秦曉婧， 鄭懷國(guó)， 張 輝， 張曉靜

(北京市農(nóng)林科學(xué)院數(shù)據(jù)科學(xué)與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100097)

種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，是國(guó)家糧食安全的命脈，加強(qiáng)種業(yè)科技創(chuàng)新，搶占生物技術(shù)育種制高點(diǎn)，縮小與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，成為當(dāng)今最為緊迫的問(wèn)題。美國(guó)是全球最發(fā)達(dá)的農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)，其農(nóng)業(yè)研究是政府R&D長(zhǎng)期投資的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局(ARS)每5年制訂1個(gè)未來(lái)發(fā)展計(jì)劃(國(guó)家301計(jì)劃)[1-2]，“植物遺傳資源、基因組學(xué)和遺傳改良行動(dòng)計(jì)劃”是國(guó)家301計(jì)劃作物生產(chǎn)與保護(hù)目標(biāo)領(lǐng)域下的一個(gè)專項(xiàng)，其目的是利用植物的遺傳潛力來(lái)改變美國(guó)農(nóng)業(yè)，使美國(guó)成為這一領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者[2]，反映了美國(guó)在該領(lǐng)域國(guó)家層面的戰(zhàn)略部署。通過(guò)對(duì)國(guó)家301計(jì)劃文本和項(xiàng)目數(shù)據(jù)的文本挖掘，可分析出美國(guó)在作物種業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)布局，對(duì)我國(guó)對(duì)標(biāo)發(fā)達(dá)國(guó)家、前瞻性制定我國(guó)的植物育種科技戰(zhàn)略和研發(fā)計(jì)劃具有重要的參考意義。

1 美國(guó)作物種業(yè)研發(fā)布局分析

1.1 重點(diǎn)研發(fā)方向

農(nóng)作物是美國(guó)農(nóng)業(yè)和糧食安全的基礎(chǔ)。提高作物產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率是保障國(guó)家農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和糧食供應(yīng)的必要條件。國(guó)家301計(jì)劃通過(guò)持續(xù)的作物種質(zhì)資源的挖掘和優(yōu)化，提供具有更優(yōu)越潛力的新型作物來(lái)滿足作物生產(chǎn)力提升過(guò)程中的關(guān)鍵需求。自2012年至今ARS已發(fā)布3個(gè)國(guó)家301計(jì)劃[3-5]，分別是2013—2017、2018—2022、2023—2027。最新發(fā)布的2023—2027行動(dòng)計(jì)劃，延續(xù)了前幾期的主要內(nèi)容，重點(diǎn)研發(fā)集中在以下4個(gè)方面。

1.1.1 作物遺傳改良 在性狀發(fā)現(xiàn)、分析和優(yōu)良育種方法研發(fā)方面，通過(guò)對(duì)植物基因組測(cè)序和標(biāo)注，以及對(duì)影響優(yōu)異性狀的基因定位和功能描述，了解育種種群、地方品種、作物野生近緣種和其他來(lái)源群體中廣泛存在的表型變異的遺傳基礎(chǔ)；通過(guò)新的遺傳基因庫(kù)的補(bǔ)充，得到多樣性的試驗(yàn)種群，并采用高通量基因分型和高效定量表型分型技術(shù)進(jìn)行功能性遺傳分析；開(kāi)發(fā)和應(yīng)用誘變技術(shù)、生物技術(shù)和基因組編輯技術(shù)，產(chǎn)生新的遺傳變異；組裝高分辨率、基于序列的基因組圖譜，以利用從模式物種獲得遺傳調(diào)控路徑的知識(shí)，并確定能夠連鎖所需等位基因群體的遺傳標(biāo)記。 由于性狀測(cè)定常常成為遺傳分析和育種進(jìn)程的主要瓶頸，因此需要?jiǎng)?chuàng)新高通量、定量化的表型分析方法。通過(guò)自動(dòng)化、增加吞吐量、行化或使用新的傳感器及平臺(tái)，提高性狀分析的效率、精確度和成本效益；開(kāi)發(fā)和應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)模型及工具管理和提取有用的信息，并將來(lái)自大群體的表型、遺傳和其他基因水平的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，預(yù)測(cè)未經(jīng)測(cè)試的遺傳資源和育種種群的表現(xiàn)。

