張健

（先正達集團中國，北京 102206）

糧食安全始終是國家經(jīng)濟社會穩(wěn)定和發(fā)展的基礎(chǔ)。我國實施的“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略已實現(xiàn)“谷物基本自給、口糧絕對安全”，體現(xiàn)了國家對糧食安全的重視[1]。中國有14億人口，每天要消耗 70萬t噸糧、9.8萬t噸油、192萬t菜和23萬t肉，據(jù)預(yù)測，到2030年我國糧食和肉蛋奶生產(chǎn)能力需分別提高20%和30%以上才能更好滿足民眾需求[1]。要實現(xiàn)糧、肉、蛋、奶的新一輪產(chǎn)量和品質(zhì)跨越，發(fā)展生物育種技術(shù)是保障糧食安全的必要舉措[2]。當(dāng)前，生物育種創(chuàng)新已經(jīng)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8個前沿領(lǐng)域，實施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技項目。2021年出臺的《種業(yè)振興行動方案》強調(diào)，“農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，種子是基礎(chǔ)，必須把民族種業(yè)搞上去，把種源安全提升到關(guān)系國家安全的戰(zhàn)略高度，集中力量破難題、補短板、強優(yōu)勢、控風(fēng)險，實現(xiàn)種業(yè)科技自立自強、種源自主可控”。

2000年《中華人民共和國種子法》（簡稱《種子法》）頒布以來，我國種業(yè)發(fā)生了很大的變化：種業(yè)市場化進程加速，大量市場主體應(yīng)勢而生，主體多元化，種子科研與商業(yè)化開始結(jié)合；同時，我國種業(yè)與國際市場加速接軌，國外種企進入中國市場，引進了先進技術(shù)與理念，一定程度上推動了中國種業(yè)的發(fā)展[3]。目前，國內(nèi)大多數(shù)種業(yè)公司依然是小舢板的狀況，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、研發(fā)投入、盈利能力、人才可持續(xù)性、增長穩(wěn)健性等仍與跨國種業(yè)巨頭存在巨大差距。雖然中國中化控股有限責(zé)任公司（簡稱中國中化）并購先正達公司（簡稱先正達）和中信集團加持袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司（簡稱隆平高科）填補了中國種企進入世界種業(yè)十強的空白，但2021年隆平高科營收35億元[4]，約為同年拜耳種業(yè)營收94億美元的1/17，提升之路依然任重道遠。2020年世界排名前10位的種業(yè)企業(yè)銷售額占據(jù)全球銷售額的90%以上，而中國種業(yè)市場銷售額在全球占比約23%；育種方面，我國擁有研發(fā)創(chuàng)新能力的種業(yè)企業(yè)不到1.5%；研發(fā)投入方面，我國種業(yè)企業(yè)的研發(fā)投入僅占收入的2%左右，而很多國際種業(yè)巨頭占比達10%以上[5]。

現(xiàn)代種業(yè)是高科技行業(yè)，以生物技術(shù)為基礎(chǔ)，需要通過集團化搭建多功能科研平臺，構(gòu)建鏈條式、高通量、工程化育種模式，建立利益分享機制，推動優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)制，朝著優(yōu)質(zhì)、綠色、安全、高效的產(chǎn)品目標開展協(xié)同攻關(guān)，要求研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、全鏈條服務(wù)的一體化，在研發(fā)創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的流程、標準、品牌、系統(tǒng)等方面的有效投入。由此可見，現(xiàn)代種業(yè)需要懂生物育種產(chǎn)業(yè)化研發(fā)與應(yīng)用的高端人才及高科技、高投入的大力支撐。同時，良種、良田、良法及滿足種業(yè)市場需要的產(chǎn)品營銷和全產(chǎn)業(yè)鏈的綜合服務(wù)解決方案是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必由之路。本文針對生物育種產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進行概述并對現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展進行展望，旨在推動生物育種產(chǎn)業(yè)化進程。

