自主育种 把中国饭碗端得更牢

冯昭

农业现代化，种业是基础。

金灿灿的种子，不仅是农业增产的关键，也蕴含着第一产业的“高精尖”。20世纪90年代以来，生物技术应用改变了种业的“游戏规则”，转基因产业化催生出孟山都公司（Monsanto Company）等种业巨头。近年来，随着高通量分子检测、单倍体、全基因组选择等技术的迅速发展，使得种业发达国家形成“常规育种+生物技术+信息技术”的现代育种体系。

我国是农业大国，但在种子问题上，依然面临着“卡脖子”困境：甜菜的种源95%依靠国外进口，而能自给的种源，在质量、产性能上与国际最好水平存在差距。如何实现“中国粮”用“中国种”，如何打好种业的“翻身仗”，成为时刻拷问农业科技工作者的一道难题。

粮食育种：从籼梗杂交到飞天小麦

品质优良的种子，犹如一把丰收的钥匙。习近平总书记在海南省三亚市崖州湾种子实验室考察调研时强调，种子是我国粮食安全的关键。只有用自己的手攥紧种子，才能端稳中国饭碗。

近些年，高科技领域，元宇宙、人工智能、大数据等数字技术方兴未艾，如何利用已有的种质资源（种质是指生物体亲代传递给子代的遗传物质），运用生物和数字技术提高种质资源利用率已成为国际竞争焦点。

中国农业科学院作物科学研究所遗传育种中心副主任黎亮介绍，“以前搞育种，‘一把尺子一杆秤，用牙咬用眼瞪，没有数字概念，但是现在不一样了。可以实现‘云看地，科研人员在办公室就可以看到地里植株长什么样子，这是数字带给我们的变革。”

在2023年科技成果转化大会暨上海金山区农民丰收节新品展示活动上，上海中科荃银分子育种技术有限公司（以下简称“中科荃银”）培育的“嘉禾优175”水稻品种，备受现场专家瞩目。

经过5年时间培育的籼粳杂交品种，“嘉禾优175”稻株高度适宜，稻穗籽粒饱满，米粒细长，丰产性、抗病性等综合表现优良，预计亩产可达700～750公斤，打破了以往水稻高产不优质、优质不高产的培育瓶颈。“嘉禾优175”水稻品种实现超级高产的同时，米质也达到了国际二级米的标准。

除了“嘉禾优175”水稻品种，当天发布的“科优丝苗”同样吸引了众多专家学者的目光。与目前我国大面积推广的稻种相比，“科优丝苗”不但超级耐低温，可提早播种时间，并且抗倒伏能力也更强，生长过程中分蘖的株数众多，稳产高产，可广泛适用于长江中下游平原种植。

中科荃银科研部经理李潜龙介绍，在有些地方，“科优丝苗”单棵分蘖能达20～30个。为了实现水稻快速育种，中科荃银在实验基地主要采用国内先进的分子育种技术，通过对水稻基因编辑、模型测定、导航育种等，减少品种实验时间，实现从传统的“经验育种”定向、高效的“精确育种”转变。

沉甸甸的收获，不仅是土地的馈赠，也有来自宇宙的“眷顾”。

2023年9月，中国载人航天工程办公室发布消息，自中国载人航天工程立项实施以来，航天育种搭载实验3000余项，育成主粮审定品种200多个，年增产粮食约26亿公斤。

航天育种也叫太空育种，是让种子搭乘着返回式航天器到太空“暂居”，利用宇宙射线、微重力、高真空等特殊环境诱发种子基因变异，再返回地面上选择可遗传的优良变异性，用于培育优质高产多抗植物新品种的育种方法。

实际上，不是每一粒进入浩瀚太空的种子都能被宇宙射线击中，也不是所有被击中的种子都能发生基因变异，更非所有上过天的种子都能成为太空种子。种子从太空回来后，育种人员要观察种子基因是否改变、是否往好的方向突变，并挑选出优良突变植株进行多代筛选、鉴定、淘汰、试种、审定，才能获得具有优质、高产、多抗等优良性状的新品种。

中国农业科学院作物科学研究所党委书记、副所长刘录祥介绍，“鲁原502”作为中国农业科学院作物科学研究所与山东省农业科学院原子能农业应用研究所合作选育的广适高产优质小麦品种，是目前为止我国航天育种中单一品种累计推广面积最大的农作物品种。

“鲁原502”最早在1996年10月由我国第十七颗返回式卫星搭载返回，经过连年地面选择，于2000年选出早熟后续经过繁殖种子和参加国家小麦品种区域试验，于2011年通过国家品种审定，正式成为太空种子。

其中，航天搭载选育突变体用时4年，航天突变体杂交再选育稳定品系用时6年，繁殖种子和参加区域试验又用时5年。与传统育种技术相比，航天育种最大的优势在于空间诱变材料的有益变异率高、育种周期短，可在相对较短时间内创制出高产、早熟、抗病等性状优良的种质资源。

“鲁原502”产量潜力高、适应性广、抗倒伏能力强、水分利用效率高且品质优良，在国家和山东省区试种产量均居第一位，分别较对照组增产10.16%和4.99%。“它自身调节能力强，适应区域广，推广区域覆盖山东、安徽、河北、江苏、山西、新疆等6个省（区），累计推广面积近1亿亩，成为我国第二大主推小麦品种，并获得国家科学技术进步奖二等奖。”刘录祥说。

