种业强国的支撑在哪？万建民院士这样说

      以“BT+IT+DT”为主要特征的新一轮种业科技革命正在兴起，美国等发达国家纷纷制定和实施发展计划，作为提升国家竞争力的战略举措。

      水稻事关国家口粮安全。面对日益激烈的国际竞争，加快构建高效的育种创新体系，突破关键技术，培育重大突破新品种，提升企业创新能力，整体提升我国水稻科技创新和产业国际竞争力，为实现种业强国目标提供有力支撑。——中国工程院院士万建民

      日前，首届安江杂交水稻大会在世界杂交水稻发源地湖南怀化举行。来自水稻界权威院士专家、全产业链上下游相关单位和企业代表共200多人参会。会上，中国工程院院士万建民作《水稻分子遗传育种领域研究现状与发展建议》报告。

      现状

      市场呼唤优质、多元化品种

      水稻是全球最主要的粮食作物之一，亚洲是最主要的种植地区。数据显示，2022年全球水稻总产为7.8亿吨，消费量为7.76亿吨，整体供需呈“紧平衡”。

      “良种是确保水稻安全生产的核心。提高水稻单产至关重要，尤其非洲和东南亚地区。”万建民指出。

      作为全球第二大水稻种植国，我国水稻总产却稳居第一，这主要得益于更高的单产。2023年我国水稻平均单产为475.8公斤/亩，已提升至1949年的3.8倍，是目前全球平均水平的1.5倍。

      数据显示，良种对我国水稻增产贡献率超过50%。我国水稻品种经历了多次迭代，50年代矮化育种和70年代杂种优势利用，使水稻单产分别提高20%以上。

      但我国的稻米品质仍有待进一步提高。”据万建民介绍，长期以来我国偏重产量提高，品质改良起步较晚，稻米优质率偏低。缺乏针对不同消费人群的各类优质稻米，亟需创制功能型新品种，开发营养专用稻米产品。

      “全国大约3.4亿亩盐碱地有待开发，仍然缺乏耐盐碱水稻品种。”万建民表示，此外，多抗、耐逆、养分高效利用品种也是市场和广大种植户所亟需的。

      趋势

      水稻育种迈入“BT+IT”智能设计时代

      目前发达国家的种业公司基本处于育种3.0阶段，大型跨国种业公司进入4.0 阶段。而我国正从2.0向3.0迈进，与跨国公司存在代际差。

      会上，万建民分享了水稻育种的六个趋势：

      在种质资源上，鉴定向规模化精准化方向发展，全景组学成为系统解析优异种质的重要方向。在基础研究上，基因资源挖掘、多性状协同改良等不断取得突破，泛基因组构建成为基因资源规模化发掘的重要手段。在育种技术上，底盘技术、前沿技术不断迭代升级。在品种创制上，向多元化方向发展。

      “基因资源挖掘成为全球竞争焦点，趋向高效化规模化发展。”万建民表示，品种培育每一次重大突破都离不开关键基因资源的发掘利用。历史上，利用水稻矮秆基因sd1，提高产量20%以上。利用野生稻细胞质雄性不育基因CMS，实现三系配套，大幅提高水稻产量。

      在生物育种产业化上，全球生物产业稳步发展。2008年我国启动实施“转基因生物新品种培育”重大专项，已建成较完善的全产业链的转基因育种创新体系，关键技术创新、产品研发和安全保障能力得到显著提升，“自主基因、自主技术、自主品种”研发能力显著增强。

      目前，我国生物育种产业化稳步推进，已创制一批重大产品。如一批抗虫、耐除草剂玉米，耐除草剂大豆通过国家审定并开始生产应用。抗虫水稻国际领先，获得了美国上市许可。抗旱和氮高效玉米、抗旱小麦、抗虫大豆、优质棉、抗乳房炎奶牛、抗蓝耳病猪等形成丰厚的品种储备。

      在创新体系上，发达国家已形成完善的种业科技创新体系。2019年，拜耳、科迪华、先正达在全球作物种业市场的占有率合计超过50%。

      这种体系分工明确，政府投资基础性和公益性研究，企业投资种业技术研发和产业化，是知识产权明晰、管理体系健全、现代种业科技创新体系成熟的全产业链体系。

      挑战

      我国前沿育种技术短板依然突出

      “我国是生物技术研发大国但不是核心技术策源地，尚未掌握基因编辑CRISPR技术核心方法与关键改进原始专利。”万建民表示。

      目前我国的前沿育种技术短板依然突出。一是核心技术专利缺乏，我国专利数量居全球第二，但与美国差距较大。美国高价值专利是我国的30.7倍，占据生物技术核心专利70%。基因编辑底盘工具、合成生物元件、全基因组选择等核心技术受制于人。二是前沿育种技术应用滞后，全基因组选择、大数据等技术尚未广泛应用。

      此外，我国的种质资源精准鉴定有待提升。一是国外资源引进有待加强，我国水稻资源中国外资源占比仅20%。二是精准鉴定规模有待扩大，国家库存资源仅14%左右完成精准鉴定，三是鉴定技术有待升级，高通量表型组学等多组学技术应用较少。

      基础研究原创不足。一是重大育种价值基因缺乏，复杂性状、多性状协同调控关键基因不多，基础研究与育种应用结合不紧密。二是育种理论方法创新能力偏弱，多维组学数据类型和规模不足，机器学习模型和生物学过程融合不够。

      重大新品种迭代升级迟缓、同质化。在高产优质品种上，缺乏与日本越光、泰国香米KDML105对标的优质食味水稻。在绿色高效品种上，亟待创制抗螟虫、抗褐飞虱、抗稻曲病、抗稻瘟病、养分高效等品种。在环境友好品种上，亟待培育耐极端高低温、耐盐碱等品种。

      种企育种创新能力亟待提升。一是市场集中度低，前5名种业企业市场份额合计为14%。二是企业投入不足，前50强企业科研投入13.8亿元，占销售收入的6.25%。三是种业企业创新能力弱，我国水稻种企仅5%具备自主选育能力，拜耳作物种子收入、研发投入和科研人员数量分别是隆平高科的19.5、17.2和16.8倍。

      种业科技创新体系尚不完善。一是科企融合不足，种业上中下游衔接不紧密，科技创新与市场需求脱节，尚未形成市场导向的高效种业科技创新体系。二是协同创新不够，科研院校与企业协同研究缺乏，低水平重复、同质化竞争。三是创新要素流动不畅，科研单位人才、平台和资源难以流动到企业。

      如何构建现代高效种业创新体系？万建民认为，要在利益共享上深度融合，构建利益共享新机制，充分发挥科研院校的基础研究、前沿技术优势和企业的品种选育、推广应用优势。在科技投入、人才培育也要发力。

      万建民建议，加强种质资源保护利用，增强源头创新。强化育种基础研究，加固理论基础。突破关键技术，构建高效育种技术体系。培育突破性品种，提升种业竞争力。构建现代高效种业创新体系。完善优化种业政策。

      作者丨张植宏

      编辑丨农财君

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