1 發(fā)展生物育種的緊迫性

截至2022年11月15日，全球人口已經(jīng)達到80億大關(guān)，中國以14.47億人口位居世界第一[6]，未來30年，預(yù)計全球人口將達到100億。常規(guī)育種方法已經(jīng)為我們帶來了高產(chǎn)、營養(yǎng)豐富的作物，滿足了不斷增長的人口對于食物的需求。但是，目前僅依靠常規(guī)育種技術(shù)，包括小麥、水稻和玉米在內(nèi)的主要作物的產(chǎn)量增加速度還不能滿足未來需求。育種家和植物科學(xué)家承受著改良現(xiàn)有作物和開發(fā)新作物的巨大壓力，未來的作物必需更高產(chǎn)、更有營養(yǎng)、更抗病抗蟲、更適應(yīng)氣候變化，并且減少對生態(tài)環(huán)境的負面影響。育種家正嘗試應(yīng)用生物育種創(chuàng)新技術(shù)用于作物改良，其中包括轉(zhuǎn)基因技術(shù)、基因分型、標記輔助篩選、高通量表型分析、基因編輯、基因組選擇、從頭馴化等。自動化高通量表型分析系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)實現(xiàn)了對較大群體的快速評估，增加了選擇強度并提高了選擇準確性。第二代和第三代測序平臺的出現(xiàn)意味著可以較低成本使用DNA分子標記進行輔助篩選并加速基因挖掘、性狀解析和預(yù)測育種技術(shù)。植物育種的關(guān)鍵限制因素之一是生長周期長，作物通常每年只生產(chǎn)一代或兩代，科學(xué)家通過延長光周期并控制溫度，將一些作物的傳代時間縮短一半以上的“快速育種”方案得以部分解決[7]。先進的生物技術(shù)與快速育種相結(jié)合，為滿足未來100億人口的需求帶來福音。

目前，我國水稻、小麥、大豆、油菜、棉花等農(nóng)作物生產(chǎn)用種均為自主選育，玉米自主選育品種占比提高到了91%，蔬菜提高到了87%以上，良種對作物增產(chǎn)貢獻率達45%以上，為保障國家糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給提供了強有力的種源支撐[2]。在成績面前，我們也要看到與發(fā)達國家的差距。從表1可以看出，2020年我國的玉米和大豆單產(chǎn)不足美國的60%，在2010年到2020年間的差距繼續(xù)被拉大；水稻和小麥的單產(chǎn)水平和美國相比進一步提升。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織數(shù)據(jù)，2022年，美國轉(zhuǎn)基因玉米和大豆的種植面積普及率分別達到93%和95%，既抗蟲又抗除草劑的復(fù)合性狀比單一抗蟲和單一抗除草劑更受歡迎，美國轉(zhuǎn)基因作物種植面積接近全球的40%，從1995年以來一直是全球轉(zhuǎn)基因作物第一種植大國[8]。單產(chǎn)水平的差異反映出兩國在相關(guān)作物育種研發(fā)水平上存在的差距。同時，玉米、水稻、大豆和棉花等農(nóng)作物的種植成本，美國要比中國低，以玉米為例，中國的投入是16 255.5元·hm-2，美國是7 152元·hm-2，種植效益的差距較為明顯。

表1 中美主要作物2010年和2020年的比較Table 1 Comparison of major crops between China and USA in 2010 and 2020

與世界發(fā)達國家種業(yè)相比，我國種業(yè)企業(yè)自主研發(fā)創(chuàng)新能力普遍較弱，仍存在一些短板。一是種質(zhì)資源挖掘能力不足。作為農(nóng)作物資源大國，深度鑒定評價的種質(zhì)資源不足10%，基因資源深度挖掘能力亟待加強。二是農(nóng)業(yè)生物技術(shù)創(chuàng)新不足。國內(nèi)具有重大育種利用價值的新基因產(chǎn)業(yè)化能力不足，農(nóng)業(yè)生物基礎(chǔ)研究原創(chuàng)能力薄弱。三是前沿技術(shù)創(chuàng)新相對落后。基因編輯工具、全基因選擇模型等農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)原始創(chuàng)新不足。發(fā)達國家已進入“生物技術(shù)+人工智能+大數(shù)據(jù)信息技術(shù)”的育種4.0時代，而我國大多還處于雜交傳統(tǒng)育種2.0時代。2020年，國家審定玉米品種有800多個，但適宜機收籽粒玉米品種只有10個，僅占1.25%[2]，亟需在品種改良與智能機械化融合上取得突破。四是部分種源嚴重依賴進口。優(yōu)質(zhì)、安全、高效的農(nóng)產(chǎn)品占比不高，重要新品種研制能力有待提升，個別產(chǎn)業(yè)尚未實現(xiàn)自主可控。五是種業(yè)頂層設(shè)計有待加強。國內(nèi)尚未形成完善的國家現(xiàn)代種業(yè)科技創(chuàng)新體系，種業(yè)企業(yè)規(guī)模小、研發(fā)投入低，尚未形成種質(zhì)資源、品種創(chuàng)制、種子繁育、市場營銷等全產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈條，種業(yè)創(chuàng)新還依賴于科研院所和高等院校。商業(yè)化育種機制尚未真正建立，生物育種創(chuàng)新體系有待完善[9]。同時，綠色可持續(xù)農(nóng)業(yè)與種業(yè)發(fā)展對種業(yè)創(chuàng)新提出了更高的要求，因為我國保障糧食安全的耕地和水資源有限，在相當(dāng)長的時期內(nèi)都將成為制約我國糧食生產(chǎn)的剛性約束。

