破解我国种业科技“悖论”

廖西元

(中华人民共和国农业部种子管理局,北京 100125)

破解我国种业科技“悖论”

廖西元

(中华人民共和国农业部种子管理局,北京 100125)

我国拥有世界一流的农作物育种基础研究能力,拥有快速增加的公共育种经费投入,拥有世界最大规模的育种科研队伍,常规育种经验极其丰富,但与发达国家种业相比,我国育种创新能力仍然较弱,这就是我国种业科技“悖论”。要破解我国种业科技“悖论”,必须建立健全以科研院所为主体、开展基础性公益性研究和以企业为主体、开展商业化育种的双轮驱动的种业科技创新体系;构建育种技术集成创新的分子育种大平台;激发科技人员创新活力。

种业;种业企业;种业科技“悖论”

文献著录格式:廖西元.破解我国种业科技“悖论”[J].浙江农业科学,2015,56(5):573-578.

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20150501

种业国际竞争已经国内化,要从源头上保障国家粮食安全、把握农业发展主动权,必须下决心把民族种业搞上去。种业是高科技产业,科技创新能力是种业的核心竞争力,提高我国育种创新能力是提升民族种业竞争力的根本途径。

1 什么是我国种业科技“悖论”

我国拥有世界一流的农作物育种基础研究能力,拥有快速增加的公共育种经费投入,拥有世界最大规模的育种科研队伍,常规育种经验极其丰富,但与发达国家种业相比,我国育种创新能力仍然较弱,这就是我国种业科技“悖论”。

1.1 我国种业具有世界一流的育种基础研究能力

近年来,我国在农作物育种理论、技术和方法研究等方面取得了较大进展,已达到国际先进水平。表1表明,2003-2012年影响因子在3.5以上36种国际重要生物学和农学SCI杂志发表的育种基础研究论文,我国学者占比达15.1%,排在全球第2位,仅次于美国(38.4%)。同时,我国学者发表论文数量和占比逐年增加,从2003年＜100篇增加到2012年的＞200篇,占世界发表论文比重从2003年的12.03%,增加到2012年的26.83%(图1);尤其在水稻作物领域,我国学者在国际核心期刊发表的论文,从2003年的＜40篇增加到2013年的100余篇,占世界发表水稻论文的比重从23%增加到46%,排在全球第1位。由此可见,我国育种基础研究实力已经是世界一流。

表1 2003-2012年主要国家在国际重要生物学和农学杂志发表的论文篇数

图1 中国在2003—2012年国际重要生物学杂志发表论文的情况

1.2 我国育种公共经费投入快速增长

我国从事育种研究机构主要是科研院所、高等学校、中科院。

以我国近700家种植业领域科研院所为例,研究其育种公共财政投入情况。通过分部属国家级、省级、地区级抽样分析36个种植业科研院所的科研经费投入,再加权平均得到近700家科研院所的育种领域占科研投入比例58.7%。据此,从2000-2011年我国种植业科研机构经费收支统计结果(表2)来看,我国种植业科研机构投入到育种领域的科技活动经费大幅度增长,从2000年的13.42亿元,增加到2011年的66.35亿元,增加了近4倍;12年间,各级政府每年对育种领域科技活动的公共财政投入从9.81亿元增加到61.90亿元,增加了5.3倍。

表2 2000-2011年我国种植业科研机构的经费收支概况

1.3 我国种业具有世界规模最庞大、经验最丰富的育种科研队伍

2010年全国拥有种植业机构703所(不含中科院与高等院校),从业人员7万人。通过分部属国家级、省级、地区级抽样分析36个种植业科研院所的科研人员投入,再加权平均得到各层级育种科研人员占比。703家种植业科研院所投入育种科研人员3.6万人(表3)。这一数据大于任何一个国家的育种科研人员投入。

表3 我国种植业机构育种领域2010年的人员投入

同时,我国的育种科学家勤劳智慧、敢于创新、勇于奉献,几十年如一日,风里来、雨里去,拥有袁隆平、李登海、程顺和等一大批世界上最有实践经验的育种家,他们的田间选种能力和经验处于全球顶尖水平。