1.1.2 植物和微生物遺傳資源及其信息管理 在植物遺傳資源與信息管理方面，加強(qiáng) NPGS(National Plant Germplasm System，國(guó)家植物種質(zhì)資源系統(tǒng))資源收集的管理和應(yīng)用，以確保高效、長(zhǎng)期和安全地保存植物遺傳資源。開(kāi)發(fā)更高效、更有效的遺傳資源再生、記錄和信息管理方法和實(shí)踐；確定和填補(bǔ)遺傳資源收集方面的差距，盡可能在保護(hù)區(qū)內(nèi)加以保護(hù)；進(jìn)行植物遺傳資源基因型特征和關(guān)鍵表型評(píng)估，并將結(jié)果數(shù)據(jù)納入信息管理系統(tǒng)，向客戶提供高質(zhì)量遺傳資源和相關(guān)信息；通過(guò)伙伴關(guān)系加強(qiáng)植物遺傳資源、信息管理和培訓(xùn)能力。

在微生物遺傳資源與信息管理方面，保護(hù)微生物遺傳資源，包括活體和保存收集庫(kù)；開(kāi)發(fā)創(chuàng)新、高效、有效的工具和方法，以保護(hù)、分類和描述微生物遺傳資源；確定微生物遺傳資源的新來(lái)源，并在可能的情況下，在基因庫(kù)或收集庫(kù)中獲得和保存；開(kāi)展關(guān)鍵微生物庫(kù)基因型特征和表型評(píng)估；在集成的公共數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中提供與微生物集合相關(guān)的身份信息、數(shù)字圖像和特征數(shù)據(jù)；向客戶提供高質(zhì)量微生物遺傳資源和相關(guān)信息；通過(guò)伙伴關(guān)系加強(qiáng)微生物遺傳資源和信息管理能力。

1.1.3 作物生物學(xué)和分子生物學(xué) 在對(duì)植物生物學(xué)和分子過(guò)程基本知識(shí)的認(rèn)識(shí)方面，在分子、整個(gè)基因組及系統(tǒng)層面，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)作物與生物及非生物環(huán)境因素的互動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)。從遺傳、分子和生理水平全面了解植物微生物群如何對(duì)作物表現(xiàn)和效用產(chǎn)生正面和負(fù)面影響；拓展如何控制作物生長(zhǎng)和發(fā)育的知識(shí)，增加對(duì)支撐作物特性和改良的生化途徑及代謝過(guò)程的了解，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)適應(yīng)和減緩氣候變化的生物理解；加深對(duì)食物(種子、水果、塊莖等)品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，以及貯存和加工特性的認(rèn)識(shí)；將基本遺傳和生物知識(shí)應(yīng)用于作物改良的新工具。

在作物生物技術(shù)的發(fā)展、實(shí)施和評(píng)價(jià)方面，采用新的生物技術(shù)方法對(duì)作物進(jìn)行改良，并評(píng)估和減輕這些改良對(duì)作物性能、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)和環(huán)境的潛在意外后果。包括用于生產(chǎn)基因組編輯和/或基因工程作物的新型公共工具；改進(jìn)將基因組編輯和生物技術(shù)應(yīng)用于更廣泛作物品種選擇的方法；提高傳統(tǒng)作物育種效率的基因工程技術(shù)；評(píng)估生物技術(shù)的影響。

1.1.4 作物遺傳學(xué)、基因組學(xué)和遺傳改良的信息資源和工具 為作物研究和育種提供互聯(lián)、互操作和可搜索的信息資源和工具；將優(yōu)良性狀與分子標(biāo)記、特定種質(zhì)資源或樣本聯(lián)系起來(lái)的信息工具；開(kāi)發(fā)新的生物信息學(xué)工具，用于數(shù)據(jù)分析和挖掘，以及管理高通量基因型、表型數(shù)據(jù)和知識(shí)，包括使用人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)方法；利用現(xiàn)有生物信息、統(tǒng)計(jì)建模和人工智能方法，通過(guò)有針對(duì)性的管理和計(jì)算分析，增強(qiáng)功能基因組注釋；與用戶社區(qū)和利益相關(guān)者保持并加強(qiáng)戰(zhàn)略伙伴關(guān)系、培訓(xùn)和外聯(lián)活動(dòng)。