我國支持糧食綠色生產(chǎn)的環(huán)境條件日益成為硬約束，高質(zhì)量發(fā)展對種業(yè)創(chuàng)新提出更高要求。以犧牲資源環(huán)境為代價追求高產(chǎn)出的粗放生產(chǎn)模式已經(jīng)不可持續(xù)，當(dāng)務(wù)之急是加快種業(yè)科技創(chuàng)新、研發(fā)和推廣更多優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和環(huán)境友好型品種。并且，我國農(nóng)業(yè)勞動人口供給壓力日益增大，當(dāng)前糧食生產(chǎn)勞動力短缺、成本高問題越來越突出，解決糧食“誰來種、怎么種”問題，對種業(yè)創(chuàng)新提出迫切要求。在這樣的新形勢下，進一步調(diào)動農(nóng)民糧食生產(chǎn)積極性，必須改進創(chuàng)新，在機械化基礎(chǔ)上，協(xié)同推進智能化與良種化，實現(xiàn)智能替代人力。新發(fā)展階段，生物種業(yè)創(chuàng)新刻不容緩，要統(tǒng)籌考慮產(chǎn)量質(zhì)量、資源環(huán)境、農(nóng)業(yè)勞動力、國際國內(nèi)等多方面因素[9]?？傊?，發(fā)展生物育種促進現(xiàn)代種業(yè)健康發(fā)展迫在眉睫。

2 主要農(nóng)作物生物育種產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的狀況

生物育種是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)育種的統(tǒng)稱，主要包括利用轉(zhuǎn)基因、基因編輯、全基因組選擇、細胞工程、合成生物等技術(shù)，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(chǎn)業(yè)化是促進現(xiàn)代種業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、保障國家糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給的必然選擇[2]。

2.1 全球主要農(nóng)作物生物育種產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀

全球生物種業(yè)迅速發(fā)展。自1996年批準轉(zhuǎn)基因生物商業(yè)化種植以來，2019年全球種植轉(zhuǎn)基因作物已經(jīng)累計超過400.00億畝 （26.67億hm2），有29個國家種植轉(zhuǎn)基因作物，另外還有42個國家和地區(qū)進口轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品用于食品、飼料和加工[10]。作物種類已由玉米、大豆、棉花、油菜4種擴展到馬鈴薯、苜蓿、茄子、甘蔗、蘋果等32種，1996年至2018年，轉(zhuǎn)基因作物種植國共獲得經(jīng)濟效益2 249億美元[10]。2021年，含有抗蟲和耐除草劑性狀的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物種植面積達到了172.9萬hm2（25.93億畝），價值216億美元。含有疊加性狀的轉(zhuǎn)基因玉米占主導(dǎo)地位，成為在美國、巴西和阿根廷種植的主流產(chǎn)品，同時也在加拿大、哥倫比亞、烏拉圭、菲律賓和南非等國或地區(qū)種植，2021年轉(zhuǎn)基因玉米種子的商業(yè)價值為106.65億美元（表2）。截至2021年10月，全球共有40個轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)化體獲得商業(yè)化種植許可。轉(zhuǎn)基因大豆產(chǎn)品開發(fā)已從轉(zhuǎn)單個耐草甘膦基因第一代產(chǎn)品發(fā)展到轉(zhuǎn)多基因、疊加了2～3個目標性狀的第三代（含有耐草甘膦、麥草畏和2，4-D及抗蟲基因）大豆品種，已開始在南美種植[11]。世界各國或地區(qū)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(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向，投入巨資推動生物種業(yè)發(fā)展。2022年9月12日，美國政府啟動“國家生物技術(shù)和生物制造計劃”（National Biotechnology and Biomanufacturing Initiative）。歐盟制定“地平線計劃（2021—2027年）”，投入1 000億歐元，將農(nóng)業(yè)生物技術(shù)列為重要研發(fā)方向。

表2 國外主要玉米轉(zhuǎn)化體產(chǎn)業(yè)化開發(fā)上市時間Table 2 Year of commercial launch of major corn transgenic events abroad

