对当前我国种业创新发展的思考与建议

张 辉,田守波,杨学东,朱为民

(上海市农业科学院设施园艺研究所,上海市设施园艺技术重点实验室,上海 201403)

1 研究背景

农业科技的不断推进发展引起了农业生产经营方式的改变,种子对提升农业效益的作用越来越显著,全球种业市场日益繁荣。 我国常年种子用量在1 250 万t 左右,2018 年市场规模约1 330.5 亿元人民币,是全球第二大种子市场[1]。 种业目前已上升为国家战略性基础产业,是我国农业水平进一步提升、增强国际竞争力的关键产业。

刘定富[2]研究认为种业作为传统种植业的一个组成部分,现已逐步发展为技术、资本和人才高度集中的科技产业,全球化垄断化呈现新的加速趋势。 排名全球前十的种子公司占当年种子市场份额的80%左右,其中孟山都、杜邦先锋、先正达等6 家就占了60%左右。 另外全球种业“一体化步伐加快”、生物育种技术制高点争抢激烈等新的发展形势使我国现代种业发展面临严峻挑战[3]。 目前,国内有七十多家国际种子企业,其中包括全球种业前十强,我国种业市场已成为全球种业巨头竞争发展的战略要地。 在水稻和小麦两大口粮作物品种中,我国自主品种可实现完全自给[4],基本属于安全有保障。 但玉米、大豆作物与国际先进水平还有很大差距,部分蔬菜、畜禽品种国外公司占据较大优势,均对我国种业安全及国内产业发展形成一定威胁。

近年来随着我国种业产业的发展,种业企业及科研院所的研发投入快速增加,出现了一批育、繁、推一体化发展的种业企业,逐步建立完善了研发、生产、加工和销售体系。 国际种业巨头带来了先进的技术和理念,丰富了品种资源,增强了竞争意识,间接促进了我国种业的发展,对农业增产和农民增收发挥了积极作用。 但整体而言,我国种业企业仍然表现为规模小、数量多、研发投入少、创新能力弱等特点,在研发水平、创新能力、品牌意识及知识产权保护方面仍存在较大差距[5]。 因此,如何充分学习借鉴国外种业发展的先进经验,积极培育国内种业企业的市场竞争力是当前亟待解决的挑战。 本研究从科技、人才、政策3 个方面分析我国种业产业发展现状和挑战,思考如何从创新发展的角度,促使我国种业从跟随阶段走向引领阶段,以期为保障国家粮食安全与农产品供给做出贡献。

2 我国种业发展现状和挑战

2.1 种业技术

2020 年,我国颁布了首例转基因安全证书(转植酸酶基因玉米),这是我国农业生物技术产业化进程中具有划时代意义的里程碑,将对农业生物技术产业的发展产生重大影响,意味着科技创新将对种业的发展越来越重要,种业的高科技产业属性越来越强。

发达国家种业发展是以企业为主体,在我国,科研院所是种业创新发展的主要承担者和推动者,集聚人才、技术等各类主要资源,是我国种业发展不可忽视的中坚力量。 近年来,随着我国经济实力的增强,国家在农业科学研究上的投入加大,种质资源收集保护体系建设取得质的提升,挖掘筛选出一批优异种质资源,克隆解析了许多重要农艺性状相关的基因,高质量论文的发表屡创新高。 在育种技术创新方面也取得了显著的进展,全基因组选择、高通量基因型鉴定等育种技术得到广泛应用,分子设计育种研究得到逐步推进,新品种数量呈井喷式增长。 然而,种业技术方面存在的问题也较为突出。

