馮昭

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，種業(yè)是基礎(chǔ)。

金燦燦的種子，不僅是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的關(guān)鍵，也蘊(yùn)含著第一產(chǎn)業(yè)的“高精尖”。20世紀(jì)90年代以來，生物技術(shù)應(yīng)用改變了種業(yè)的“游戲規(guī)則”，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化催生出孟山都公司（Monsanto Company）等種業(yè)巨頭。近年來，隨著高通量分子檢測、單倍體、全基因組選擇等技術(shù)的迅速發(fā)展，使得種業(yè)發(fā)達(dá)國家形成“常規(guī)育種+生物技術(shù)+信息技術(shù)”的現(xiàn)代育種體系。

我國是農(nóng)業(yè)大國，但在種子問題上，依然面臨著“卡脖子”困境：甜菜的種源95%依靠國外進(jìn)口，而能自給的種源，在質(zhì)量、產(chǎn)性能上與國際最好水平存在差距。如何實(shí)現(xiàn)“中國糧”用“中國種”，如何打好種業(yè)的“翻身仗”，成為時(shí)刻拷問農(nóng)業(yè)科技工作者的一道難題。

糧食育種：從秈梗雜交到飛天小麥

品質(zhì)優(yōu)良的種子，猶如一把豐收的鑰匙。習(xí)近平總書記在海南省三亞市崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室考察調(diào)研時(shí)強(qiáng)調(diào)，種子是我國糧食安全的關(guān)鍵。只有用自己的手攥緊種子，才能端穩(wěn)中國飯碗。

近些年，高科技領(lǐng)域，元宇宙、人工智能、大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術(shù)方興未艾，如何利用已有的種質(zhì)資源（種質(zhì)是指生物體親代傳遞給子代的遺傳物質(zhì)），運(yùn)用生物和數(shù)字技術(shù)提高種質(zhì)資源利用率已成為國際競爭焦點(diǎn)。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所遺傳育種中心副主任黎亮介紹，“以前搞育種，‘一把尺子一桿秤，用牙咬用眼瞪，沒有數(shù)字概念，但是現(xiàn)在不一樣了?？梢詫?shí)現(xiàn)‘云看地，科研人員在辦公室就可以看到地里植株長什么樣子，這是數(shù)字帶給我們的變革?！?/p>

在2023年科技成果轉(zhuǎn)化大會(huì)暨上海金山區(qū)農(nóng)民豐收節(jié)新品展示活動(dòng)上，上海中科荃銀分子育種技術(shù)有限公司（以下簡稱“中科荃銀”）培育的“嘉禾優(yōu)175”水稻品種，備受現(xiàn)場專家矚目。

經(jīng)過5年時(shí)間培育的秈粳雜交品種，“嘉禾優(yōu)175”稻株高度適宜，稻穗籽粒飽滿，米粒細(xì)長，豐產(chǎn)性、抗病性等綜合表現(xiàn)優(yōu)良，預(yù)計(jì)畝產(chǎn)可達(dá)700～750公斤，打破了以往水稻高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)、優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn)的培育瓶頸?！凹魏虄?yōu)175”水稻品種實(shí)現(xiàn)超級高產(chǎn)的同時(shí)，米質(zhì)也達(dá)到了國際二級米的標(biāo)準(zhǔn)。

除了“嘉禾優(yōu)175”水稻品種，當(dāng)天發(fā)布的“科優(yōu)絲苗”同樣吸引了眾多專家學(xué)者的目光。與目前我國大面積推廣的稻種相比，“科優(yōu)絲苗”不但超級耐低溫，可提早播種時(shí)間，并且抗倒伏能力也更強(qiáng)，生長過程中分蘗的株數(shù)眾多，穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，可廣泛適用于長江中下游平原種植。

中科荃銀科研部經(jīng)理李潛龍介紹，在有些地方，“科優(yōu)絲苗”單棵分蘗能達(dá)20～30個(gè)。為了實(shí)現(xiàn)水稻快速育種，中科荃銀在實(shí)驗(yàn)基地主要采用國內(nèi)先進(jìn)的分子育種技術(shù)，通過對水稻基因編輯、模型測定、導(dǎo)航育種等，減少品種實(shí)驗(yàn)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的“經(jīng)驗(yàn)育種”定向、高效的“精確育種”轉(zhuǎn)變。

沉甸甸的收獲，不僅是土地的饋贈(zèng)，也有來自宇宙的“眷顧”。

2023年9月，中國載人航天工程辦公室發(fā)布消息，自中國載人航天工程立項(xiàng)實(shí)施以來，航天育種搭載實(shí)驗(yàn)3000余項(xiàng)，育成主糧審定品種200多個(gè)，年增產(chǎn)糧食約26億公斤。

航天育種也叫太空育種，是讓種子搭乘著返回式航天器到太空“暫居”，利用宇宙射線、微重力、高真空等特殊環(huán)境誘發(fā)種子基因變異，再返回地面上選擇可遺傳的優(yōu)良變異性，用于培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)多抗植物新品種的育種方法。

