辽宁省是全国最早在海南建立基地开展南繁育种工作的省份[1]。目前,辽宁省南繁基地总面积140.39 hm2,总投入2 585.5 万元。科研面积120.23 hm2,其中品种选育面积72.37 hm2,繁制种面积37.83 hm2,种质鉴定面积8.23 hm2。有玉米、水稻、大豆、高粱、向日葵、谷子、花生、辣椒等8 种大田作物和蔬菜作物。大田作物占科研总面积的99.33%,其中玉米占科研总面积的85.89%,水稻占科研总面积的4.3%。每年有超过15 万份以上的育种材料进入南繁区,审定的主要农作物新品种的90%以上都是通过南繁选育而成[2]。据不完全统计,迄今辽宁省的农业科研单位在玉米、水稻、高粱、大豆、向日葵和蔬菜等农作物新品种选育中,已取得各项科研成果800 余项,其中获得国家科技进步二等奖以上奖励成果8 项、省部级二等奖以上成果42项。南繁育种为促进辽宁省现代农业高质量发展、再创粮食丰收做出了重要贡献[3]。
1.2.1 科研资源分散、利用率低。当前在海南开展南繁育种工作的科研单位众多,但是大部分科研单位、企业之间缺乏交流沟通的平台,难以形成科技聚合,造成了资源分散、利用率低、育种技术相对滞后等问题。大多数基地管理相对独立、共享机制缺乏、开放程度不高,只承担本单位的科研任务,整个南繁基地开放共享的网络体系尚未形成,不利于基地资源整合、统一管理和长远发展[4-5]。
1.2.2 科研租地困难、费用较高。随着南繁单位不断涌入、用地增多等因素影响,南繁租地难、租地贵已经成为制约南繁综合试验基地稳定开展工作的突出问题。同时,租用土地因受土地收益变化的影响,各单位和农民之间很难形成长期稳定的租用关系,影响了长期投入的积极性,阻碍了作物育种和种子生产的进程,影响了基地中长期建设计划的制订[6]。
1.2.3 基础设施落后、经费缺乏。南繁科研试验任务量逐年加大,进一步凸显试验基地条件建设的不足。现有基础设施相对落后,缺乏必要的灌溉设施、道路设施、科研设备、辅助设施。生产和生活设施不配套,严重制约南繁育种的效率和质量,个别单位没有稳定的基地,一些基地的交通状况十分不便。资金负担日益加重,租地成本连年增加,多数基地缺乏长期稳定的管理运行经费支持[7]。
为扎实推进南繁硅谷创新基地建设,推动科研院所与高校之间建立实质性利益链接机制,辽宁省急需将原有海南农业科研繁育基地由单纯的加代繁殖基地,升级打造为规划科学、设施完善、科技领先、机制健全、集教科研于一体的综合性现代化农业科研基地。切实解决农作物南繁育种工作中存在的科学和技术难题,不断提高辽宁省各南繁单位育种科技水平,进而提升辽宁省种业的核心竞争力,为种业振兴提供保障[8-10]。基地建设应充分利用现代信息技术、生物技术、工程技术武装改造传统的农业设施设备[11],建立和完善具有国际先进水平的南繁育种科研体系,提供全设施类型、全栽培方式、全天候的科学研究条件,并实现对多种设施类型、设备、多种生产形式、技术的展示。建设完成后,该基地除了能够满足主要农作物南繁相关的各级各类科研项目的田间和实验室试验需要,还应为相关学科研究生、本科生提供良好的实践教学场所,为设施农业产业发展提供科技展示平台[12-13]。
根据作物产量、品质、抗性及温光响应特性开展精准评价。利用海南地区自然气候进行高产、高抗、高品质品种的鉴定,筛选出在不同生态区、不同气候条件均可稳定表现出优异性状的资源[14-15]。
利用海南热带气候条件,围绕农作物耐旱、耐盐碱、抗病、耐除草剂、光合效率、养分高效利用、脱水速率等目标性状,开展基因定位、图位克隆、功能验证等研究。开展植物基因靶向修饰等基因编辑技术研究,将重要的性状基因添加到农作物的特定位点,形成“性状堆积”,改良创制新型种质资源[16]。