1.4 我国种业品种创新能力较弱

在我国种业基础研究领先、育种经验丰富、经费投入巨大的同时,我国种业的品种创新能力却较薄弱,与发达种业国家相比差距明显。

1.4.1 品种对作物增产贡献差距大

以玉米为例,从1991-2010年我国与美国玉米单产水平变化来看,差距越拉越大(表4),在1991-1995年每667 m2单产我国比美国低180.3 kg,到2006-2010年每667 m2单产我国比美国低284.5 kg。特别值得注意的是,美国玉米生产在1990年后,化肥、农药的物质投入量没有增加,而我国同时期的化肥、农药投入量持续增加。可见美国玉米单产的增加完全靠品种潜力。

表4 中国和美国玉米每667 m2单产的比较

1.4.2 我国品种市场竞争力弱

从2001-2012年全国农作物主要品种推广情况来看,国外玉米品种发展势头迅猛,推广面积0.667万hm2以上的国外品种数量由2001年的1个发展到2012年的24个,推广面积占全国玉米面积的比例由2001年的0.13%上升到2012年的12.83%。累计推广面积前5位的品种先玉335、正大619、德美亚1号、迪卡007、正大12号,推广面积分别达895.333万,168万,98.267万, 80.133万和69.533万hm2。跨国公司的向日葵、甜菜等品种在我国种植面积分别占60%和90%以上,彩椒、小番茄等部分高端设施蔬菜品种占领了国内80%的市场份额。

1.4.3 我国品种难以满足农业生产需要

随着农业生产由粗放生产向集约生产转变、劳动密集型向机械化生产转变,农民对新品种的要求发生了深刻变化,但我国育成的新品种明显不适应农业生产的变化。

品种广适性较差。2012年全国种植面积0.667万hm2以上的主要农作物品种2 612个,其中33.333万hm2以上品种仅29个,66.667万hm2以上的品种只有9个;其中水稻33.333万hm2以上品种只有6个,没有66.667万hm2以上品种。

品种同质化严重。目前两系杂交水稻推广面积前8位的品种中,有6个品种的母本源于广占63S,5个品种的父本源于扬稻6号;占玉米推广面积80%以上的24个品种中,有21个品种的遗传背景来自9个自交系,仿郑单958、先玉335的类似品种约占玉米区域试验品种30%以上。

品种商品性不佳。先玉335之所以迅速成为我国的第2大玉米品种,除高产、广适外,主要是后期脱水快、容重高,粮食企业愿意收,农民才愿意种。培育品种不仅要高产优质,还要制种方便、成本低,可以带来最大收益,但目前我国育种目标很少考虑种子生产对品种的要求。

2 我国种业科技为什么会产生“悖论”

将育种基础研究实力、人力资本、公共财政投入等优势变成育种创新能力,也就是说提升品种创新生产力水平,需要与先进生产力水平相适应的生产关系(即品种创新的组织方式)。与发达国家相比较,我国不仅品种生产力水平不高,更为关键的是品种创新的组织方式落后,没有形成以企业为主体的技术创新和品种创新的体系。

2.1 我国品种创新生产力水平不高

2.1.1 我国的基础研究能力未能转化成实用化专利技术

产业技术竞争突出表现为专利的竞争。前面已述及,我国发表高水平的种业基础研究论文很多,但专利数量很少,实用化比例更低。以转基因领域专利为例(表5),我国转基因技术专利数量才与一个跨国公司的水平相当,而且专利的平均家族规模仅为1.1,远低于从事转基因技术的拜耳(7.7)、巴斯夫(7.6)、先正达(7.2)等跨国公司的专利家族规模。这说明我国不仅关键技术的专利数量少,而且专利拥有者极为分散,不易形成竞争力。并且专利仅限于国内申请,造成产品想要出口却没有专利保护的不利局面。

表5 2003-2012年申请的转基因技术功能基因专利综合影响力

2.1.2 基础研究成果未能转化为先进育种技术手段

以跨国公司为代表,农作物育种已经全面进入分子育种时代,而且发展到目前以SNP为核心的第3代技术,能够开展全基因组背景下的分子育种;转基因技术已从抗虫和耐除草剂等第1代产品,向改善品质和提高产量等第2代产品,以及工业、医药等第3代产品转变,多基因聚合的复合性状正成为转基因技术研究与应用的重点;双单倍体育种和SPT等最新技术应用也十分成熟。

