量合格率穩(wěn)定在98%以上，良種覆蓋率超過97%，水稻種業(yè)市值超過185億元。

錢前院士說，除豐產性、抗病性、優(yōu)質性、廣適性等特性，如今的水稻育種更追求口感與營養(yǎng)學。

據(jù)悉，育種專項項目負責人、中國水稻研究所所長、中國工程院院士胡培松團隊選育的“華浙優(yōu)261”香型優(yōu)質雜交稻，是優(yōu)質高產高效廣適性新品種，達到農業(yè)行業(yè)《食用稻品種品質》標準一級。在2020年第三屆中國·黑龍江國際大米節(jié)品評品鑒活動中，獲得了秈米組金獎第一名；在第三屆全國優(yōu)質稻品種食味品質鑒評活動中，“華浙優(yōu)261”再次獲得秈稻組金獎。錢前院士團隊選育的“嘉禾優(yōu)7245”粳型三系雜交水稻品種，不僅味道軟糯彈香滑，而且具有產量高、抗稻瘟、抗飛虱等優(yōu)點，被評為2018年浙江十大“好味稻”品種第一名。此外，“中嘉早17”“中早39”“天優(yōu)華占”“中浙優(yōu)8號”等老牌優(yōu)勢品種繼續(xù)在全國大面積推廣應用，創(chuàng)造了巨大的社會經濟效益。

國家玉米產業(yè)技術體系首席科學家李新海說，玉米是我國第一大作物。玉米的生產發(fā)展對保障國家糧食安全具有重要地位。

“十三五”期間，我國玉米生產方式逐步向優(yōu)質高效機械化方向轉變，生產效率不斷提升。玉米產業(yè)的蓬勃發(fā)展得益于新品種培育不斷突破，單產由2015年的393公斤/畝提高到2020年的421公斤/畝，自育品種面積由85%提高到90%以上，優(yōu)質專用、綠色高效品種大幅度增加，籽粒直收新品種助力全程機械化打通“最后一公里”。

“十三五”期間，我國玉米主產區(qū)育成“中單123”“中單 685”“中玉 303”“中單 111” 等高產抗逆宜機收新品種，育種目標從高產向早熟優(yōu)質抗倒宜機收方向轉變。新品種“中單111”在內蒙古表現(xiàn)早熟抗倒、籽粒含水量低（22.4%）、產量高（969.2kg/畝）、落粒損失率低（0.92%），可以實現(xiàn)高質量籽粒直接收獲；在新疆奇臺創(chuàng)畝產超過1570公斤。以“中單808”“中單909”等為代表的中單系列玉米品種累計推廣超過3000萬畝以上。

大豆是重要的植物蛋白來源。近20多年，我國大豆消費量持續(xù)攀升，供需缺口居高不下。鑒于美洲大豆主產國產量高、成本低，我國大豆進口不斷增加，主要用于壓榨，進口量從2011年的5264萬噸增加到2019年的8551萬噸。國產大豆主要用于食用。據(jù)統(tǒng)計，2020年我國大豆總產1960萬噸，可滿足食用大豆需求。

“十三五”期間，我國大豆科技水平快速提升，生產用種保持100%國產化，良種覆蓋率在98%以上，“合農 95”“黑農 84”“綏農 44”“齊黃 34”等品種的選育及大面積推廣種植，同時大壟密植、淺埋滴管、免耕覆秸、帶狀復合種植等技術模式不斷成熟，良種良法結合刷新小面積高產紀錄，創(chuàng)造大面積高產典型，帶動主產區(qū)大豆擴面積、提單產。

種質資源：種業(yè)創(chuàng)新的重要保障

“如果說種子是農業(yè)的‘芯片’，那么種質資源就是‘芯片’的核心?！卞X前將作物種質資源庫比作育種的“彈藥庫”，是種業(yè)創(chuàng)新的物質基礎，是農業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略資源。

據(jù)萬建民院士介紹，我國目前建成完善了由1座長期庫、1座復份庫、10座中期庫、43個種質圃、205個原生境保護點，以及種質資源信息中心組成的國家作物種質資源保護體系。2020年，我國作物種質資源保存總量突破52萬份，位居世界第二，年均共享利用8萬份次，支撐國家重大需求和科學前沿研究效果顯著，進一步強化了種質資源的戰(zhàn)略性地位。