首先,种质资源的保护与利用研究深度不够。 种质资源是种业的物质基础,其遗传多样性是未来创新发展的潜力来源,重要性毋庸置疑。 2019 年12 月,国务院办公厅印发《关于加强农业种质资源保护与利用的意见》[国办发(2019)56 号],提出种质资源的保护应具有系统性,突出鉴定评价的核心作用,重点要进行保护体系的建设,最终的目的是要实现开发利用[3]。 这标志着国家从战略层面聚焦种质资源保护和研究,将对我国种质资源的保护与利用起到积极作用。 但许多关键的问题依然存在:第一,国家、地方、科研院所、企业及个人的资源收集保护存在低效重复,资源浪费与不足同时存在,致使许多重要种质资源由于保护不足面临风险;第二,收集范围狭窄,没有建立全球资源收集战略,单纯国内资源的收集保护无法满足当前种业发展的需求;第三,种质资源的利用率低,对下游研究支撑不够。 我国资源丰富,但在精准鉴定和科学评价方面的工作仍有较大提升空间,许多资源仅仅进行了简单的调查登记,其数据信息无法满足创新应用的要求,导致许多资源无效重复保存、部分珍贵资源保护保存力度不够。

其次,育种基础研究和原始创新相对较少。 目前国内许多育种研究还处于国外种业的引领下进行跟随模仿育种阶段,育种新技术的利用程度较低,许多作物的育种技术甚至比国外种子公司落后一个时代[4]。 现代育种技术基础研究比较落后,投入不足,诸如转基因技术、基因编辑技术仍落后于发达国家,原始创新能力较弱。 此外,较成熟的先进生物育种技术在育种中的实践应用率较低,例如高通量基因型分析、表型分析、全基因组选择育种技术在国内育种企业中的应用程度不高。 核心种质资源多样性低,研究深度不够,育种中凭经验、感觉成份居多,数据支撑较少,导致育种效率低、成本高,造成当前突破性品种较少,同质化严重的现象。

2.2 种业人才

种业创新活动中,人是最活跃、最关键的要素。 种业核心竞争力以及创新能力的核心在于人才。 在我国,科研院所是种业人才培养的主阵地,同时也是种业人才的集中部门,是种业创新中基础研究、核心技术、核心种质创制的主要研发力量。 种子生产经营人才主要集中在种业企业,承担品种研发和品种应用的纽带。 种业管理人才,主要集中在行政管理部门,确保种业产业有序运行[6]。 总体来看,科研院所的基础研究人才由于引导和激励不足,专业从事种业基础支撑研究的人才相对较少。 企业种业经营人才专业化程度不高,缺乏有效的管理培训。 种业管理人才与产业实际发展联系不够密切,规划引领服务作用发挥不足。

此外,在人才的组织管理方面,国内育种创新团队通常存在以下问题和不足:一是团队规模相对较小,专业构成简单,分工不科学,团队成员之间互补性不强;二是许多团队是临时项目搭建,结构松散、各自为阵无法形成合力,短期目标与长期基础的匹配无法达到最优化;三是跨学科交叉组成团队较少,例如农业领域团队很难吸引人工智能领域人才,主要原因是顶层设计不完善,各单位之间合作机制不通畅,各组成部分缺乏共同、长期目标。

2.3 种业政策

种业发展与创新需要政府研究配套相关的创新政策支持。 为了鼓励种业的创新发展,国家颁布实施了各种新的政策。 例如,2011 年国务院印发的《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》、 2016年实施新颁布的《中华人民共和国种子法》、《中华人民共和国主要农作物品种审定办法》、《中华人民共和国非主要农作物品种登记办法》等,为我国种业领域创新奠定了良好的基础。 相关法律法规的进一步健全和营商环境的优化,将对我国种业创新产生积极影响,促进我国现代种业体系的建立和完善。 国家通过支持科研院所开展种业相关基础研究和应用基础研究是我国对种业产业扶持的重要方式。 但目前以下几方面问题仍比较突出:首先,由于过去对种业的战略价值认识不足,缺乏有效的创新政策,“重成果、轻应用、重数量、轻质量”的考核机制[7]导致基础科研与种业应用脱节,研究方向与市场需求不匹配;其次,种业协同创新体系没有建立起来,上下游协作攻关较少;最后,科研院所存在一方面过多承担了商业化育种工作,而另一方面在种业基础研究和应用基础研究投入不足。