我国分子育种近10年来虽然取得了重要进展,但差距依然巨大,在分子标记应用上仅处于第1,2代技术水平,在转基因技术方面还主要针对第1代产品,而双单倍体育种和SPT技术应用尚处于起步阶段。我国分子育种仅能在少数性状上开展,全基因组研究仅限于少数高层次科研单位理论研究,育种实践远远落后。从全国整体上看,我国的育种仍然处于“一把尺子一杆秤、用脚踹用眼瞪”的经验育种阶段。

2.1.3 综合科技资源优势未集成为综合育种技术优势

我国的品种选育主要依靠单项技术结合育种家经验进行,还没有实现分子标记、转基因、电子信息、生物信息、单倍体育种等技术的有效整合与应用,技术的集成创新应用还很不够。先锋、孟山都等跨国种业企业具有强大的集成创新能力,他们虽然不一定是某项科学成果的最新发现者,但通常会是科学成果的最快转化者和产权拥有者,并且是最新科学成果的集大成者。通过育种技术的综合集成,纯合自交系的时间由7～8年缩短到18个月,每天筛选1 500株植株增加到每天可筛选几十万粒种子,使得育种由经验上升为科学。

2.2 我国品种创新生产关系落后

2.2.1 缺乏集成转化主体与动力机制

在发达国家,公立的科研院所和高等院校是基础研究的主体,企业是技术转化、品种创新的主体,两者分工明确、配合紧密。而在我国,企业弱小,我国育种基础研究、技术转化、品种创新的主体都是科研院所和高等院校。科研院所和高等院校的研究主要注重原始创新,关注成果和论文等,而基础研究成果转化始终不是主要追求。同时,科研院所和高等院校的研究主要以课题组制的方式开展,一位老师带几个学生、配若干科辅工,形成众多的基础研究和品种选育的“小作坊”,客观上没有开展多学科、多技术集成的组织基础。

2.2.2 缺乏集成转化条件与平台

虽然我国科研院所和高等院校有转化的能力,但没有转化的动力和组织结构基础。虽然企业有转化的动力,但没有转化的能力。跨国公司之所以能够将世界最新成果快速转化,就是因为他们有一个转化的大平台。先锋在衣阿华的总部和孟山都在圣路易斯的总部,都是世界最新成果的转化平台。每个总部有近4 000名科研人员,他们不搞育种,只是开展最新技术的研究与集成,然后为公司分布全球的育种站提供技术支撑与服务。本质上讲,先锋和孟山都的强大,不在育种站育种能力的强大,而在于总部集成转化能力的强大。总部的能力加上全世界体系化的育种站,构成了强可敌国的竞争优势。

2.2.3 缺乏以市场为导向的商业化育种机制

我国目前普遍存在的课题组式的育种机制,难以适应现代育种技术的发展需求。

课题组育种的组织方式难以实现技术集成创新。以承担科研项目为主要内容、获得科技成果为主要目标的课题组育种组织方式,既没有集成创新的动力,更没有集成创新的平台,难以实现技术集成创新。而跨国公司为确保持续产出新品种,构建了“专业分工、模块管理、智能控制、流水作业”的商业化育种新模式,从而大幅度提高了育种规模和育种水平。

课题组育种的组织方式难以实现规模化。课题组育种方式因人力、物力、财力的限制,难以保证足够的组配规模和测试规模,导致育种可持续性发展能力较差。而先锋、孟山都等跨国种业公司,玉米育种每年可组配数千个新的育种群体,分离材料20万～50万份,育种小材料100万～200万份,鉴定组合200万～400万份,育种规模巨大,确保了新品种持续产出。

课题组育种的组织方式难以实现专业化。育种课题组单兵作战,国家级、省级、地市级育种研究机构“上下一般粗、左右皆兄弟”,各自为战,加上育种科技人员都想成为全能型育种家,导致大量低水平重复劳动。而跨国公司依靠其“大工厂”专业化的科研组织架构,每年产生数以亿计的Datapoint、新稳定数万个自交系、配制出几十万个杂交组合,实现了出品种由偶然到必然的根本性转变。

3 破解我国种业科技“悖论”的对策

破解种业科技“悖论”,必须深入贯彻落实国办[2013]109号文件,深化种业科技体制改革,健全种业科技创新体系,激发科技人员创新积极性,构建育种基础研究成果转化大平台,建立育种创新新机制。