實(shí)際上，不是每一粒進(jìn)入浩瀚太空的種子都能被宇宙射線擊中，也不是所有被擊中的種子都能發(fā)生基因變異，更非所有上過天的種子都能成為太空種子。種子從太空回來后，育種人員要觀察種子基因是否改變、是否往好的方向突變，并挑選出優(yōu)良突變植株進(jìn)行多代篩選、鑒定、淘汰、試種、審定，才能獲得具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗等優(yōu)良性狀的新品種。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所黨委書記、副所長劉錄祥介紹，“魯原502”作為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所與山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原子能農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究所合作選育的廣適高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥品種，是目前為止我國航天育種中單一品種累計(jì)推廣面積最大的農(nóng)作物品種。

“魯原502”最早在1996年10月由我國第十七顆返回式衛(wèi)星搭載返回，經(jīng)過連年地面選擇，于2000年選出早熟后續(xù)經(jīng)過繁殖種子和參加國家小麥品種區(qū)域試驗(yàn)，于2011年通過國家品種審定，正式成為太空種子。

其中，航天搭載選育突變體用時(shí)4年，航天突變體雜交再選育穩(wěn)定品系用時(shí)6年，繁殖種子和參加區(qū)域試驗(yàn)又用時(shí)5年。與傳統(tǒng)育種技術(shù)相比，航天育種最大的優(yōu)勢在于空間誘變材料的有益變異率高、育種周期短，可在相對較短時(shí)間內(nèi)創(chuàng)制出高產(chǎn)、早熟、抗病等性狀優(yōu)良的種質(zhì)資源。

“魯原502”產(chǎn)量潛力高、適應(yīng)性廣、抗倒伏能力強(qiáng)、水分利用效率高且品質(zhì)優(yōu)良，在國家和山東省區(qū)試種產(chǎn)量均居第一位，分別較對照組增產(chǎn)10.16%和4.99%。“它自身調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，適應(yīng)區(qū)域廣，推廣區(qū)域覆蓋山東、安徽、河北、江蘇、山西、新疆等6個(gè)?。▍^(qū)），累計(jì)推廣面積近1億畝，成為我國第二大主推小麥品種，并獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)?！眲浵檎f。

蔬菜育種：全鏈條產(chǎn)業(yè)競爭力提振升級

今年4月，在“山東濰坊壽光菜博會(huì)”舉辦之際，“2023壽光國際蔬菜種業(yè)博覽會(huì)”也同步舉辦。參展品種多達(dá)4164個(gè)，涵蓋番茄、辣椒、黃瓜、茄子、甜瓜、南瓜等六大類作物，這些品種來自國內(nèi)外400多家種業(yè)企業(yè)，其中國內(nèi)參展的許多企業(yè)位列行業(yè)第一梯隊(duì)，代表了國內(nèi)蔬菜育種的最高水平。

走進(jìn)種博會(huì)蔬菜品種展示區(qū)，各種紅色、黃色、綠色、紫色、粉色的蔬果掛滿枝頭，各類新、奇、特、優(yōu)蔬菜品種吸引著專家、種企和來訪者的眼球。

新品種試種篩選是蔬菜品種商品化推廣前的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，像種植戶較為關(guān)注的果型、口感、產(chǎn)量、抗病性和耐儲(chǔ)運(yùn)等信息，都需要長時(shí)間的種植檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)采集才能最終確認(rèn)，個(gè)別品種不能適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境或種植方式，為充分體現(xiàn)品種的商品特性是常事，在這個(gè)較為漫長的過程中，很多新品種都會(huì)因?yàn)楦鞣N原因被淘汰。

近年來，壽光蔬菜種業(yè)集團(tuán)自主研發(fā)蔬菜品種碩果累累，蔬菜新品種達(dá)到178個(gè)，國產(chǎn)種子市場占有率已由2010年的54%提升到現(xiàn)在的70%以上，實(shí)現(xiàn)了從“一粒良種”到“一盤好菜”的全鏈條蔬菜產(chǎn)業(yè)競爭力的提振升級。

然而，長期以來，我國大豆自給率不足，嚴(yán)重依賴進(jìn)口。許多生物育種科技工作者致力于培育出產(chǎn)量更高、質(zhì)量更優(yōu)的大豆品種，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所寒區(qū)大豆育種學(xué)科組組長李艷華就是其中之一。她的攻關(guān)目標(biāo)，是培育適應(yīng)東北高寒地區(qū)種植和加工的優(yōu)質(zhì)大豆品種。

為培育出新品種，李艷華每年要在實(shí)驗(yàn)田里做300多個(gè)大豆雜交組合。大豆的花期短，一天當(dāng)中真正能進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)的時(shí)間只有清晨4點(diǎn)到上午10點(diǎn)之間。每到大豆的花季，她凌晨三四點(diǎn)就要趕到試驗(yàn)田。

