種子是農(nong) 業(ye) 的“芯片”，種業(ye) 技術的進步，是農(nong) 業(ye) 發展的基礎，也是保障14億(yi) 人糧食安全的重要前提。《“十四五”推進農(nong) 業(ye) 農(nong) 村現代化規劃》提出，加快實施農(nong) 業(ye) 生物育種重大科技項目，有序推進生物育種產(chan) 業(ye) 化應用。國家發展改革委印發的《“十四五”生物經濟發展規劃》中也將現代種業(ye) 提升工程列為(wei) 生物經濟七大工程之一。本期邀請幾位專(zhuan) 家圍繞生物育種進行研討。

　　主持人：經濟日報社理論部主任、研究員 徐向梅

　　保障“中國糧”主要用“中國種”

　　主持人：我國生物育種發展現狀如何？存在哪些優(you) 勢與(yu) 不足？

　　姚穎垠（中國農(nong) 業(ye) 大學農(nong) 學院教授）：糧食安全是“國之大者”，培育優(you) 良品種是保障國家糧食安全的根本途徑。國際上將育種發展分為(wei) 4個(ge) 典型階段：育種1.0時代人類馴化了大量野生植物進入農(nong) 耕文明；育種2.0時代育種家主要依賴經驗並把統計學、數量遺傳(chuan) 學和雜交育種策略應用到優(you) 良品種選育中；育種3.0時代先進的生物技術包括分子標記輔助選擇、基因工程在育種中廣泛應用；隨著人工智能、基因編輯、合成生物學等學科發展，育種進入由前沿科學技術引領的“生物技術+信息技術+人工智能”育種4.0時代。

　　傳(chuan) 統常規育種大多依賴育種家經驗，育種效率低、精準度差、育種周期長。生物育種基於(yu) 遺傳(chuan) 學、分子生物學、基因組學、計算生物學和係統生物學理論，依賴先進生物技術，與(yu) 生命科學基礎研究密不可分，將成為(wei) 支撐未來現代種業(ye) 長足發展的決(jue) 定力量。

　　黨(dang) 的十八大以來，我國種業(ye) 發展取得巨大成就。全國審定的主要農(nong) 作物品種數目顯著增加，主要糧食作物良種覆蓋率超過96%，品種對單產(chan) 貢獻率提高到45%，為(wei) 保障我國糧食安全和重要農(nong) 產(chan) 品穩定供給發揮重要作用。種業(ye) 跨越式發展背後的巨大支撐力量是種業(ye) 科技創新，尤其是依賴先進生物技術的生物育種得到飛速發展。

　　生物育種領域基礎研究不斷創新和突破。我國收集保存了豐(feng) 富的作物地方品種、野生種和野生近緣種，目前保存超過52萬(wan) 份農(nong) 作物種質資源，數量躍居世界第二，這些資源是開展生物育種基礎研究、重要基因挖掘、優(you) 良品種培育的重要材料和寶貴財富。利用這些資源，我國科學家從(cong) 基因組學、遺傳(chuan) 學、分子生物學等層麵圍繞國際前沿科學問題開展大量開創性、係統性研究，取得突破性進展。在國際上率先構建水稻全基因組序列框架圖，克隆了一批調控株型、氮高效利用、耐低溫、抗旱、耐鹽堿、抗病、新型抗除草劑等具有重大育種價(jia) 值的新基因，並在育種中逐步加以利用。山東(dong) 農(nong) 業(ye) 大學孔令讓教授團隊、南京農(nong) 業(ye) 大學馬正強教授團隊克隆了小麥抗赤黴病關(guan) 鍵基因，為(wei) 攻克小麥癌症赤黴病提供重要基因資源。