3.1 建立健全以科研院所为主体开展基础性公益性研究和以企业为主体开展商业化育种的双轮驱动的种业科技创新体系

我国种业科技创新体系存在企业技术创新能力不足的结构性缺陷,存在科研院所创新低水平重复的功能性缺陷,存在主体之间协同创新不够的机制性缺陷,必须加以克服。

3.1.1 大力加强种业基础性公益性研究

不断提供育种新理论、新技术、新材料是种业持续发展的最重要基础,必须采取有力措施予以大力强化。

结合事业单位分类改革明晰科研院所创新功能定位,充分发挥公共研究机构优势,把创新方向调整到种业基础性公益性研究上。全力支持公益性科研院所及高等院校重点开展育种理论、共性技术、种质资源挖掘、育种材料创新等基础性研究和常规作物育种等公益性研究、前沿性和应用技术研究,夯实我国种业发展的科技基础。

改革科技计划管理,调整公共财政投入方向与结构,建立基础性公益性研究项目长期稳定支持机制,解决科研项目多头申报、重复资助、重复投入问题,切实解决基础性公益性研究投入不足问题。

改革科技成果评价体系,既要关注科技成果创新性,更要关注科技成果可用性,强化引用率、采用率,切实解决科技成果转化率低问题。

3.1.2 切实强化种业企业育种创新主体地位

当前,在强化企业创新主体的认识上,在科研院所和高等院校方面有激烈的争论。我们必须看到,育种创新主体不同,其创新价值观和创新方法论完全不同。全世界的科研院所和高等院校的研究都注重原始创新、关注发表论文等,其创新的方法是“点突破”,创新的组织方式是课题组制。而企业育种创新主要注重市场占有,其创新本质上属于“研发”而不是“研究”,创新的方法是“集成转化”,创新的组织方式是专业化流水线。由于创新的价值观方法论不同,创新结果也必然不同。以同为主要作物的玉米、小麦为例,进行中国、德国、美国的单产比较可以雄辩地支持此论点(表6)。玉米育种,中国以科研院所为主体,德国和美国以企业为主体,我国单产差距与德国和美国越来越大;尽管我国有多达850个玉米育种课题组,主体数量是德国和美国的数十倍。小麦育种,中国和美国以科研院所为主体,德国以企业为主体,中国和美国单产差距与德国越来越大;我国小麦育种课题组有500多个,尽管主体数量是德国的数十倍。但是我国小麦单产提高速度显著高于美国,这是由于中美小麦育种虽然都以科研院所我主体,而我国具有明显的人海优势。因此,我们必须坚定不移地强化企业创新主体地位,引导企业加快构建商业化育种体系,提升企业技术创新和市场竞争能力,实现种业企业做大做强。

表6 中国、德国、美国玉米、小麦每667 m2单产的比较

支持种业企业加强科技创新能力建设。支持企业建立研发机构,并与科研院所、高等院校联合组建技术研发平台和产业技术创新战略联盟。鼓励有实力的种业企业牵头承担国家种业重大品种及技术攻关任务,支持种业企业加强科技创新条件能力建设,充分发挥企业在良种培育、种子生产、技术推广中的主体作用。

加快人才等科技资源向企业流动。支持科研院所和高等院校与企业开展合作研究,通过兼职、挂职、签订合同等方式,与企业开展人才合作。制定利益分配指导原则,规范科技人才职务发明的使用和所有权归属。鼓励科研院所和高等院校科研人员到企业从事商业化育种工作。完善科研、教学单位育种人员向企业流动的相关政策,真正让科研人员“动”起来,实现为企业或到企业育种。

引导种子企业构建商业化育种新机制。鼓励“育繁推一体化”种子企业整合现有育种资源,加大科研投入,引进国内外高层次人才、先进育种技术、育种材料和关键设备,创建自主研发机构,构建“市场化导向、专业化分工、规模化研究、集约化运行”的商业化育种新体系,培育具有自主知识产权的优良品种,将企业的核心竞争力构建于育种新机制之上。

3.1.3 推进产学研紧密合作

我国种业企业开展育种工作晚,缺乏人才、技术、资源,无法支撑大规模商业化育种所需的基本条件。要引导企业加强产学研合作,建立适应种业发展新阶段的科企合作新模式,通过资源整合,实现优势互补,不断提高育种科研水平和我国种业科研整体水平。