在實際應(yīng)用中，單一性狀的產(chǎn)品很少，根據(jù)市場需求，將不同組合的抗蟲和耐除草劑復(fù)合性狀產(chǎn)品通過回交轉(zhuǎn)育整合到商業(yè)化的自交系中，形成上市產(chǎn)品，交付給農(nóng)民使用。比如，先正達的 Agrisure?Duracade? 5122 產(chǎn) 品 包 含 轉(zhuǎn) 化體 5307×MIR604×Bt11×TC1507×GA21; Agrisure?Duracade? 5222產(chǎn)品包含轉(zhuǎn)化體 5307×MIR604×Bt11×TC1507×GA21×MIR162; Agrisure?3122 包含 Bt11×59122×MIR604×TC1507×GA21; Agrisure?Viptera? 3110包含Bt11×MIR162×GA21(目前在我國獲得生物安全證書)；Agrisure?Viptera? 3220包含Bt11×MIR162×TC507×GA21。拜耳（孟山都）轉(zhuǎn)基因玉米的復(fù)合產(chǎn)品，YieldGard? VT Triple包括 MON810×MON88017，YieldGard? Plus包 括MON863×MON810，YieldGard? Plus with RR 產(chǎn)品包含 MON863×MON810×NK603，SmartStax? Pro×Enlist?產(chǎn)品包括MON87427×MON89034×TC1507×MON87411×59122×DAS40278;科 迪 華 的 Hercule×XTRA?復(fù)合產(chǎn)品包含TC1507×59122，Herculex?I RR產(chǎn)品包含 TC1507×59122×NK603，Herculex?RW Roundup Ready? 2 產(chǎn)品包含 59122×NK603，Herculex XTRA ? RR 產(chǎn) 品 包 含 TC1507×59122×NK603，Optimum ? Intrasect Xtreme 產(chǎn) 品 包 含TC1507×59122×MON810×MIR604×NK603[12]。 多性狀堆疊策略是為了能夠較為全面地控制地上（鱗翅目昆蟲）與地下（鞘翅目昆蟲）；多重抗蟲模式（不同基因的抗蟲機理不同）能夠具備更高的產(chǎn)量潛力。通過談判，這些公司所擁有的轉(zhuǎn)基因玉米商業(yè)化轉(zhuǎn)化體獲得許可后各自再形成上市的新品種。

轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物品種的研發(fā)從早期基因挖掘和驗證到產(chǎn)品開發(fā)，包括篩選具有商業(yè)價值的轉(zhuǎn)化體所開展的一系列實驗室、溫室和大田不同生態(tài)區(qū)的試驗，再到通過種植國和主要進口國的法規(guī)審批以及全研發(fā)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的監(jiān)管費用，是個復(fù)雜而且耗時的過程。國際作物生命協(xié)會對幾家跨國種業(yè)大公司的調(diào)研結(jié)果表明，研發(fā)1個轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物產(chǎn)品上市，平均成本為1.15億美元，早期研究760萬美元，產(chǎn)品開發(fā)6 420萬美元，法規(guī)審批和監(jiān)管階段的費用為43.2×106美元（表3）。從2017—2022年幾大公司研發(fā)產(chǎn)品的時間來看，玉米、大豆、棉花等時間分別為20年、16.6年和13年（表4），如果考慮疊加性狀品種所需要的時間，則通常需要更長的時間。分析結(jié)果表明，研發(fā)成本已經(jīng)從2008—2012年的1.36億美元下降到目前的1.15億美元，而完成這一過程所需的時間則從13.1年增加到16.5年[13]。

表3 轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物單一產(chǎn)品研發(fā)的費用和時間占比［13］Table 3 Total costs attributed to each research and development category of biotech crop［13］

表4 轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物單一產(chǎn)品開發(fā)需要的時間 ［13］Table 4 Mean duration for commercial launch of biotech crop from a single transgenic event［13］

全球種業(yè)市場所有權(quán)從1996年到2018年發(fā)生了很大的變更，原先全球的六大跨國種業(yè)巨頭合并為四大集團公司。陶氏和杜邦合并達成了價值1 300億美元的交易（2015年宣布），然后分為三家公司，其中包括以農(nóng)業(yè)為重點的科迪華（Corteva）公司，中國化工以430億美元收購先正達（2016年宣布），拜耳以630億美元收購孟山都公司（2016年宣布），拜耳的種子部門（包括Stoneville、Nunhems、FiberMax、Credenz和 InVigor品牌）以70億美元的價格出售給巴斯夫，以滿足反托拉斯監(jiān)管機構(gòu)的需求（2018年）?，F(xiàn)在這4家公司控制著全球?qū)＠N子銷售的60%以上[14]。德國拜耳、美國科迪華和中國先正達集團等為代表的國際大型跨國種業(yè)巨頭每年研發(fā)投入至少10%的營業(yè)額，形成了較大的市場優(yōu)勢。科迪華在玉米領(lǐng)域擁有全球1/4的分子育種專利、掌握了60%以上的種質(zhì)資源。拜耳和先正達的轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)全球領(lǐng)先，具有強大競爭力。企業(yè)成為種業(yè)科技創(chuàng)新的主體，跨國企業(yè)兼并重組使其研發(fā)能力不斷提升。國際種業(yè)巨頭在技術(shù)研發(fā)方面投入規(guī)模大、強度高，已形成完善的科研創(chuàng)新體系，其種業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)過100多年發(fā)展，形成了政府投入基礎(chǔ)性和公益性研究、企業(yè)投資種業(yè)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的明確分工。隨著農(nóng)業(yè)生物前沿技術(shù)不斷突破，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(shè)計生物育種4.0時代，現(xiàn)代生命科學(xué)和生物育種技術(shù)創(chuàng)新加快突破，基因編輯、轉(zhuǎn)基因、全基因組選擇等生物技術(shù)（bio-technology,BT）與大數(shù)據(jù)、人工智能和大數(shù)據(jù)信息技術(shù)（information technology,IT）深度交叉融合，形成了以“BT+IT”為典型特征的高效農(nóng)業(yè)生物育種技術(shù)體系，加速種業(yè)升級換代，推動機械化、工廠化、智能化的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)革命和育種效率提升，驅(qū)動現(xiàn)代育種技術(shù)快速變革迭代，孕育著新一輪農(nóng)業(yè)科技革命[2]。

