钱前院士：育种4.0时代要加快种质资源数字化

      在育种4.0时代，要加快智能设计育种的种质资源数字化，实现生物技术与信息技术“BT+IT”融合，将种质资源优势进一步转化为育种创新优势。还要利用基因编辑等生物技术改良恢复系，对品种进行定向改良。探索推动水稻工厂化生产……

      1月22日，第二届“一带一路”粮食安全论坛暨2024年热带农业科技合作国际学术交流会在海南三亚开幕。中国科学院院士钱前作《从水稻育种成就看种子的力量》报告，回顾中国水稻育种发展并展望未来。

中国科学院院士钱前

      种子“革命”源自突破性种源

      我国作物种质资源保存量超54万份

      春种一粒粟，秋收万颗子。“农作物生产正是人类利用种子惊人繁殖能力、强大生命力的过程。”钱前指出，作为遗传物质的主要载体，种子在全球保存的740余万份种质资源中占比达90%。

      一粒种子可以改变世界，最直观的表现是带来粮食产量提升，更高维度则是助力解决全球范围内的粮食危机。

      以水稻为例，种子“革命”带来水稻单产大幅提升。从第一次“绿色革命”到杂交水稻培育，再到理想株型育种，以中国为代表的世界水稻产量持续增长。“自水稻领域的绿色革命开启，上世纪80年代末水稻年产量比70年代初平均增产60%以上，解决了众多发展中国家的粮食自给问题。”

      而每一次重大突破，都源自于重大突破性的种质资源。世界著名的“奇迹稻”IR8，正是源自矮小坚强的中国品种“低脚乌尖”和高大繁茂的印尼品种“皮泰”。据介绍，水稻、大豆、小米等作物均起源于中国、驯化于中国，为世界农业发展做出巨大贡献。

      “全国性的农作物种质资源收集保证了文明火种的赓续。”钱前表示，我国先后开展三次全国性的农作物种质资源普查与收集行动，不断完善农作物种质资源保护体系，目前共保存粮、棉、油、果、蔬、茶、糖、桑、草等340类作物2180余种，总量达54万余份。

      从“三系”“两系”到“一系”

      我国率先将杂种优势应用于水稻生产

      水稻具备杂种优势吗？国际上曾长期公认水稻等自花授粉作物不具备杂种优势。美国、日本自1926年起投入大量资金、设备进行研究，但发现杂种优势并不明显，无法在生产上推广。

      “种质创新是育种的灵魂，中国杂交水稻是理论创新的成果。”钱前介绍，1970年，袁隆平院士团队发现天然不育野生稻，开创杂交稻新纪元。随后十年里，中国科学家合力攻关完成三系杂交水稻体系的构建，助推中国成为世界首个将水稻杂种优势应用在生产上的国家。

      从三系到两系，最终实现一系法，中国科学家还在努力攻克杂交稻无法留种的难题。钱前介绍，杂交水稻要从“三系”转向“两系”最终走向无融合生殖的“一系”，朝着应用方法由繁到简、效率越来越高、优势水平由品种间到亚种间，甚至远缘杂种优势越来越强的方向发展。

      此外，中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室团队利用基因编辑技术同步编辑多个生殖发育关键基因，首次获得了杂交稻的克隆种子，固定了杂交稻的杂合基因型，实现了杂交水稻自留种“从0到1”的突破。

      “种质资源在杂交稻发展中发挥了重要作用，中国杂交稻的成功是一代代科学家集体智慧的结晶。”钱前指出，水稻杂种优势利用凝聚了几代水稻育种人智慧，结合多种不同特性的种质资源，使品种不断完善，逐步形成了中国农业科技创新最具代表性的学科。自1979年起，杂交稻远播五大洲近70国，为世界粮食增产和农业发展作出了突出贡献。

第二届“一带一路”粮食安全论坛暨2024年热带农业科技合作国际学术交流会现场

      超级稻育种技术创新独步全球

      加速把种质资源优势转化为创新优势

      1994年9月，美国世界观察研究所所长莱斯特·布朗发表了长达141页的《谁来养活中国》。他认为到2030年，中国人口将从1994年的11.1亿增长到16亿，并且水资源短缺、耕地减少，粮食缺口将达总量的57.5%。

      水稻稳产增产离不开良种支撑。我国水稻育种历经矮化育种、杂种优势利用和超级稻培育三次飞跃，不仅实现种源基本自给自足，良种覆盖率超96%，还奠定了水稻育种科研水平国际领先地位。目前我国水稻种植面积占全球近五分之一，2011年来我国稻谷产量连续稳定在2亿吨以上。

      “创新育种技术路线是中国超级稻独步全球的核心。”据钱前介绍，中国超级稻育种注重理想株型塑造与杂种优势利用相结合，科学家进一步研究发现，理想株型基因“OsSPL14”（IPA1）是超级稻高产的核心基因。优异基因“DEP1”则具有“一因多效”，不同的等位变异赋予了水稻优质、高产和氮高效等优良性状，协同提高了水稻的产量、品质和氮肥利用效率。

      作物育种历经驯化选育1.0、杂交育种2.0、分子育种3.0时代，如今智能设计育种4.0时代正从理论变成现实，朝着数字化、信息化、智能化方向发展。“育种是艺术，更是科学。”钱前希望中国在智慧育种的新赛道上能走在国际前列。

      他指出，在育种4.0时代要加快智能设计育种的种质资源数字化，要尽快实现生物技术与信息技术“BT+IT”融合，将种质资源优势进一步转化为育种创新优势。还要利用基因编辑等分子技术改良恢复系，对品种进行定向改良。探索推动水稻工厂化生产……

      据了解，数字化技术有助于将种质资源优势转化成基因资源优势，能帮助育种工作者从经验选择转向精准选择，进而创制出更好的品种。此前，腾讯公司与中国农业科学院国家作物种质库共建“数字种质库”，建设和完善数据集成与分析系统，提升作物种质资源鉴定能力条件，为全国育种机构和科研人员提供数字化支持。

      1月22日，第二届“一带一路”粮食安全论坛暨2024年热带农业科技合作国际学术交流会在海南三亚开幕。来自中国、老挝、缅甸、越南、马来西亚、尼泊尔、巴基斯坦、孟加拉、多哥、尼日利亚、肯尼亚等“一带一路”国家的政府官员、专家学者及农业产业代表200余人齐聚，深入推进“一带一路”热带农业交流合作，呼吁“一带一路”国家共商、共建、共享人类粮食安全共同体。

      本次大会以“交流热带农业科技、展示农业合作成果；聚焦‘一带一路’农业、服务世界粮食安全”为主题，由“一带一路”国际科学组织联盟、三亚市农业农村局主办，由三亚市热带农业科学研究院、中国科学院成都生物研究所、海南海科国合农业科技创新转化中心、海南省水稻产业技术体系承办。

      记者丨张植宏

      编辑丨农财君

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