3.2 构建育种技术集成创新的分子育种大平台

建设和运营高通量、规模化的分子育种平台是提升我国育种水平的当务之急。但是,这需要巨大的资金投入和强大的团队支撑,目前我国还没有种业企业或科研单位具备这样的自身条件。要在短期内加强分子育种能力建设,达到国际先进水平,充分利用现有资源,发挥集中力量办大事的制度优势,瞄准国际育种创新发展前沿,打造全国性的分子育种集成创新大平台,为全国种业企业提供及时、有效、便捷的商业化育种服务。由众多种业企业联合成立的中玉金标记生物技术公司和华智水稻生物技术公司正是针对玉米、水稻两大作物搭建的育种平台。

构建半公益性服务新机制。引导企业紧密联合,实现“抱团取暖”,企业由竞争关系变为合作关系;引导科企合作,实现“强强联合”;建立资源共享不共产机制,引导技术服务者向种业企业提供低于市场价格的技术服务。

汇集种业科技资源。推进科研单位向平台提供人才、技术、资源等创新要素。通过确权、转让、入股等方式,实现资源、技术向平台流动。通过平台建设,抓中间促两头,推动我国种业从点创新向集成创新转变,实现“优异种质创新+有利基因发掘+有用标记集成+关联关系构建”紧密联系,实现分子技术实用化,辐射带动全国育种能力全面提升。

3.3 激发科技人员创新活力

要给农业插上科技的翅膀,必须首先给科技人员插上创新的翅膀。要解放思想,敢于通过产权、股权、期权激励,让科技人员依靠创新富起来。农业部、科技部、财政部印发《关于开展种业科研成果机构与科研人员权益比例试点工作的通知》,人力资源和社会保障部办公厅和农业部办公厅印发《关于鼓励事业单位种业骨干科技人员到种子企业开展技术服务的指导意见》,以激励种业科技创新、提升成果转化能力为主要目的,以从收益分配改革扩展到权益分配改革为特征,以依法“赋权、让利、交易、搞活”为主要内容。

依法“赋权”。“利用本单位的物质技术条件所完成的种业科技成果,单位与科研人员订有合同,对成果的归属做出约定的,从其约定”。依法约定的内容,允许是收益权,也允许是占有权、使用权和处置权,从而最大限度满足多元化权益要求。同时改革规定“科研人员享有的知识产权相关权益,不因工作单位和岗位变动而丧失”,真正给科研人员吃上定心丸。

突出“让利”。为充分体现科研成果的利益分配向科研人员倾斜,一方面,改革将成果范围从植物新品种拓展到基因、转化体、育种材料、育种方法、育种软件等各种类型;另一方面,改革规定成果转移转化收入全部留归单位依法自主分配,纳入预算管理,不上缴国库。同时,提出成果归科研人员的权益比例不低于40%,远高于现行规定不低于20%的标准。

平台“交易”。要求“成果转让或许可须通过种业科技成果公开交易平台挂牌交易,不得违规自行处置”,从而使权益比例改革试点政策更具操作性。通过公开交易平台,规范成果处置行为,既能充分发挥市场引领科研的决定性作用,又能规范交易活动,防止不廉洁行为。

积极“搞活”。加强人才机制创新,改革要求育种科研人员在科研院所和高等院校的工作年限视同企业养老保险缴费年限。确定为公益性的科研院所和高等院校利用国家拨款发明的育种材料、新品种和技术成果,可以申请品种权、专利等知识产权,可以作价到企业投资入股,也可以上市公开交易。支持科研院所和高等院校通过兼职、挂职、签订合同等方式,与企业开展人才合作,鼓励种子企业采取股权激励、期权分配、技术入股等方式激励事业单位骨干科技人员,允许事业单位骨干科技人员在所服务的种子企业领取报酬。各地应结合实际,充分用好这些新政策、新举措;同时还应鼓励先行先试,形成种业科技人员发奋创新创业的生动活泼局面。

(责任编辑：吴益伟)

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0528-9017(2015)05-0573-06

2015-03-30

廖西元(1964-),男,湖北天门人,研究员,从事种子管理研究工作。