　　先進生物育種技術持續迭代升級，正在成為(wei) 推動我國現代種業(ye) 跨越式發展的強大驅動力。分子設計育種、基因編輯、單倍體(ti) 育種、轉基因技術、生物工程等技術不斷創新並取得顛覆性突破，這些技術在農(nong) 作物育種中逐步應用，顯著提高育種效率。中國農(nong) 業(ye) 科學院深圳農(nong) 業(ye) 基因組研究所黃三文團隊應用“基因組設計”理論和方法體(ti) 係培育雜交馬鈴薯，用二倍體(ti) 替代四倍體(ti) ，用雜交種子繁殖替代薯塊繁殖，有望顛覆創新馬鈴薯產(chan) 業(ye) 生產(chan) 方式。中國科學院遺傳(chuan) 與(yu) 發育生物學研究所李家洋院士團隊提出快速從(cong) 頭馴化的新策略，通過基因組設計和基因編輯將多倍體(ti) 野生水稻快速馴化成農(nong) 藝性狀優(you) 良的新型多倍體(ti) 水稻，大幅提升產(chan) 量和環境變化適應性，為(wei) 從(cong) 頭馴化其他野生和半野生植物創製新型作物提供重要參考，開辟了培育高產(chan) 廣適新型作物的新途徑。

　　利用先進生物育種技術與(yu) 常規育種相結合，培育和推廣了一批突破性優(you) 良品種，保障“中國糧”主要用“中國種”。新中國成立以來，主要農(nong) 作物育種已實現5至6次新品種更新換代，“十三五”期間審定主要農(nong) 作物品種1.68萬(wan) 個(ge) ，比“十二五”期間增加一倍多。近年來，在精品優(you) 質水稻、高產(chan) 優(you) 質小麥、高產(chan) 機收玉米等農(nong) 作物新品種方麵取得突破性進展。堅持“形態改良與(yu) 雜種優(you) 勢利用相結合”育種理念，雜交水稻品種產(chan) 量潛力不斷提升，以晶兩(liang) 優(you) 華占、晶兩(liang) 優(you) 534、隆兩(liang) 優(you) 華占等為(wei) 代表的超高產(chan) 雜交水稻，在大麵積推廣過程中對農(nong) 民增產(chan) 增收和國家糧食安全作出突出貢獻。水稻分子模塊設計育種技術方麵的研究引領國際育種發展方向，李家洋院士團隊運用分子設計育種技術，將控製粒型、抗稻瘟病、優(you) 異稻米品質、抗倒伏等分子模塊進行耦合，經過精準定向設計培育出標誌性水稻品種“中科804”。

　　我國種業(ye) 企業(ye) 研發投入持續加大、競爭(zheng) 力顯著提升。國家級“種業(ye) 航母”各係統初步形成規模，生物種業(ye) 規模和整體(ti) 競爭(zheng) 力明顯提升。我國農(nong) 作物和畜禽種業(ye) 市場接近6000億(yi) 元，成為(wei) 全球最大種業(ye) 市場。據《2021年中國農(nong) 作物種業(ye) 發展報告》統計，2020年我國有種子企業(ye) 6118家，資產(chan) 總額2425.21億(yi) 元，資產(chan) 總額1億(yi) 元以上的432家，其中10億(yi) 元以上企業(ye) 27家，實現種子銷售收入777.10億(yi) 元，利潤69.57億(yi) 元。過去幾年，以先正達、隆平高科等為(wei) 代表的中國種子企業(ye) ，在國際種業(ye) 市場上嶄露頭角，影響力與(yu) 日俱增，隆平高科於(yu) 2017年躋身全球種業(ye) 前十強，通過內(nei) 生增長和外延並購雙輪驅動，已初具中國種業(ye) 航母雛形。

　　我國生物種業(ye) 科技不斷創新，科技基礎和科研力量日益雄厚，但也存在一些問題。

　　一是生物育種重大原創性基礎理論研究不夠深入，獨立原創探索性研究較少，尤其是有重大育種利用價(jia) 值的關(guan) 鍵基因和分子模塊匱乏。

　　二是與(yu) 國際種業(ye) 科技創新水平相比，我國生物育種關(guan) 鍵技術原始創新落後，核心環節技術掌握不夠，研究力量分散，還沒有形成合力。

　　三是種業(ye) 企業(ye) 科技研發投入不足，前50強的種業(ye) 企業(ye) 年研發投入約13億(yi) 元人民幣，遠不及美國孟山都、德國拜耳公司一個(ge) 公司同期投入規模。