2.2 中國重要農(nóng)作物生物育種產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀

改革開放以來，尤其自2000年《種子法》頒布后，我國種業(yè)市場開始有法可依，逐步走上了自主研發(fā)育種、集“育、繁、推”為一體的綜合型企業(yè)道路，行業(yè)進入快速發(fā)展期，1999—2018年，我國種業(yè)市場空間從330億增長至1 200億元，年復(fù)合增長率為7%，保持世界第二大種子市場地位[3]。早在1988年，中國就開始種植轉(zhuǎn)基因棉花，2006年開始種植轉(zhuǎn)基因木瓜，之前還批準過轉(zhuǎn)基因煙草、番茄、辣椒、楊樹等，現(xiàn)在僅種植棉花和木瓜。作為國家重大科技專項之一的轉(zhuǎn)基因技術(shù)，已成為各國搶占科技制高點和增強農(nóng)業(yè)國際競爭力的戰(zhàn)略重點。

近年來，“十三五”國家重點研發(fā)計劃七大農(nóng)作物育種專項、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部國家良種重大科研聯(lián)合攻關(guān)及轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項等國家科技計劃項目的順利實施，初步構(gòu)建了以公益性科研院所和高等院校為支撐、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(chǔ)理論、前沿核心技術(shù)、共性關(guān)鍵技術(shù)、品種創(chuàng)制與示范應(yīng)用等實施全產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)合攻關(guān)，取得顯著成效。選育推廣了機收籽粒玉米、高產(chǎn)高蛋白大豆、優(yōu)質(zhì)多抗水稻、高產(chǎn)節(jié)水抗病小麥，以及特色優(yōu)質(zhì)專用等一批突破性新品種。精細定位和克隆了一批重要性狀的有利基因，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(zhì)、高產(chǎn)、資源高效利用等基因為生物工程和分子定向設(shè)計育種提供了重要基因資源。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國農(nóng)作物種業(yè)科技創(chuàng)新水平已步入跟蹤、并跑和領(lǐng)跑并存的新階段，具備了農(nóng)業(yè)生物育種技術(shù)體系的能力。

農(nóng)作物保存資源總量突破52萬份[2]，重要性狀形成的分子機制等基礎(chǔ)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(guān)鍵技術(shù)快速發(fā)展與應(yīng)用，選育的動植物新品種基本滿足了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。在農(nóng)作物基因編輯、單倍體育種等核心關(guān)鍵育種技術(shù)上取得明顯突破。創(chuàng)建了作物基因組單堿基編輯技術(shù)體系，完善了玉米單倍體育種和主要農(nóng)作物智能雄性不育等新技術(shù)；基因操作技術(shù)發(fā)展突飛猛進，我國通過專項實施建立了完整的轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)體系，研發(fā)能力進入世界第一方陣，突破一批關(guān)鍵核心技術(shù)瓶頸，主要動植物遺傳轉(zhuǎn)化效率達國際先進水平，粳稻遺傳轉(zhuǎn)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)模化轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系逐步形成，加速了農(nóng)作物高效育種體系的快速應(yīng)用[2]。國產(chǎn)抗蟲棉市場份額提高到99%以上[2]，4個耐除草劑大豆和11個抗蟲耐除草劑玉米獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書[15]。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，抗蟲大豆、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[2]。