為了爭取更多育種時(shí)間，每年秋季，李艷華都要跨越4600公里的行程，把種子從黑龍江海倫帶到海南“避寒”繁殖，第二年春天再把培育的種子帶回海倫繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，這樣可以增加一到兩個(gè)生長季，將育種時(shí)間縮短三分之一到二分之一。

為了挑選可供選育的種子，李艷華每年都要培育幾千上萬份育種材料，從大量育種材料中，已審定大豆品種17個(gè)，成功轉(zhuǎn)化3800萬元。2022年，其課題組培育的東生大豆種子銷量達(dá)5.66萬噸，種植面積達(dá)到1400萬畝。

許多科創(chuàng)成果證明，以種業(yè)科技創(chuàng)新為核心，大力推進(jìn)種源技術(shù)攻關(guān)，極大提升了國內(nèi)種企在國際市場上的知名度和競爭力，也讓全世界感受到民族種業(yè)崛起的中國力量。

畜禽育種：“芯片”實(shí)現(xiàn)完全國產(chǎn)化

今年9月，在第三屆北京畜禽種業(yè)專業(yè)論壇上，大會(huì)發(fā)布了與百姓餐桌上的肉蛋奶息息相關(guān)的三大畜禽育種成果。

自從奶牛育種進(jìn)入基因組選擇時(shí)代后，育種效率大幅提升，高通量SNP檢測技術(shù)平臺(tái)堪稱育種“芯片”。2012年前后，我國全面啟動(dòng)荷斯坦青年公?；蚪M評估工作，但奶?；蚪M育種芯片全部依賴美國進(jìn)口，芯片實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)自主可控迫在眉睫。

2020年8月，首農(nóng)北京奶牛中心、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)和華智生物技術(shù)有限公司聯(lián)合啟動(dòng)了中國荷斯坦牛基因組選擇育種芯片的設(shè)計(jì)開發(fā)。北京首農(nóng)畜牧發(fā)展有限公司副總裁、北京奶牛中心主任麻柱介紹，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)聚焦國家畜禽種業(yè)戰(zhàn)略需求，基于國家“863”計(jì)劃、北京市科委奶牛繁育重大專項(xiàng)等歷時(shí)17年的科研成果，依托完全自主化技術(shù)平臺(tái)，于2021年5月完成85K芯片的設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

2023年2月，中國荷斯坦?；蚪M基于國家17000頭奶牛基因組選擇參考群體和6000份驗(yàn)證群體數(shù)據(jù)，將85K芯片優(yōu)化擴(kuò)容為126K芯片。該芯片在瑞典檢出率、準(zhǔn)確性、可靠性等主要性能指標(biāo)，達(dá)到國際同類競品水平，經(jīng)專家組評估一致認(rèn)為達(dá)到產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用水平，可用于我國奶?；蚪M選擇參考群體構(gòu)建和種牛評估。

中國荷斯坦牛基因組選擇育種芯片，是目前我國奶牛育種領(lǐng)域唯一擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的行業(yè)公用芯片。與中國荷斯坦?；蚪M選擇育種芯片異曲同工，國產(chǎn)蛋雞新型液相SNP芯片同樣實(shí)現(xiàn)了完全國產(chǎn)化。

北京市華都峪口禽業(yè)有限責(zé)任公司副總經(jīng)理吳桂琴表示，新型液相芯片實(shí)現(xiàn)四大突破：第一，從探針試劑到檢測全過程，實(shí)現(xiàn)了全環(huán)節(jié)國產(chǎn)化；第二，檢測成本比鳳芯壹號(hào)降低了40.4%，為規(guī)?；瘧?yīng)用奠定了更好的基礎(chǔ)；第三，檢出率達(dá)到99.29%；第四，檢測周期在原有基礎(chǔ)上減少了10天，給選育大數(shù)據(jù)分析精準(zhǔn)選育提供了更大空間。

同樣，北京烤鴨作為北京美食的代表，歷來受到廣大消費(fèi)者的喜愛。北京首農(nóng)股份有限公司鴨育種首席科學(xué)家、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授侯卓成表示，針對大眾烤鴨市場需求，培育出了針對大眾烤鴨市場的“京典”北京鴨配套系。

“京典”北京鴨配套系是具有經(jīng)濟(jì)效益和烤鴨肉品質(zhì)的全能選手，具有吃得少、長得快、抗病能力強(qiáng)、養(yǎng)殖成本低、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)。與同類烤鴨品種相比，“京典”北京鴨配套系，飼料轉(zhuǎn)化效率降低了20%以上，每只肉鴨出欄節(jié)約飼料成本超過1.8元，上市日齡縮短為35天，是目前生長速度最快的烤鴨專用品種。

上天、下地，播種、收獲。隨著糧食、蔬菜、畜禽育種技術(shù)向更高水平邁進(jìn)，我們也會(huì)將中國種子攥得更緊，把中國飯碗端得更牢。