據(jù)介紹，國家作物種質資源保護體系創(chuàng)建了科學規(guī)范化研究體系。系統(tǒng)研制了296類農作物種質資源描述規(guī)范、數(shù)據(jù)規(guī)范和數(shù)據(jù)質量控制規(guī)范894個，創(chuàng)建了農作物種質資源科學分類、統(tǒng)一編目、統(tǒng)一描述的技術規(guī)范體系，基本實現(xiàn)了農作物種質資源工作的標準化、規(guī)范化和全程質量控制。

促進庫（圃）保存資源數(shù)量與質量的同步提升。自2001年以來，新收集、引進資源242類作物19.2萬份，其中國內收集12.1萬份、國外引進7.1萬余份，新增物種數(shù)560個。

特別是自2015年組織開展第三次全國農作物種質資源普查與收集行動以來，全面啟動了全國31個省市區(qū)的普查與收集工作，已收集各類作物種質資源5.4萬份，其中96%以上為新收集資源，搶救性收集耐水淹玉米、紅皮核桃等一大批珍貴資源。

基本實現(xiàn)了從全面鑒定向精準鑒定的轉變。在對收集、保存的種質資源進行基本農藝性狀全面鑒定的基礎上，組織開展了對水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、油菜等主要農作物3萬余份種質的精準鑒定，進一步強化了種質資源有效支撐產業(yè)發(fā)展的物質基礎。

原始創(chuàng)新進一步加強。通過遠緣雜交等途徑，創(chuàng)制了一批關鍵性狀突出、遺傳基礎明確、育種家想用、育種中好用的自主知識產權核心育種材料。其中，首次攻克利用冰草屬優(yōu)異基因改良小麥的國際難題，創(chuàng)制了一批多粒、廣譜抗病性且產量三因素可同步提高的育種新材料，新材料正在為全國各麥區(qū)主要育種單位利用，并培育出一批新品種。

國家作物種質資源保護體系通過田間展示與年均實物分發(fā)共享8萬份次，作物種質資源在解決國家重大需求問題的支撐作用日益顯著。據(jù)可獲得的反饋資料，近五年來，支撐或服務于國家“三大獎”15項，培育新品種500余個，重要論文300余篇，重要著作38部。

糧食產業(yè)如何打“翻身仗”

萬建民院士指出，“十四五”期間，中國農科院將在種質資源、基礎研究、核心技術、重大產品等方面重點開展以下工作：

加強種質資源保護和利用。加快建成現(xiàn)代化、自動化、智能化的新國家作物種質庫，以小麥、水稻、玉米、大豆等主要農作物為對象，重點攻克并建設高通量、規(guī)模化表型及基因型鑒定平臺，發(fā)掘攜帶優(yōu)異基因資源種質材料。

加強生物育種基礎研究。重點突破優(yōu)異種質形成與演化規(guī)律、重要性狀協(xié)同調控機理、代謝調控網(wǎng)絡與合成機制，構筑農作物精準設計育種的遺傳理論體系。

開展種源“卡脖子”技術攻關。重點研發(fā)不依賴受體基因型的高效遺傳轉化體系、新一代雜種優(yōu)勢利用技術、無外源基因無基因型依賴，以及特異性強或廣適性高效基因組編輯技術、組合誘變技術、新型育種芯片和基因高效分型技術、預測精度大幅度提高的全基因組選擇技術、染色體和染色體片段準確識別跟蹤技術等育種關鍵技術。

加強作物重大新品種培育。重點培育優(yōu)質綠色超級稻、優(yōu)質功能水稻、優(yōu)質節(jié)水小麥、抗赤霉病小麥、耐旱宜機收玉米、抗蟲耐除草劑玉米、優(yōu)質蛋白玉米、高產高蛋白大豆、耐除草劑大豆等重大新品種。

加快推進科技條件平臺建設和布局。加大對國家作物種質庫、農作物基因資源與基因改良國家重大科學工程、作物分子育種國家工程實驗室等科研平臺的支持力度。推進國家種業(yè)創(chuàng)新實驗室、南繁研究院國家作物表型研究設施等國家級重大科技創(chuàng)新平臺建設。

加大對自主知識產權生物育種核心技術和產品的研發(fā)，在科學和嚴格監(jiān)管下開展生物育種產業(yè)化應用，加強對生物育種相關技術的科普宣傳力度，助推我國生物育種產業(yè)快速發(fā)展。