1.2 研發(fā)布局新動(dòng)向

值得注意的是國(guó)家301計(jì)劃(2023—2027)增加了以下新內(nèi)容。

1.2.1 植物-微生物群相互作用分析 更廣泛地理解植物-微生物群協(xié)同作用及其對(duì)作物健康的貢獻(xiàn)，將是以農(nóng)業(yè)可持續(xù)的方式滿足未來(lái)產(chǎn)量需求的關(guān)鍵。這種理解包括植物-微生物群的相互作用和微生物群內(nèi)的多物種的相互作用；在分子、生化和生理水平上表征微生物在調(diào)節(jié)寄主作物適應(yīng)性中的作用；以及對(duì)影響微生物群落招募和發(fā)展的環(huán)境及宿主因素的完善知識(shí)。旨在從遺傳、分子和生理水平全面了解植物微生物群如何對(duì)作物表現(xiàn)和效用產(chǎn)生正面和負(fù)面影響。

1.2.2 用于作物改良和基因功能分析的基因組編輯 通過(guò)誘變、生物技術(shù)、基因組編輯和/或其他手段發(fā)現(xiàn)和/或創(chuàng)造的重要農(nóng)業(yè)性狀新變異；改進(jìn)基因組編輯、誘變篩選和其他基因改造技術(shù)的應(yīng)用，加快建立遺傳變異性種群，以檢驗(yàn)基因功能假設(shè)并加速品種改良；開(kāi)發(fā)用于生產(chǎn)基因組編輯和/或基因工程作物的新型的公共工具；改進(jìn)將基因組編輯和生物技術(shù)應(yīng)用于更廣泛作物品種選擇的方法。

6 作者投稿時(shí)須從郵局匯20元稿件處理費(fèi)，請(qǐng)勿在稿件中夾寄。稿件確認(rèn)刊載后，將按標(biāo)準(zhǔn)向作者收取版面費(fèi)(版面費(fèi)請(qǐng)從郵局寄給本刊編輯部)。我刊收到版面費(fèi)后，將出具正式收據(jù)，以掛號(hào)信形式寄給作者。稿件刊登后酌致稿酬，并贈(zèng)當(dāng)期雜志1冊(cè)。稿件及匯款請(qǐng)勿寄給個(gè)人。

1.2.3 用于田間和實(shí)驗(yàn)室研究的人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)等 利用人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，創(chuàng)新高通量、定量化的表型分析方法，通過(guò)自動(dòng)化、增加吞吐量、并行化或使用新的傳感器及平臺(tái)來(lái)提高性狀分析的效率、精確度和成本效益；開(kāi)發(fā)新的生物信息學(xué)工具，用于對(duì)所測(cè)定的性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，以及管理高通量基因型與表型數(shù)據(jù)和知識(shí)；通過(guò)有針對(duì)性的管理和計(jì)算分析，增強(qiáng)功能基因組注釋。此外，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)等方法將表型、遺傳和其他“基因水平”的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，分析環(huán)境和管理策略對(duì)每個(gè)性狀表現(xiàn)以及表型的影響，有效發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)控制不同作物重要性狀的基因之功能。

2 我國(guó)作物種業(yè)研發(fā)布局分析

黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視種業(yè)振興，近年來(lái)在種業(yè)方面出臺(tái)了一系列政策文件和規(guī)劃。在農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源方面，2015年2月，原農(nóng)業(yè)部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、科技部印發(fā)《全國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源保護(hù)與利用中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(2015—2030年)》[6]；2019年4月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳印發(fā)《農(nóng)業(yè)種質(zhì)遺傳資源保護(hù)與利用三年行動(dòng)方案》[7]；2020年2月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源保護(hù)與利用的意見(jiàn)》[8]；2021年3月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)《關(guān)于開(kāi)展全國(guó)農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源普查的通知》 及《全國(guó)農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源普查總體方案(2021—2023年)》[9]，從以上文件的發(fā)布可以看出我國(guó)政府對(duì)種質(zhì)資源多樣性保護(hù)和利用的重視程度。在種業(yè)發(fā)展方面，2021年7月，中央全面深化改革委員會(huì)審議通過(guò)了《種業(yè)振興行動(dòng)方案》[10]。2021年8月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合印發(fā)《“十四五”現(xiàn)代種業(yè)提升工程建設(shè)規(guī)劃》[11]，對(duì)“十四五”時(shí)期我國(guó)種業(yè)發(fā)展做出了全面部署安排。此外，2022年2月國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十四五”推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化規(guī)劃》[12]，2021年12月農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的《“十四五”全國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村科技發(fā)展規(guī)劃》[13]和《“十四五”全國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展規(guī)劃》[14]也對(duì)種業(yè)振興相關(guān)工作做出了部署。