轉(zhuǎn)基因作物安全性評價分為實驗研究、中間試驗、環(huán)境釋放、生產(chǎn)性試驗、申請轉(zhuǎn)化體生物安全證書5個階段的嚴格評價，每個階段至少耗時1～2年。如果在任何階段發(fā)現(xiàn)問題，都將終止研發(fā)。取得生物安全證書后，還需要通過轉(zhuǎn)基因品種審定，取得生產(chǎn)經(jīng)營許可才能進行商業(yè)化銷售[15]。目前，我國轉(zhuǎn)基因玉米產(chǎn)品的主要研發(fā)單位有中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、大北農(nóng)、杭州瑞豐、隆平生物、先正達集團及其他科研院校等。據(jù)統(tǒng)計，已有11個轉(zhuǎn)基因抗蟲耐除草劑玉米獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書[16]。具體來看，大北農(nóng)已育成并通過審批的轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體有4個：DBN9936、DBN9858、DBN9501和 DBN3601T；轉(zhuǎn)基因大豆DBN9004在海外已經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化階段。杭州瑞豐有瑞豐125、浙大瑞豐8、nCX-1等通過國家審批。先正達集團旗下的中國種子集團有限公司已獲得3個生產(chǎn)應(yīng)用安全證書，分別是抗蟲耐除草劑玉米Bt11xGA21、抗蟲耐除草劑玉米Bt11×MIR162×GA2、耐除草劑玉米 GA21[15-16]。大豆方面，2019—2021年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)放了轉(zhuǎn)g10evoepsps基因耐除草劑大豆SHZD3201在南方大豆區(qū)生產(chǎn)應(yīng)用安全證書、轉(zhuǎn)epsps和pat基因耐除草劑大豆DBN9004在北方春大豆區(qū)生產(chǎn)應(yīng)用的安全證書和轉(zhuǎn)g2-epsps和gat基因耐除草劑大豆‘中黃6106’在黃淮海夏大豆區(qū)生產(chǎn)應(yīng)用的安全證書。其中，大北農(nóng)研發(fā)的耐除草劑大豆DBN9004已于2019年在阿根廷獲批種植，2020年獲中國批準用于進口加工原料安全證書。此外，Vip3Aa+pat、cry1Ac/Ab、cry1Iem等轉(zhuǎn)基因大豆研發(fā)工作進展順利，為產(chǎn)業(yè)化提供了后備產(chǎn)品。2021年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部開展了轉(zhuǎn)基因耐除草劑大豆產(chǎn)業(yè)化的試點工作，結(jié)果已證明轉(zhuǎn)基因大豆具有高效防治雜草和顯著的增產(chǎn)增收作用[15,17]。為有序推進生物育種產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)代種業(yè)、保障糧食安全，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布《關(guān)于修改〈農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法〉等規(guī)章的決定》，對《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法》《主要農(nóng)作物品種審定辦法》《農(nóng)作物種子生產(chǎn)經(jīng)營許可管理辦法》《農(nóng)業(yè)植物品種命名規(guī)定》的部分條款予以修訂。同時，也對生物育種監(jiān)管方面提出了更為具體的要求。2022年6月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部官網(wǎng)發(fā)布通知，轉(zhuǎn)基因大豆、玉米品種審定標準（施行）印發(fā)，我國生物育種產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用又邁出重要一步。中國生物育種玉米、大豆產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的時代正在形成，未來玉米、大豆種業(yè)的發(fā)展需要更多現(xiàn)代育種技術(shù)的支撐，生物技術(shù)性狀和優(yōu)異種質(zhì)資源構(gòu)成的新品種將成為具有種業(yè)競爭力產(chǎn)品的必備要素，也將對未來玉米、大豆行業(yè)的發(fā)展帶來強勁的動力。

在看到成績的同時，我們也需要清醒地認識到與種業(yè)發(fā)達國家的差距，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(chǎn)業(yè)發(fā)展等挑戰(zhàn)。國際生物技術(shù)產(chǎn)品迭代升級加速，多基因疊加產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，我國玉米、大豆、豬、奶牛、肉雞等新品種培育差距明顯。適應(yīng)新時期農(nóng)業(yè)特點的重大品種迭代滯后，也缺乏適應(yīng)農(nóng)業(yè)高質(zhì)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[2]。

3 促進中國重要農(nóng)作物生物育種產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的舉措

為了加快中國生物育種產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的有序發(fā)展，構(gòu)建現(xiàn)代種業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系，形成具有國際競爭力的現(xiàn)代種業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的新格局，需要加強和加快采取以下舉措。

3.1 發(fā)揮龍頭企業(yè)的引領(lǐng)作用，構(gòu)建和完善國家現(xiàn)代種業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系

為落實習(xí)近平總書記在全國科技創(chuàng)新大會上關(guān)于“支持依托企業(yè)建設(shè)國家技術(shù)創(chuàng)新中心”的指示精神，黨的十九大提出了關(guān)于“建立以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研深度融合的技術(shù)創(chuàng)新體系”的戰(zhàn)略部署，現(xiàn)代農(nóng)作物種業(yè)體系也不例外。加快全國種業(yè)科研與經(jīng)營資源整合及種子全產(chǎn)業(yè)鏈整合，全力打造中國種業(yè)航母，提高種企的核心競爭力，增強我國種企在國際種業(yè)格局中的主導(dǎo)權(quán)和控制權(quán)已經(jīng)成為我國種業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的共識。構(gòu)建和完善國家現(xiàn)代種業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系，立足于國家戰(zhàn)略，面向我國種子產(chǎn)業(yè)需求，聚集全球領(lǐng)先的種業(yè)技術(shù)創(chuàng)新資源，通過“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用”緊密協(xié)同合作與科技產(chǎn)業(yè)化機制體系創(chuàng)新，推進自主技術(shù)創(chuàng)新與科研成果轉(zhuǎn)化，形成具有持續(xù)性開發(fā)創(chuàng)制新型產(chǎn)業(yè)化大品種的永動力，為我國種子全產(chǎn)業(yè)鏈提供強大科技支撐，驅(qū)動我國種業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展和國際競爭力持續(xù)提升，實現(xiàn)從種業(yè)大國邁向種業(yè)強國的跨越。