　　四是具有自主知識產(chan) 權的轉基因生物育種、基因編輯育種等相關(guan) 成果產(chan) 業(ye) 化亟待突破，隨著國家對轉基因生物育種產(chan) 業(ye) 化應用政策逐漸放開，生物育種產(chan) 業(ye) 化將迎來重大利好。國際生物育種產(chan) 業(ye) 市場已經向少數大企業(ye) 集中，規模化、集團化和全球化成為(wei) 生物育種發展大趨勢。我們(men) 要抓住機遇，建立貫穿基礎研究、技術攻關(guan) 、產(chan) 品創製、示範推廣等全產(chan) 業(ye) 鏈成套創新體(ti) 係，快速推進生物育種產(chan) 業(ye) 化，實現生物種業(ye) 跨越式發展。

　　生物技術引領種業(ye) 顛覆式創新

　　主持人：請分享企業(ye) 在生物育種產(chan) 業(ye) 方麵的探索實踐和成功經驗。

　　呂玉平【糧油作物生物育種“芯片”研發專(zhuan) 家、隆平生物技術（海南）有限公司總經理】：打贏種業(ye) 翻身仗需要兼顧研發和產(chan) 業(ye) 化，特別是要有市場競爭(zheng) 力的產(chan) 品。基於(yu) 這個(ge) 理念，隆平生物技術（海南）有限公司於(yu) 2019年成立，開始進行主要糧油作物生物育種關(guan) 鍵“芯片”技術研發。

　　從(cong) 國際種業(ye) 發展規律和趨勢看，國際一流種業(ye) 研發正由分子育種3.0時代進入智能設計育種4.0時代。以轉基因、基因編輯、分子標記為(wei) 代表的生物育種技術正對種業(ye) 產(chan) 生顛覆性創新。國際種業(ye) 巨頭孟山都（2018年被拜耳以630億(yi) 美元收購）從(cong) 上世紀80年代開始研發轉基因技術，後通過技術引領和持續並購擴張，累計並購350家不同類型種子公司，由一家化學品公司一躍成為(wei) 國際種業(ye) 巨頭並始終保持領先地位。

　　縱觀孟山都的發展史，生物技術是最核心的成功要素。當前，種業(ye) 轉基因商業(ye) 化大幕即將開啟，以轉基因為(wei) 代表的生物技術將為(wei) 我國種業(ye) 帶來根本性變化。孟山都30多年依托轉基因生物技術的種業(ye) 商業(ye) 化之路為(wei) 我國種業(ye) 提供了有益借鑒。

　　生物技術具有技術壁壘高、研發投入大、開發周期長等特點，因此研發難度比較大。隆平生物從(cong) 事的是糧食作物玉米、大豆種子精準育種和性狀改良的研發，其中抗蟲抗除草劑轉基因“芯片”技術是目前我國種業(ye) 的“卡脖子”環節。2021年我國進口玉米近3000萬(wan) 噸，如果按平均單產(chan) 不足500公斤計算，需要6000多萬(wan) 畝(mu) 土地。而大豆進口更多，近1億(yi) 噸，業(ye) 內(nei) 專(zhuan) 家表示，若生產(chan) 這個(ge) 體(ti) 量的大豆需要7.9億(yi) 畝(mu) 耕地。參考人多地少、耕地資源稀缺的現狀，依靠擴大種植麵積達到供給是一件不可能的事。玉米雖然已不作為(wei) 主糧供百姓食用，但卻關(guan) 乎所有百姓的飯碗。玉米號稱“飼料之王”，我國玉米60%用於(yu) 飼料，40%用於(yu) 工業(ye) 。而在飼料中，玉米占比達到60%，是養(yang) 殖業(ye) 重要的能量飼料原料。如果飼料不夠將直接影響豬、雞等養(yang) 殖業(ye) 產(chan) 量和產(chan) 品價(jia) 格。雖然我國是玉米生產(chan) 大國，但是平均畝(mu) 產(chan) 隻相當於(yu) 美國的50%至60%，還需要大量進口。提高玉米自給率，必須依靠提高畝(mu) 產(chan) ，其中最重要的是發揮良種作用。通過生物技術培育高產(chan) 、優(you) 質、多抗品種是必由之路。