從對(duì)以上規(guī)劃文本的分析中，可以看出我國(guó)作物種業(yè)主要布局在以下幾個(gè)方面。

2.1 種質(zhì)資源收集保存

強(qiáng)化種質(zhì)資源保存技術(shù)研究應(yīng)用。研究試管苗、超低溫、DNA保存等種質(zhì)資源保存關(guān)鍵技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)特異種質(zhì)資源和重要無(wú)性繁殖作物種質(zhì)資源的復(fù)份保存，確保長(zhǎng)期保存種質(zhì)的活力和遺傳完整性，支撐種質(zhì)資源供種分發(fā)需要[6-8，15]；研究快速、無(wú)損的活力監(jiān)測(cè)和預(yù)警技術(shù)[6-8]，加強(qiáng)種質(zhì)資源活力與遺傳完整性監(jiān)測(cè)，及時(shí)繁殖與更新復(fù)壯，提升種質(zhì)資源保存總量和質(zhì)量；加強(qiáng)種質(zhì)資源國(guó)際合作交流，以作物起源中心和多樣性中心為重點(diǎn)，優(yōu)先引進(jìn)我國(guó)缺乏的物種、野生近緣種、遺傳分析工具材料等新種質(zhì)以及核心種質(zhì)[6-7]。

2.2 種質(zhì)資源鑒定評(píng)價(jià)

開(kāi)展種質(zhì)資源多性狀、多環(huán)境下的表型與基因型精準(zhǔn)鑒定及綜合評(píng)價(jià)，深度挖掘高產(chǎn)高效、優(yōu)質(zhì)、耐受、適宜機(jī)械化等重要性狀突出的育種材料[6-9，15]；對(duì)特異資源開(kāi)展全基因組測(cè)序與功能基因研究，發(fā)掘重要農(nóng)藝性狀關(guān)鍵基因及其有利等位基因；構(gòu)建全國(guó)統(tǒng)一的國(guó)家農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源庫(kù)、作物表型與基因型數(shù)據(jù)庫(kù)以及分子指紋圖譜庫(kù)，強(qiáng)化育種創(chuàng)新基礎(chǔ)[8，12，14]；突破多維組學(xué)大數(shù)據(jù)分析關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)高通量種質(zhì)資源“基因組-代謝組-表型組-環(huán)境組”耦合智能化鑒定技術(shù)[13]。

2.3 種質(zhì)資源創(chuàng)制

針對(duì)農(nóng)業(yè)生物品種精準(zhǔn)設(shè)計(jì)的重大需求，開(kāi)展種質(zhì)資源形成和演化研究，挖掘控制高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗旱耐鹽堿、資源節(jié)約、環(huán)境智能響應(yīng)、生育期調(diào)控、品質(zhì)健康以及病蟲(chóng)草害抗性等復(fù)雜性狀的關(guān)鍵基因及調(diào)控元件[13]；開(kāi)展優(yōu)異基因的遺傳和育種效應(yīng)研究，明確其功能及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，揭示作物高產(chǎn)、高效、耐受等復(fù)雜性狀的分子機(jī)理，規(guī)?；瘎?chuàng)制遺傳穩(wěn)定、目標(biāo)性狀突出、綜合性狀優(yōu)良的新種質(zhì)[6-9]；研究建立創(chuàng)新種質(zhì)中優(yōu)異基因快速檢測(cè)、轉(zhuǎn)移、聚合和追蹤的技術(shù)體系[7-8]；探索建立優(yōu)異種質(zhì)篩選、創(chuàng)制、有效利用“無(wú)縫對(duì)接”的新機(jī)制，加大資源分發(fā)力度，促進(jìn)創(chuàng)新種質(zhì)、新技術(shù)的高效利用[7]。

