策划/本刊编辑部 文/本刊实习记者 李晶
1 月,中国农业科学院(以下简称中国农科院)陆续举行了“科技创新引领粮食产业高质量发展”新闻发布会以及2021 年工作会议。会上,中国农科院副院长、中国工程院院士万建民介绍了“十三五”时期我国主粮种业基本情况、“十三五”时期中国农科院在主粮育种领域的科学进展以及“十四五”时期中国农科院对科技支撑种业翻身仗的部署情况。
“十三五”时期中国农业科学院在主粮育种领域的科技进展方面,将作物种质资源保护与利用的基础进一步稳固,建成完善了国家作物种质资源保护与利用体系。
在种质资源保护与利用体系建设方面,建成完善了由1座长期库、1座复份库、10座中期库、43个种质库、205 个原生境保护点以及种质资源信息中心组成的国家作物种质资源保护体系;成立了农业农村部作物种质资源保护与利用中心,保存资源总量突破52万份,位居世界第二。2019 年1月正式动工建设保存容量达150 万份的新国家作物种质库,建成后将极大提升我国种质资源保护能力。
在种质资源收集方面,中国农科院牵头组织开展了第三次全国农作物种质资源普查与收集行动,已全面启动了全国31 个省区市的普查和收集工作,收集各类作物种质资源5.4 万份,其中96%以上为新收集资源,抢救性收集耐水淹玉米等一大批珍贵资源。
在种质资源鉴定和挖掘方面,中国农科院逐步实现由全面鉴定向精准鉴定转变。在对收集、保存的种质资源进行基本农艺性状全面鉴定的基础上,组织开展了对水稻、小麦、玉米、大豆等主要农作物3 万余份种质的精准鉴定,进一步强化了种质资源有效支撑产业发展的物质基础。
在新种质创制方面,中国农科院通过远缘杂交等途径,创制了一批关键性状突出、遗传基础明确、育种家想用、育种中好用的自主知识产权核心育种材料。其中,首次攻克利用冰草属优异基因改良小麦的国际难题,创制了一批多粒、广谱抗病性且产量三因素可同步提高的育种新材料,新材料正在被全国各麦区主要育种单位利用,并培育出一批新品种。
作物重大新品种不断涌现,引领着我国主粮育种方向,支撑着国家粮食安全。“十三五”时期,优质小麦“中麦578”每667 m2产量达到了841.5 kg,高产抗病早籼稻品种“中嘉早17”年推广达53 万hm2,“中单808”连续多年成为西南地区主栽玉米品种,“中黄13”成为近三十年来唯一推广面积超667万hm2的大豆品种。同时,中国农科院选育出了中谷系列谷子、中绿系列绿豆、中红系列红小豆等杂粮新品种,其中“中谷2”米质达到国家一级米标准,成为山东“龙山小米”、新疆“疏勒小米”等品牌小米的主开发品种。
如今,我国水稻和小麦等口粮作物生产保持稳定,基本实现供需平衡;玉米生产发展迅速,总产保持快速增长势头;我国实施了“大豆振兴计划”,大豆生产得到恢复性增长;杂粮作物有升有降,总体保持稳定。
2021 年中国农科院将加大粮食等主要农产品核心关键技术攻关力度,推动绿色技术集成与示范应用提档升级,抓住种子和耕地两个重点基础,着力把国家作物种质库新库打造成优质工程,谋划建设国家种业实验室,新建作物基因资源、油料作物生物学等国家重点实验室,建设农作物基因改良、农业生物安全等国家研究中心。
2020年,我国粮食作物总产6.69亿t,比2016年提高8.6%,粮食总产连续5 年超过6.5 亿t。粮食作物单产由2016 年的每667 m2产量363.5 kg 增加到2020年的每667 m2产量382.3 kg,增幅达5.2%。
水稻年播种面积保持在3 000万hm2左右。稻谷总产略有增加,2020年达到2.12亿t,比2016年增加2.4%。水稻单产由2016年的每667 m2产量457.4 kg,增加到2020年的每667 m2产量469.6 kg,增幅2.7%。