结合国家转基因重大专项及南繁生物育种专区项目,开展农作物转基因技术研究。实施功能基因克隆与验证、规模化目标基因转化、生物安全评价、转基因植物新品种培育工作[17]。
通过对不同农作物生物特性以及品种特点的详细分析,明确农作物南繁适宜时期。结合农作物光温响应机制,研究不同农作物南繁生产技术,探索不同农作物多代种植的南繁策略,以提升育种效率[18]。利用光热资源,开展单倍体育种技术研究,提升单倍体双倍效率。利用不同的生态和土壤环境对育种材料进行加压筛选,筛选广适性育种材料,提高育种效果[19]。
利用季节性时间差,开展农作物种子生产,缓解优新品种种子供不应求的现象,加速农业科研成果转化进程[20]。开展播期、水肥调控、花期调控、病虫害防控等方面技术措施研究;探索种子活力与种子性状、生产环境、栽培技术的互作机制,形成高活力农作物种子南繁生产关键技术体系[21]。
将辽宁省农业科学院、沈阳农业大学、东亚种业、丹东市农业科学院等科研资源整合,整合创新联盟,做到分工协作、联合攻关。整合海南南繁科研育种基地,由联盟统一规划、运行和管理,打破基地零散不具规模的情况,杜绝基地重复建设,让海南南繁科研育种基地建设更加合理有序,扭转企业、科研单位各自为战的情况[22]。整合海南南繁科研育种科研经费,改变过去分散投入的情况,让有限的科研经费得以高效利用。联盟统筹规划既要有长远一盘棋的规划,也要有分步实施的具体举措,先易后难,有序推进[23]。
4.2.1 科技创新基地。开展玉米、水稻、大豆、小麦、蔬菜等主要农作物种质资源创新、新品种培育的南繁加代以及转基因品种培育等科研基地[24]。
4.2.2 农业科技人才培养基地。以学科建设为龙头,以南繁科研项目为主线,加大人才培养与科研基地的建设力度,使其满足创新团队、高层次人才培养和科研创新的需求,打造以本科生、研究生学历教育为主的南繁育种人才培养基地。可持续地培养具有国际化视野的拔尖、创新人才,提升人才、学科、科研“三位一体”创新能力[25-26]。
4.2.3 国际合作交流基地。结合南繁相关重点学科领域发展,根据全省农业科技发展需求,开展“项目-人才-基地”相结合的国际科技合作,针对重大关键技术问题以及有发展前景的战略性产业领域,充分对接国际资源,实现“引进来”与“走出去”的有机结合,推动相关领域科技创新与产业发展[27-29]。
4.2.4 观摩展示基地。建设主体按照有一定面积规模、有综合引领性配套技术、有稳定科技支撑团队、有可持续发展机制的“四有”要求持续深入开展建设,打造优质品种和绿色技术的展示窗口,体现现代农业技术的先进性、集成性、综合性,发挥好基地引领农业高质量发展的示范带动作用[30]。
4.3.1 基础设施建设。统筹规划做好高标准农田建设,建成一批高产稳产基本农田,提高耕地持续生产能力;提高农业机械化水平,完善现代农业基础设施设备体系;建设一批防洪排涝骨干水利工程;建立和完善气象灾害预测预警和防御体系建设;完善病虫害监测防治体系建设[31]。
4.3.2 室内实验平台建设。打造辽宁省种质鉴定平台,在辽宁省农业科学院和沈阳农业大学现有分子育种实验基础条件上,进一步加强基地配套设施,重点开展作物表型鉴定、DNA 鉴定、基因挖掘和编辑等工作。实现在海南基地内完成基础评价工作,避免试验材料因长途运输造成的数据偏差[32]。辽宁省种质鉴定平台建成后,将秉持开放、共享的理念,为省内各农业科研机构提供公共研发平台,提供育种规划、数据测定、技术培训等服务,联合组织实施重大作物育种研发项目[33]。推进作物育种的精准化、定向化、高效化、规模化和标准化,全面提升辽宁种业研发水平[34]。
4.3.3 后勤保障服务体系建设。提高基地在交通、饮食、住宿、安全保卫等全方位的服务保障能力。以服务南繁科研工作为主,并适当承担学术交流、技术培训等工作,为科研人员创造良好的工作环境和生活条件[35-36]。