3 政策建议

3.1 加强种业科技创新

3.1.1 加强种质资源保护利用创新

首先,应进一步重视种质资源的分级工作,集中力量对重要的资源加大支持,厘清工作目标和责任主体,加强制度保障。 其次,将地方科研单位和公司列为种质资源的有效补充。 例如,可在一些科研项目中设置种质资源收集保护的考核指标,完善搜集、登记、鉴定、保存、利用、交流等相关档案记载与实物保存清单,明确资源保护的责任主体,确保资源保护的长效持续。 建议实施类似于品种登记制度的种质资源登记平台,种质资源的实物尤其是具有商业价值的种质实物可保存在权利人手中,但鼓励引导其将资源信息进行登记公开。 最后,研究相关政策,把资源的利用率作为资源收集保存单位的考核指标之一,同时也加强种质资源的知识产权保护政策,应用部门通过资金支持或产权署名等方式对保存单位进行回馈,提高种质资源保存部门的分享应用积极性。

3.1.2 加强生物育种基础研究和原始创新

支持种业创新平台建设,梳理、研究、预测现代种业发展中关键核心技术及发展趋势,开展重点攻关,强化科研院所在遗传基础研究和育种技术创新方面公益性研究对种业发展的支撑作用[7]。 生物育种的原始创新、重要基因的挖掘与利用、现代育种技术的集成创新是种业发展的基础,需要坚持规划引领,充分利用和发挥科研院所的优势,建立稳定、长期支持机制。 建设国家级生物育种前沿技术攻关平台,吸引优秀人才,构建包括重要性状基因的挖掘和功能鉴定、基因编辑、生物合成、育种与人工智能结合等核心技术集成体系,推动种质、品种、技术创新能力全面提升,创制一批自主知识产权的新基因、新种质和新品系。

3.1.3 多学科协同创新

育种创新不仅需要生物学、植物生理学、遗传学、功能基因组学等学科的综合运用,还需要信息科技领域的知识学习。 现代育种技术,例如分子标记技术、双单倍体技术、基因编辑技术、全基因组选择等,大大提高了育种的精准性,缩短了育种周期,提高了选育效率[5]。 当前,人们对信息化技术和育种相结合的前景充满期待,这将引起整个行业的深刻变革,也有可能为我国种业快速赶超提供契机,这有赖于在细分领域(如生物技术、智能化、数字化以及信息化技术)的研究基础和种业新发展模式下的集约化、规模化创新。 因此应开展开放式创新与开源创新在种业创新中的有益探索,将更多新技术运用到种业创新中去。

3.1.4 种业全产业协同创新

良种繁育、测试评价、知识产权保护等领域的关键性基础研究也需要进一步加强。 栽培技术、示范推广、技术服务等创新也是种业创新的有机组成部分。 建立区域标准化栽培(或养殖)技术研究体系与平台、加强品种评价的科学性与合理性,从品种认定阶段就与品种推广范围及品种栽培(或养殖)技术结合起来进行评价,准确规划新品种的推广范围,降低生产风险。 充分与现代网络通讯技术手段结合,加强药、肥等一体化服务体系建设。

3.2 加强创新人才的培养和管理

3.2.1 加大种业创新人才的培养

使科研院所成为种业创新人才的培养基地,鼓励科研院所与企业深入合作,了解产业需求,建设科技成果孵化基地和人才培养基地,从创新全链条培养、锻炼人才。 例如,科研院所或政府职能部门可通过调研收集目前种业发展中稀缺人才的领域或相关专业知识,政府和企业共同支持组建相关的人才培训工程。

3.2.2 激发种业科研人才创新活力

建立科研院所种业科研人员和科研成果分类考核与评价体系,加强种业学科建设,进一步改革成果与人才评价机制。 种业企业是种业创新主体,但研发创新人才却主要集中在科研院所中,主要原因在于:首先,科研院所具有较好的研发平台和较好的容错机制,而普通种子企业对盈利较为迫切,不愿或无力承担研发费用,不能正确对待研发风险;其次,研究院所创新资源比较丰富,创新环境较好,这主要体现在学术氛围浓厚、交流平台较多、信息来源广泛。 因此,应继续支持并严格落实鼓励事业单位科研人员到企业兼职、挂职以及利用研发成果自主创业,并在职称评定、工资福利、社会保障等方面给予相应的政策支持,通过各类政策将种业创新人才向企业引流。