“十三五”期间,中国农科院培育的水稻新品种,共审定74个,其中国审品种23个。在杂交稻选育方面,“华浙优261”是香型优质高产高效广适性新品种,达到农业行业《食用稻品种品质》标准一级,优质专用早稻品种中嘉早17 长期位居南方籼稻推广面积首位,2010—2019年累计推广面积超过433万hm2。
小麦年播种面积略有减少,基本保持在2 333万hm2以上,总产由2016 年的1.29 亿t,增加到2020 年的1.34亿t,增幅4.6%,主要得益于小麦单产从2016年的每667㎡产量355.2kg 增至2020 年的每667 m2产量382.8 kg,增幅7.8%。
在“十三五”期间,不含引种的品种,中国农科院共审定新品种49 个,其中国审品种19 个。如中麦175,这是我国第一个同时通过国家水地和旱肥地两个区域审定的水旱兼用型品种,还通过了北京、山西、河北、青海和甘肃的审定,实现了我国冬小麦育种新突破,是北部冬麦区推广面积最大的品种。
玉米生产发展迅速,总产保持快速增长势头。玉米年播种面积由2016 年的3 673 万hm2增加到2020 年的4 127 万hm2,总产由2016 年的2.20 亿t 增加到2020 年的2.61 亿t,增幅达18.7%,玉米单产也由2016年的每667 m2产量398.2 kg增加到2020年的每667 m2产量421.1 kg,增幅5.8%。
中国农科院育成中单123、中单685、中玉303和中单111 等高产抗逆宜机收新品种10 个,推动育种目标从高产向早熟优质抗倒宜机收方向转变。新品种中单111 在内蒙古表现早熟抗倒、籽粒含水量低(22.4%)、产量高(每667 m2产量969.2 kg)、落粒损失率低(0.92%)等特点,可以实现高质量籽粒直接收获;在新疆奇台每667 m2产量超过1 570 kg。
而在2016 年至2020 年期间,大豆播种面积从760 万hm2增加 到987 万hm2,增幅29.9%;总产由1 360万t增加到1 960万t,增幅44.1%;单产由每667 m2产量119.75 kg 增加到每667 m2产量132.4 kg,增幅11.0%。
目前我国食用大豆已实现自给,可以满足不同的食用需求。“十三五”期间,大豆育种领域,中国农科院大豆共审定新品种40 个,其中国审品种11 个。品种适宜种植区域北至内蒙古和黑龙江第五积温带,南达广东雷州半岛,覆盖我国三大大豆产区。其中,中黄37 蛋白质含量高,籽粒大,外观商品性好,已成为黄淮海地区主栽品种之一,年推广6.7 万hm2以上,累计推广46.7 万hm2;中黄30 抗旱耐荫,适宜间套作种植,已成为西北地区主栽品种;中黄13 推广面积突破6.7万hm2。
2020 年,我国杂粮作物生产有升有降,总体保持稳定。受种植业结构调整、消费需求、市场拉动、政策支持等因素影响,杂豆、谷子、高粱、荞麦等杂粮生产面积稳中有升,而大麦/青稞生产面积逐年减少。杂粮常年种植面积约1 133 万hm2,占全国粮食作物播种面积的8%~10%,产量约2 000 万t(不包括甘薯),占粮食作物的3%~4%。
2020 年,我国人均粮食占有量达到478 kg,比2016年增加7.3%,高于400 kg的世界平均水平。水稻、小麦、玉米等谷物自给率超过95%;粮食作物基本自给,口粮实现绝对安全。其中,稻谷、小麦等口粮产需有余,完全能够自给,进出口主要是品种调剂,中国人的饭碗已牢牢端在自己手上。
“十三五”期间,中国农科院人才引育呈现新气象,34 人次入选国家人才计划,引进高层次人才28人,农科英才达到342人,博士后进站人数同比增长近40%,高素质专业化干部队伍建设进展明显,研究生教育管理不断加强。