　　我國生物育種產(chan) 業(ye) 化研究隻有10多年，而美國已有50多年。目前的主流技術是將1個(ge) 基因或2個(ge) 基因放到一個(ge) 載體(ti) 上再進行轉化。而隆平生物在007生物育種“芯片”技術立項並進行產(chan) 品設計時，就定位在“人無我有、人有我優(you) ”的高起點上，顛覆式創新、大跨度的差異化才能有突破、有市場、有後發優(you) 勢。

　　在玉米產(chan) 品研發方麵，隆平007“芯片”含有3個(ge) 抗蟲基因和1個(ge) 抗除草劑基因，市場前景廣闊。改良品種能夠有效抵抗近10種害蟲，玉米產(chan) 量提高15%以上。在玉米生長過程中，基本不用農(nong) 藥，農(nong) 民每畝(mu) 地至少增收200元。

　　憑借國際領先水平的玉米生物育種技術，短短3年多時間，這支具備很強科研能力的團隊，成為(wei) 海南玉米生物技術研發和產(chan) 業(ye) 化的強勁助力，對打造國家重點產(chan) 業(ye) 園區——崖州科技城“生物種業(ye) 南繁矽穀”有示範效應。目前已研發出多個(ge) 抗性優(you) 良產(chan) 品，獲得10餘(yu) 項國家發明專(zhuan) 利授權。

　　當前海南省崖州灣種子實驗室建設進展順利，將成為(wei) 我國生物育種研發新高地。隆平生物將繼續以生物技術引領種業(ye) 核心技術創新，以市場化產(chan) 品研發拉動種業(ye) 產(chan) 業(ye) 鏈升級，走出一條有中國特色的生物種業(ye) 創新發展之路。

　　智慧育種將成種業(ye) 核心競爭(zheng) 力

　　主持人：如何加強生物育種與(yu) 信息技術結合，加快智慧育種？

　　錢前（中國科學院院士、中國農(nong) 業(ye) 科學院作物科學研究所所長）：目前，全球種業(ye) 發展進入空前密集創新和產(chan) 業(ye) 變革時期，作物育種正迎來以基因編輯、新一代測序等新型生物技術，與(yu) 圖像識別、機器學習(xi) 等信息技術融合的“生物技術+人工智能+大數據”智能化時代。智慧育種是科技發展帶來的新機遇，預計在未來10年至20年，智慧育種發展快慢勢必成為(wei) 種業(ye) 核心價(jia) 值和競爭(zheng) 力的關(guan) 鍵，由傳(chuan) 統育種到分子育種再到智慧育種，育種的“科學”成分含量越來越多，“藝術”成分含量越來越少。生物技術與(yu) 信息技術結合，推動育種向精準化、高效化和規模化方向發展。我國種業(ye) 麵臨(lin) 跨國公司壟斷、產(chan) 業(ye) 對外依存度高的局麵，給作物育種帶來新挑戰，育種科技亟需革命性改變。

　　加大基礎性平台研發力度，構建生物技術和信息技術基礎信息采集平台，驅動產(chan) 業(ye) 發展。隨著基因編輯、合成生物等前沿生物技術興(xing) 起，美國等發達國家和跨國種業(ye) 公司不斷加強高通量、大型化、規模化、自動化科技基礎設施建設，加快農(nong) 業(ye) 生物技術創新。歐美等發達國家和地區相繼建立高通量作物表型平台等重大科技基礎設施，加快作物基因設計育種步伐。麻省理工學院、國際水稻研究所等研究機構建立了作物基因編輯、全基因組選擇、合成生物等分子設計育種相關(guan) 平台，專(zhuan) 注理論基礎和應用基礎研究。我國也應圍繞生物育種前沿技術和重點領域部署一批具有國際一流水平的科技信息采集和服務平台，為(wei) 基礎性、前沿性和引領性核心技術攻關(guan) 提供平台支撐。