2.4 現(xiàn)代生物育種

攻克主要農(nóng)業(yè)植物高效遺傳轉(zhuǎn)化瓶頸，建立不依賴受體基因型和多基因疊加的高效遺傳轉(zhuǎn)化新技術(shù)；整合農(nóng)業(yè)生物遺傳學(xué)、基因組、代謝組及表型組學(xué)等數(shù)據(jù)，研發(fā)倍性育種與快速馴化、跨界改良等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)品種特化性狀的精準(zhǔn)改良[13]；加快適宜輕簡(jiǎn)栽培和機(jī)械化作業(yè)、資源高效利用的綠色新品種選育，培育高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲(chóng)、耐受等突破性農(nóng)業(yè)新品種[13]；以大型表型與基因型鑒定平臺(tái)、分子育種創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)等為重點(diǎn)，著力打造具有國(guó)際先進(jìn)水平的基礎(chǔ)性、前沿性研究體系和以企業(yè)為主體的商業(yè)化育種體系[11]。

2.5 作物種質(zhì)資源信息化管理

建立互聯(lián)互通的國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)圃信息網(wǎng)絡(luò)，研發(fā)信息化管理和監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，構(gòu)建包含各類作物種質(zhì)資源基本信息、特性信息和分子信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，提高種質(zhì)資源管理利用信息化水平[6-7]。建設(shè)種質(zhì)資源共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)種質(zhì)資源依法向社會(huì)開(kāi)放[6-7]。

2.6 種業(yè)基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究

支持開(kāi)展育種理論、遺傳機(jī)理及方法工具研究[11]。開(kāi)展種質(zhì)資源形成和演化研究，探索農(nóng)業(yè)生物種質(zhì)資源多樣性和定向進(jìn)化等規(guī)律；開(kāi)展重要農(nóng)藝性狀形成規(guī)律研究，探索農(nóng)業(yè)生物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、綠色高效等復(fù)雜性狀形成的規(guī)律；開(kāi)展基因編輯技術(shù)原始創(chuàng)新，研發(fā)新型基因編輯工具；研究不依賴于受體基因型的遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)，構(gòu)建適合重大品種的通用型轉(zhuǎn)化體系；突破合成生物技術(shù)，構(gòu)建高效細(xì)胞工廠和人工合成生物體系；研究新型全基因組選擇模型，建立適合不同作物物種的全基因組選擇平臺(tái)[13，16]。

2.7 智慧種業(yè)技術(shù)研究

加快種質(zhì)資源保護(hù)利用、育種創(chuàng)新攻關(guān)等領(lǐng)域數(shù)字化應(yīng)用[14]。開(kāi)發(fā)海量數(shù)據(jù)的建模和分析工具，開(kāi)展基于農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的植物數(shù)字化模擬與過(guò)程建模分析、數(shù)據(jù)智能分析和知識(shí)模型設(shè)計(jì)研究[13]；開(kāi)展人工智能在作物育種領(lǐng)域的基礎(chǔ)算法研究，突破生物大數(shù)據(jù)挖掘和分析的核心算法，研究植物表型高通量獲取與智能解析技術(shù)[13]；構(gòu)建數(shù)字化育種平臺(tái)，探索“表型+基因型”的智能化育種技術(shù)體系，推動(dòng)作物育種向“精確育種”轉(zhuǎn)變；推進(jìn)數(shù)字化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和信息化監(jiān)管[14]。

3 中美作物種業(yè)研發(fā)布局對(duì)比分析

3.1 對(duì)比分析

對(duì)美國(guó)國(guó)家301計(jì)劃和中國(guó)種業(yè)相關(guān)規(guī)劃從遺傳資源收集保存及信息管理、優(yōu)良性狀發(fā)現(xiàn)、分析及工具方法、優(yōu)良品種培育、現(xiàn)代數(shù)據(jù)育種技術(shù)、基礎(chǔ)研究五個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比了分析，具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