中國中化的全資農(nóng)業(yè)公司先正達集團聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、北京市農(nóng)林科學(xué)院、吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院的研究團隊，共建國家玉米種業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心，充分利用國家級種業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心平臺，有效銜接科研院所和種子企業(yè)，形成共創(chuàng)、共享與共贏的創(chuàng)新聯(lián)合體，開展玉米種業(yè)技術(shù)創(chuàng)新全方位、全產(chǎn)業(yè)鏈的緊密合作，聯(lián)合其他國內(nèi)科研單位的力量，并借助先正達全球成熟的產(chǎn)業(yè)化育種研發(fā)模式，打造科企強強聯(lián)合的生物育種研發(fā)新模式，在引領(lǐng)我國成為種業(yè)強國頂層設(shè)計研發(fā)創(chuàng)新格局方面做出了有益嘗試。

3.2 大力推進生物育種新技術(shù)的開發(fā)、創(chuàng)新和應(yīng)用，搶占技術(shù)制高點

高效、快速和精準的育種技術(shù)是提升種業(yè)競爭力的重要手段和保障，轉(zhuǎn)基因技術(shù)革命性地改變了種質(zhì)創(chuàng)新的能力和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，新興的基因編輯技術(shù)將為種質(zhì)創(chuàng)新帶來諸多機會和可能性，我國的種業(yè)創(chuàng)新必需加大基因編輯種質(zhì)創(chuàng)新的研發(fā)?；蚪M學(xué)和表型組學(xué)的發(fā)展使得對作物新品種的創(chuàng)制能在全基因組水平上進行設(shè)計、選擇和預(yù)測成為可能，分子育種技術(shù)的應(yīng)用將大幅提高育種有效性。同時，我們不僅需要跟蹤世界前沿的新技術(shù)發(fā)展，更要加強培育種業(yè)自主技術(shù)創(chuàng)新能力。無融合生殖技術(shù)是一項顛覆性技術(shù)，能永久固定雜交種的雜交優(yōu)勢；人工智能育種技術(shù)將成為育種技術(shù)新的制高點；利用作物重要馴化基因來滿足人類的需求；加強種業(yè)大數(shù)據(jù)信息化的“新基建”，數(shù)字科技賦能，帶動產(chǎn)業(yè)升級。做到上述目標，一是要加強關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與重大成果促轉(zhuǎn)任務(wù)，建立高效精準的商業(yè)化作物育種體系，加快推進高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗病蟲害、抗逆、高效綠色農(nóng)藝性狀的開發(fā)與應(yīng)用，評估篩選各類作物重大技術(shù)成果并推動其中試熟化與工程化產(chǎn)業(yè)進程；二是要完善科研條件平臺與研發(fā)體系建設(shè)，建設(shè)全球先進水平的作物育種技術(shù)中心，統(tǒng)籌全國產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新資源，形成基礎(chǔ)研究與技術(shù)推廣相結(jié)合、上中下游全產(chǎn)業(yè)鏈一體化的系統(tǒng)研發(fā)體系；三是健全企業(yè)孵化與雙創(chuàng)服務(wù)體系，建設(shè)融資、技術(shù)、培訓(xùn)等功能較完善的雙創(chuàng)綜合服務(wù)平臺，孵化培育高科技企業(yè)，推動行業(yè)共同繁榮。

3.3 加強生物育種監(jiān)管體系建設(shè)