启动实施首批3 个国际农业科学计划项目,新增国际合作项目101项,疫情期间主办22场双边会议,183 人次在国际机构兼职,263 人次在国际期刊兼职,国际影响力有效提升。
中国农科院派出700 多名专家组成的团队,1.2万人次科技人员奋斗在脱贫攻坚主战场,辐射带动9.7万个贫困户增收,为如期打赢脱贫攻坚战提供了有力支撑。在《科学》《自然》《细胞》等国际顶尖刊物发表高水平论文27 篇,SCI 论文总量和高被引论文数在10家国际顶尖同类机构中排名第四,研究前沿核心度指数排名第五,作物、畜牧、植保、兽医4个学科获得全国第四轮学科评估A+成绩,科研产出和影响力已经处于国际农业科技创新第一梯队。
全院成果转化收入连续两年突破10 亿元。牵头立项国家重点研发计划项目99 项,占农口立项数的1/5。建成全球最大的大动物P4 实验室单体设施,国家种质资源库结构封顶。形成西部中心、成都中心、南繁研究院、深圳食品谷、北方水稻中心等区域性农业综合研究中心区域布局网络。获国家自然科学基金1 572 项,较“十二五”同比增长12%。获国家科技奖36 项,占全国农业领域授奖成果约1/4,较“十二五”增加5 项。获得中国专利奖30项。
在“十四五”期间,中国农科院将在种质资源、基础研究、核心技术、重大产品等方面展开技术攻关,开展种源“卡脖子”技术攻关,立志打一场种业翻身仗。
中国农科院将以种业关键技术原始创新为目标,聚焦我国种业自主科技创新与发达国家的差距和不足,依托国家重大专项、重点研发计划、国家良种重大科研联合攻关、国家现代农业产业技术体系、中国农科院科技创新工程等科技创新平台,部署科技支撑种业“翻身仗”六大工作。
一是加强种质资源保护和利用。推进第三次全国农作物种质资源普查与收集行动,加快建成现代化、自动化、智能化的新国家作物种质库,以小麦、水稻、玉米、大豆等主要农作物为对象,重点攻克并建设高通量、规模化表型及基因型鉴定平台,发掘携带优异基因资源种质材料。
二是加强生物育种基础研究。针对生物育种原创性成果不足、重大基因缺乏等瓶颈问题,以农作物遗传基础科学问题阐析为主线,重点突破优异种质形成与演化规律、重要性状协同调控机理、代谢调控网络与合成机制,构筑农作物精准设计育种的遗传理论体系,支撑保障国家种业安全。
三是开展种源“卡脖子”技术攻关。以种业关键技术原始创新为目标,重点研发不依赖受体基因型的高效遗传转化体系、新一代杂种优势利用技术、新型高效精准基因组编辑技术、组合诱变技术、新型育种芯片和基因高效分型技术、预测精度大幅度提高的全基因组选择技术等育种关键技术。
四是加强作物重大新品种培育。重点培育优质绿色超级稻、优质功能水稻、优质节水小麦、抗赤霉病小麦、耐旱宜机收玉米、抗虫耐除草剂玉米、优质蛋白玉米、高产高蛋白大豆、耐除草剂大豆等重大新品种。
五是加快推进科技创新平台建设和布局。加大对国家作物种质库、农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程、作物分子育种国家工程实验室等科研平台的支持力度。推进国家种业创新实验室、南繁研究院国家作物表型研究设施等国家级重大科技创新平台建设。
六是加强生物育种产品研发,推动生物育种产业化。加大对自主知识产权生物育种核心技术和产品的研发,加强对生物育种相关技术的科普宣传力度,助推我国生物育种产业快速发展。
未来我国人均口粮消费将稳中略降,我国粮食产需仍将维持紧平衡态势,粮食消费不断升级。从需求形势看,随着经济社会发展,人均口粮消费将稳中略降,饲料和工业转化用粮消费继续增加,粮食消费总量刚性增长,粮食消费结构不断升级。确保国家粮食安全这根弦一刻也不能放松。