　　強化科學育種底盤技術創新，布局基因編輯和人工智能等前沿引領技術攻關(guan) 。機器學習(xi) 方法是人工智能的核心，農(nong) 作物全基因組選擇技術必將融入機器學習(xi) 方法等人工智能核心技術，即通過基因型和表型等數據自動化獲取與(yu) 解析，實現大數據快速積累，通過構建多維度信息之間的數量遺傳(chuan) 模型，開展植物性狀調控基因快速挖掘與(yu) 表型精準預測，實現育種方案智能化設計。同時整合全基因組選擇和基因編輯、轉基因技術等前沿高新技術，持續推動傳(chuan) 統育種技術改造升級，向精準化、高效化和規模化發展。

　　搭建精準鑒定種質資源共享數據庫，培育優(you) 勢種質資源群和多元化底盤育種資源。種質資源不僅(jin) 是保障國家糧食安全與(yu) 重要農(nong) 產(chan) 品供給的戰略性資源，更是農(nong) 業(ye) 科技原始創新與(yu) 現代種業(ye) 發展的物質基礎。依靠海量存儲(chu) 和高性能計算技術，建設數字化種質資源庫，將海量種子基因數字化，才能為(wei) 人工智能育種打下基礎。在高通量測序的大數據背景下，國際上對主要作物的基因組數據已經有相對完備的數據庫係統，智慧育種的任務之一是基於(yu) 種質資源信息建立作物育種數據提取、挖掘、存儲(chu) 、分析、共享數據庫，整合多組學數據開展聯合分析，突破生物大數據獲取、分析、挖掘等底層支撐技術，建立“數據—技術—算法—決(jue) 策”一體(ti) 化智慧育種策略，提升育種精準度，縮短育種周期，建立高效作物智慧育種體(ti) 係。

　　建立以目標為(wei) 導向的科企協同攻關(guan) 團隊，促進智慧育種在實際育種中發揮作用。一方麵，與(yu) 跨國公司相比，我們(men) 目前以課題組為(wei) 單位、上中下遊分離的研發體(ti) 係缺乏大群體(ti) 選育等條件。另一方麵，我國種業(ye) 行業(ye) 市場集中度低、科技創新能力不足、科研投入少、投入效率低，與(yu) 跨國公司相比，在單獨一個(ge) 企業(ye) 內(nei) 部實施全鏈條智慧育種可能性不大。因此，使研發鏈和產(chan) 業(ye) 鏈有機融合，集聚科研院校和種業(ye) 企業(ye) 優(you) 勢，實施以目標為(wei) 導向的科企合作科研攻關(guan) 模式勢在必行。

　　2021年6月，中國農(nong) 業(ye) 科學院作物科學研究所與(yu) 阿裏巴巴達成合作，共同推動建立生物技術（BT）、信息技術（IT）與(yu) 智能技術（AT）深度融合的“智慧育種”平台，為(wei) 加快培育作物新品種提供重要技術支撐。形象地說，智慧育種公共服務平台像一個(ge) “中央廚房”，育種專(zhuan) 家就是“廚師”，通過挑選“食材”和“配料”，根據作物基因型、表型、栽培措施、氣候環境數據和育種過程中相關(guan) 圖像數據的查詢和聯合分析，模擬“烹飪”出他們(men) 想要的“菜肴”。該合作依托中國農(nong) 業(ye) 科學院作物科學研究所農(nong) 作物基因資源與(yu) 基因改良國家重大科學工程等設施，借助阿裏巴巴在大數據處理、存儲(chu) 和分析等方麵的優(you) 勢，構建覆蓋作物育種全鏈條、智能化“智慧育種公共服務平台”，為(wei) 國內(nei) 育種專(zhuan) 家提供公益、普惠的研究支撐服務，實現作物育種全流程數字化管理，提高作物育種信息化水平和育種效率，為(wei) 綠色、優(you) 質、高效等突破性品種選育提供強有力支撐。 （本文來源：經濟日報 ）