3.2 結(jié)論

3.2.1 中美兩國(guó)的種業(yè)規(guī)劃各有特點(diǎn) 總體來(lái)看，中國(guó)的種業(yè)規(guī)劃較為宏大，從種業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施條件建設(shè)、種質(zhì)資源普查和保護(hù)利用，到種業(yè)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)都做了全面的戰(zhàn)略部署，但對(duì)研發(fā)布局的描述比較籠統(tǒng)，缺少具體的技術(shù)研發(fā)部署。美國(guó)的“植物遺傳資源、基因組學(xué)和遺傳改良行動(dòng)計(jì)劃”(國(guó)家301計(jì)劃)具有延續(xù)性，已是第3個(gè)五年規(guī)劃，而且是具體針對(duì)美國(guó)植物育種研發(fā)的一個(gè)指導(dǎo)性規(guī)劃，對(duì)研究問(wèn)題、研究重點(diǎn)、預(yù)期產(chǎn)品和潛在利益都有詳細(xì)描述，因此目標(biāo)更明確，更具可操作性。

3.2.2 中美兩國(guó)的研發(fā)布局高度吻合 高通量基因分型和表型分型技術(shù)、基因編輯技術(shù)和人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等信息技術(shù)在育種領(lǐng)域應(yīng)用等熱點(diǎn)前沿方向，都是中美兩國(guó)的研發(fā)重點(diǎn)，對(duì)生物技術(shù)育種和信息化育種制高點(diǎn)的爭(zhēng)奪將會(huì)更加激烈。中美均將植物種質(zhì)資源作為戰(zhàn)略性資源，非常重視植物遺傳資源的收集和保存，并提出加強(qiáng)植物遺傳資源基本信息、基因型特征、關(guān)鍵表型等數(shù)據(jù)的管理與共享利用。

3.2.3 中美兩國(guó)的品種選育方向有異有同 優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效、多抗、耐受、資源高效利用是中美兩國(guó)共同追求的優(yōu)良性狀。但美國(guó)注重培育作為生產(chǎn)生物能源原料的非糧食作物以及適合隧道系統(tǒng)、有機(jī)系統(tǒng)、小農(nóng)場(chǎng)、家庭花園和城市景觀等新生產(chǎn)系統(tǒng)和新用途需要的具有新特性的作物。中國(guó)注重培育適于輕簡(jiǎn)栽培和全程機(jī)械化生產(chǎn)的新品種。中美兩國(guó)品種選育方向的不同，究其原因在于兩國(guó)的發(fā)展階段和需求不同。2020年，中國(guó)農(nóng)作物機(jī)播率和機(jī)收率分別僅為58.98%、64.56%，缺乏適宜全程機(jī)械化生產(chǎn)的品種是重要原因之一[17]。美國(guó)農(nóng)業(yè)集中程度高，早在20世紀(jì)40年代已基本實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化[18]，適宜機(jī)械化生產(chǎn)的品種選育已不是美國(guó)重點(diǎn)方向。

表1 中美作物種業(yè)研發(fā)布局對(duì)比分析

3.2.4 中美兩國(guó)在基礎(chǔ)研究方面存在明顯差異 美國(guó)非常重視從遺傳、分子和生理水平研究植物微生物群是如何對(duì)作物表現(xiàn)和效用產(chǎn)生正面和負(fù)面影響的，植物-微生物群協(xié)同作用及其對(duì)作物健康的貢獻(xiàn)是最新一期規(guī)劃增加的新內(nèi)容，這項(xiàng)研究被認(rèn)為將是以農(nóng)業(yè)可持續(xù)的方式滿足未來(lái)產(chǎn)量需求的關(guān)鍵。同時(shí)，美國(guó)也非常重視微生物遺傳資源的收集保存和鑒定評(píng)估。這方面是中國(guó)研發(fā)布局的空白點(diǎn)，應(yīng)引起足夠重視。

4 對(duì)策建議

4.1 制定連續(xù)、有針對(duì)性的植物育種專項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃

美國(guó)的“植物遺傳資源、基因組學(xué)和遺傳改良行動(dòng)計(jì)劃”(國(guó)家301計(jì)劃)是針對(duì)植物育種領(lǐng)域制定的目標(biāo)明確、具有實(shí)用性和可操作性的專項(xiàng)研究計(jì)劃，通過(guò)持續(xù)的規(guī)劃和項(xiàng)目支持，一步一個(gè)臺(tái)階地研究解決現(xiàn)階段存在的問(wèn)題，布局未來(lái)研發(fā)方向，推動(dòng)美國(guó)在植物育種領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位。我國(guó)應(yīng)借鑒美國(guó)的研發(fā)計(jì)劃，從植物育種領(lǐng)域現(xiàn)階段的需求、亟需解決的問(wèn)題、未來(lái)育種研發(fā)趨勢(shì)等出發(fā)，制定出臺(tái)我國(guó)植物育種領(lǐng)域持續(xù)的、更具針對(duì)性和可操作性的專項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃，并給予相應(yīng)的項(xiàng)目支持，分階段遞進(jìn)式統(tǒng)籌布局我國(guó)植物育種領(lǐng)域研發(fā)目標(biāo)和計(jì)劃，以提升種業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，助力打好種業(yè)翻身仗。

4.2 加強(qiáng)生物育種和信息技術(shù)育種關(guān)鍵核心技術(shù)的研發(fā)布局

世界種業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)質(zhì)是科技競(jìng)爭(zhēng)。育種4.0時(shí)代，生物技術(shù)育種和信息技術(shù)育種已成為各國(guó)搶占科技制高點(diǎn)和增強(qiáng)農(nóng)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略重點(diǎn)[19-20]。美國(guó)在基因組編輯、信息技術(shù)在育種的應(yīng)用等方面做了相關(guān)部署。我國(guó)應(yīng)學(xué)習(xí)借鑒美國(guó)做法，從國(guó)家規(guī)劃層面加強(qiáng)在生物技術(shù)育種、信息技術(shù)育種等育種關(guān)鍵核心技術(shù)方向以及生物技術(shù)和信息技術(shù)融合應(yīng)用方向的戰(zhàn)略布局，設(shè)立育種關(guān)鍵技術(shù)研究專項(xiàng)，加大財(cái)政資金的傾斜力度，強(qiáng)化原始創(chuàng)新，力爭(zhēng)掌握種業(yè)發(fā)展主動(dòng)權(quán)。此外，應(yīng)強(qiáng)化企業(yè)創(chuàng)新主體地位，引導(dǎo)具有研發(fā)實(shí)力的企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)、高校組成創(chuàng)新聯(lián)合體，針對(duì)生物育種和信息化育種關(guān)鍵核心技術(shù)開(kāi)展聯(lián)合攻關(guān)，培育提升種企研發(fā)水平，促進(jìn)成果加速應(yīng)用。

4.3 重視微生物種質(zhì)資源保護(hù)利用和微生物-植物-環(huán)境互作基礎(chǔ)研究

微生物資源是重要的戰(zhàn)略生物資源。我國(guó)是世界上微生物資源最為豐富的國(guó)家之一，但存在資源底數(shù)不清、菌種深度鑒評(píng)滯后、核心菌種自主率不足等問(wèn)題[21]，我國(guó)應(yīng)高度重視微生物種質(zhì)資源，開(kāi)展農(nóng)業(yè)微生物資源普查，摸清微生物資源家底，建立系統(tǒng)、有效的微生物種質(zhì)資源監(jiān)測(cè)與保護(hù)體系；系統(tǒng)開(kāi)展微生物種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定和評(píng)價(jià)，加強(qiáng)關(guān)鍵微生物基因型特征和表型評(píng)估；加快微生物種質(zhì)資源創(chuàng)新利用與開(kāi)發(fā)，挖掘創(chuàng)制本土高性能菌種，提高核心菌種自主率。此外，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，微生物與土壤、作物、動(dòng)物共同形成農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中最基本的物質(zhì)循環(huán)，在物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量循環(huán)過(guò)程中發(fā)揮著不可或缺的重要作用[22]。美國(guó)非常重視微生物資源，在該研究方向做了相應(yīng)的研發(fā)部署。鑒于微生物資源的重要作用，我國(guó)應(yīng)學(xué)習(xí)借鑒美國(guó)做法，在微生物-植物-環(huán)境相互作用機(jī)理、微生物功能活性機(jī)制、微生物資源精準(zhǔn)鑒定技術(shù)等方面加強(qiáng)研究布局，以加深對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中微生物功能的認(rèn)知，從而推動(dòng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和作物產(chǎn)量提高。