3.2.3 创新团队的组建与管理

一是通过多种方式培养和引进国际一流育种专家。 育种家需要能够对整个行业具有较强的整体把握能力、战略眼光及渊博的专业知识,把握育种的发展方向,制订清晰可行的育种目标。 育种家还应具有创新精神和较强组织协调能力,使整个团队和谐有序的运作。 其主要职责包括制订育种目标和实施方案、建立管理制度、分解分配任务、把握团队工作整体运行情况。 二是育种团队需要岗位职能互补、专业技能互补以实现科学分工,例如需要配备种质资源鉴定创新、新品系或新材料筛选、抗病性鉴定、品质性状鉴定、栽培(或养殖)技术研究、品比及示范推广等,关键是建立不同模块间的协作与信息的交流共享机制。 三是可通过设立创新团队进行育种新技术、生物育种前沿技术研究。 四是利用市场经济思维实现人才资源的优化配置,通过建立公平公正合理的人才政策,引导人才到合适的岗位和领域,完善用人机制、激励机制,充分发挥人才的主动性、积极性、创造性。

3.3 加强种业创新政策的设计和实施

3.3.1 加强知识产权保护

目前我国种业主要是通过种质资源或品种的亲本等进行知识产权的保护,这已无法满足当前种业创新发展的需要,需要研究建立新的产权保护技术手段,例如对原始品种以及实质性派生品种加强保护等。同时研究其他创新环节知识产权保护的措施,例如对种质资源、重要基因、育种技术、种养技术等方面的知识产权保护,有利于更多创新主体参与到创新过程中,进行协同创新和开源创新。

3.3.2 建立并完善种业创新组织体系建设

明确科研院所与企业在种业创新中的分工,促使科研院所成为种业基础研究的承担者和人才的培养基地,成为技术、人才甚至政策创新的源泉。 针对科研院所集中了大量育种创新资源,而企业研发能力相对较弱的现状,应充分发挥科研院所的创新能力,打通科研院所与企业之间资源流通的障碍,允许科研院所与企业探索新的合作模式。 鼓励科研院所创新成果申请知识产权,科学评价成果公益属性和科研人员的创新贡献,明晰产权构成和成果激励机制。 建立以科研人员为核心的多变灵活的创新模式,将科企合作作为现阶段科研院所参与、推动种业发展的主要组织形式。 充分发挥各自优势,进行育种联合创新,推动种业创新链形成,优化种业成果转化通道和提高转化效率,逐步推动种业创新资源向企业流动,提高种业研发的核心竞争力,建立完善我国现代种业创新体系。

3.3.3 强化企业在商业化育种中的创新主体地位

随着科学技术的进一步发展,种业产业的科研投入将会越来越高。 规模小、研发能力弱的企业生存压力将越来越大。 近年来国内、国际种业巨头联合并购现象越来越多,也正是基于种业发展中研发投入大、风险高等因素的影响。 对此应一方面鼓励企业通过市场行为的兼并重组,实现优势互补、集聚资源、向高科技产业转型。 同时也应注重扶持有特色的中小型企业或团队,提升差异化的市场竞争,防止垄断对创新的遏制,使种业创新保持较高的活跃度。 鼓励种业企业采取产权购买、合作开发、科研立项等形式与科研院所合作,逐步建立起以企业为主体的研发能力。 对超出企业承担能力之外的种业基础研究,通过政府科研项目主管部门,面向科研院所公开立项。

3.3.4 建立国家级种业产业信息平台

利用现代网络大数据信息技术对创新链条中的关键信息进行跟踪,从市场需求信息到种子研发,到从推广应用到产品供应,从种养技术到产品安全保障,利用信息技术定位种业发展的瓶颈,整合政府及社会资源,实现不同创新环节的紧密合作,促进种业的发展,实现农业-种业一体化发展。