由于產(chǎn)業(yè)化初期缺乏經(jīng)驗，發(fā)生過多起不合規(guī)的事情，比如星聯(lián)玉米、未審批的轉(zhuǎn)化體混入當(dāng)家商業(yè)品種中等，干擾了正常國際貿(mào)易的進行。美國農(nóng)業(yè)部動植物衛(wèi)生檢驗服務(wù)的網(wǎng)站還陳列著一些過去不合規(guī)事情的發(fā)生和處理情況[18]。之后，種業(yè)行業(yè)從事生物技術(shù)的研發(fā)者一起，圍繞研發(fā)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈提出了行業(yè)需要遵循的基本標準——Excellent Through Stewardship （監(jiān)管創(chuàng)優(yōu)）[19]，根據(jù)作物產(chǎn)品的完整生命周期，從早期研究、產(chǎn)品開發(fā)、種子生產(chǎn)、市場推廣與營銷農(nóng)產(chǎn)品和產(chǎn)品退市等幾方面，提出了相關(guān)要遵循的操作流程，使得所有生物技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)的活動都能合法合規(guī)，減少不合規(guī)的風(fēng)險。全球基本搞農(nóng)作物生物技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)的公司和組織都加入到這個非營利性組織。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳關(guān)于鼓勵農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物原始創(chuàng)新和規(guī)范生物材料轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)讓轉(zhuǎn)育的通知》強調(diào)，落實企業(yè)在農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物推廣與應(yīng)用中的主體地位，支持企業(yè)組建創(chuàng)新聯(lián)合體；引導(dǎo)院所高校的優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因研發(fā)成果按照市場機制向企業(yè)集聚；鼓勵企業(yè)與院所高校聯(lián)合申報生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。一旦進入產(chǎn)業(yè)化階段，企業(yè)成為經(jīng)營主體，要承擔(dān)主體責(zé)任。這方面的合規(guī)性管理要求更加明確，將來進入這個領(lǐng)域的企業(yè)要有責(zé)任擔(dān)當(dāng)，建立健全生物育種產(chǎn)業(yè)化監(jiān)管體系，從基因概念、實驗室、溫室、大田田間試驗、產(chǎn)品上市、產(chǎn)品退市，整個產(chǎn)品生命周期全過程都要合規(guī)管理。要把涉及到全產(chǎn)業(yè)鏈監(jiān)管流程的事情都要做到位，否則出了問題要被主管部門追責(zé)。通知中強調(diào)“溯源管理”，生產(chǎn)應(yīng)用安全證書所有者承擔(dān)該農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物從研發(fā)、品種選育、種子生產(chǎn)、種子營銷、作物生產(chǎn)貿(mào)易到產(chǎn)品退市等全生命周期的生物安全管理主體責(zé)任。

在產(chǎn)品區(qū)域布局上，按照靶標雜草和害蟲的地理分布特點頂層設(shè)計各種抗蟲、耐除草劑的玉米和大豆產(chǎn)品的種植區(qū)域。在生物安全管理上，研發(fā)和應(yīng)用抗性雜草和害蟲種群監(jiān)測與治理技術(shù)，能延長轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的使用壽命。同時，還要加強野生大豆資源的保護工作，降低轉(zhuǎn)基因大豆基因漂移對野生大豆生物多樣性的影響[17]。鑒于玉米、大豆和棉花有多種共同的靶標害蟲，應(yīng)綜合考慮不同作物的抗蟲基因布局和產(chǎn)品研發(fā)工作，避免因同一地區(qū)、同時種植同種抗蟲基因玉米、大豆和棉花而加大害蟲抗性風(fēng)險。

3.4 提升種植效益，為農(nóng)民提供種子種植的綜合解決方案

現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展需要將研發(fā)創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈有機結(jié)合，將優(yōu)異的種子結(jié)合最好的植保和作物營養(yǎng)產(chǎn)品，以及用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)如為廣大種植者和食品價值鏈合作伙伴提供線上線下相結(jié)合、涵蓋農(nóng)業(yè)生產(chǎn)銷售全過程的全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)，幫助農(nóng)民增收、產(chǎn)業(yè)增效、消費者得實惠，引領(lǐng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展和數(shù)字化創(chuàng)新。

4 結(jié)語

現(xiàn)代種業(yè)是高科技行業(yè)，以生物育種技術(shù)為基礎(chǔ)，需要通過集團化搭建多功能科研平臺，構(gòu)建鏈條式、高通量、工程化育種模式，建立利益分享機制，推動優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)制，朝著優(yōu)質(zhì)、綠色、安全、高效的產(chǎn)品目標開展協(xié)同攻關(guān)，要求研發(fā)、生產(chǎn)、銷售全鏈條服務(wù)的一體化，實現(xiàn)在研發(fā)創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的流程、標準、品牌、系統(tǒng)等方面的有效投入。同時，良種、良田、良法和滿足種業(yè)市場需要的產(chǎn)品營銷和全產(chǎn)業(yè)鏈的綜合服務(wù)解決方案是產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必由之路。

總之，生物種業(yè)將成為國家戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。生物育種是種業(yè)創(chuàng)新的核心，構(gòu)建現(xiàn)代生物育種創(chuàng)新體系，強化種質(zhì)資源深度挖掘，突破前沿育種關(guān)鍵技術(shù)，培育戰(zhàn)略性新品種，實現(xiàn)種業(yè)科技自強自立，是解決種源要害、打贏種業(yè)翻身仗的關(guān)鍵，也是牢牢把握住糧食安全主動權(quán)的根本保障，也是破解我國農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的資源短缺和環(huán)境約束的重要措施。生物育種將驅(qū)動我國現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展和國際競爭力持續(xù)提升，實現(xiàn)從種業(yè)大國邁向種業(yè)強國的跨越。