蔬菜育种：全链条产业竞争力提振升级

今年4月，在“山东潍坊寿光菜博会”举办之际，“2023寿光国际蔬菜种业博览会”也同步举办。参展品种多达4164个，涵盖番茄、辣椒、黄瓜、茄子、甜瓜、南瓜等六大类作物，这些品种来自国內外400多家种业企业，其中国内参展的许多企业位列行业第一梯队，代表了国内蔬菜育种的最高水平。

走进种博会蔬菜品种展示区，各种红色、黄色、绿色、紫色、粉色的蔬果挂满枝头，各类新、奇、特、优蔬菜品种吸引着专家、种企和来访者的眼球。

新品种试种筛选是蔬菜品种商品化推广前的一个重要环节，像种植户较为关注的果型、口感、产量、抗病性和耐储运等信息，都需要长时间的种植检验和数据采集才能最终确认，个别品种不能适应当地环境或种植方式，为充分体现品种的商品特性是常事，在这个较为漫长的过程中，很多新品种都会因为各种原因被淘汰。

近年来，寿光蔬菜种业集团自主研发蔬菜品种硕果累累，蔬菜新品种达到178个，国产种子市场占有率已由2010年的54%提升到现在的70%以上，实现了从“一粒良种”到“一盘好菜”的全链条蔬菜产业竞争力的提振升級。

然而，长期以来，我国大豆自给率不足，严重依赖进口。许多生物育种科技工作者致力于培育出产量更高、质量更优的大豆品种，中国科学院东北地理与农业生态研究所寒区大豆育种学科组组长李艳华就是其中之一。她的攻关目标，是培育适应东北高寒地区种植和加工的优质大豆品种。

为培育出新品种，李艳华每年要在实验田里做300多个大豆杂交组合。大豆的花期短，一天当中真正能进行杂交实验的时间只有清晨4点到上午10点之间。每到大豆的花季，她凌晨三四点就要赶到试验田。

为了争取更多育种时间，每年秋季，李艳华都要跨越4600公里的行程，把种子从黑龙江海伦带到海南“避寒”繁殖，第二年春天再把培育的种子带回海伦继续实验，这样可以增加一到两个生长季，将育种时间缩短三分之一到二分之一。

为了挑选可供选育的种子，李艳华每年都要培育几千上万份育种材料，从大量育种材料中，已审定大豆品种17个，成功转化3800万元。2022年，其课题组培育的东生大豆种子销量达5.66万吨，种植面积达到1400万亩。

许多科创成果证明，以种业科技创新为核心，大力推进种源技术攻关，极大提升了国内种企在国际市场上的知名度和竞争力，也让全世界感受到民族种业崛起的中国力量。

畜禽育种：“芯片”实现完全国产化

今年9月，在第三届北京畜禽种业专业论坛上，大会发布了与百姓餐桌上的肉蛋奶息息相关的三大畜禽育种成果。

自从奶牛育种进入基因组选择时代后，育种效率大幅提升，高通量SNP检测技术平台堪称育种“芯片”。2012年前后，我国全面启动荷斯坦青年公牛基因组评估工作，但奶牛基因组育种芯片全部依赖美国进口，芯片实现国产自主可控迫在眉睫。

2020年8月，首农北京奶牛中心、中国农业大学和华智生物技术有限公司联合启动了中国荷斯坦牛基因组选择育种芯片的设计开发。北京首农畜牧发展有限公司副总裁、北京奶牛中心主任麻柱介绍，攻关团队聚焦国家畜禽种业战略需求，基于国家“863”计划、北京市科委奶牛繁育重大专项等历时17年的科研成果，依托完全自主化技术平台，于2021年5月完成85K芯片的设计验证。

2023年2月，中国荷斯坦牛基因组基于国家17000头奶牛基因组选择参考群体和6000份验证群体数据，将85K芯片优化扩容为126K芯片。该芯片在瑞典检出率、准确性、可靠性等主要性能指标，达到国际同类竞品水平，经专家组评估一致认为达到产业化推广应用水平，可用于我国奶牛基因组选择参考群体构建和种牛评估。

中国荷斯坦牛基因组选择育种芯片，是目前我国奶牛育种领域唯一拥有自主知识产权的行业公用芯片。与中国荷斯坦牛基因组选择育种芯片异曲同工，国产蛋鸡新型液相SNP芯片同样实现了完全国产化。

北京市华都峪口禽业有限责任公司副总经理吴桂琴表示，新型液相芯片实现四大突破：第一，从探针试剂到检测全过程，实现了全环节国产化；第二，检测成本比凤芯壹号降低了40.4%，为规模化应用奠定了更好的基础；第三，检出率达到99.29%；第四，检测周期在原有基础上减少了10天，给选育大数据分析精准选育提供了更大空间。

同样，北京烤鸭作为北京美食的代表，历来受到广大消费者的喜爱。北京首农股份有限公司鸭育种首席科学家、中国农业大学教授侯卓成表示，针对大众烤鸭市场需求，培育出了针对大众烤鸭市场的“京典”北京鸭配套系。

“京典”北京鸭配套系是具有经济效益和烤鸭肉品质的全能选手，具有吃得少、长得快、抗病能力强、养殖成本低、经济效益高等特点。与同类烤鸭品种相比，“京典”北京鸭配套系，饲料转化效率降低了20%以上，每只肉鸭出栏节约饲料成本超过1.8元，上市日龄缩短为35天，是目前生长速度最快的烤鸭专用品种。

上天、下地，播种、收获。随着粮食、蔬菜、畜禽育种技术向更高水平迈进，我们也会将中国种子攥得更紧，把中国饭碗端得更牢。