升级育种技术工具箱打造更强种业
种业创新系列报道②
◎本报记者 马爱平
农业现代化，种子是基础。2月21日，《中共中央 国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》即2021年中央一号文件发布。文件在加快推进农业现代化方面，突出部署打好种业翻身仗。
2月22日，在国新办举行的新闻发布会上，农业农村部副部长张桃林强调，目前，世界种业正迎来以基因编辑、合成生物学、人工智能等技术融合发展为标志的现代生物育种科技革命，需要抓住机遇、加快创新，打好种业翻身仗，从而实现种业的跨越式发展。
我国仍处于育种3.0时代
“种子是高产稳产高效的核心，种业是国际科技竞争的前沿。”中国科学院院士、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员李家洋告诉科技日报记者，优良种子带来的增产增收效益将越来越大。在中国，种子技术对农业增产的贡献率为40%左右，还有很大的提高空间。
“没有一流的种业就没有农业科技现代化，国际农业技术竞争的重中之重是动植物种业核心材料、重大核心技术和重大战略新品种。育种技术是国际种业企业巨头竞争的核心战略，以核心种质为重点的基因产品知识产权已经成为跨国种业公司保持市场竞争优势的有力武器。”中国农业大学教授、国家农业科技战略研究院院长高旺盛在接受科技日报记者采访时表示。
“种业发展可以分为四个阶段，1.0时代是农家育种，2.0时代是杂交育种，3.0时代是分子育种，包括分子标记、转基因、基因编辑育种等，4.0时代是‘生物技术+人工智能+大数据信息技术’育种。目前发达国家已进入种业4.0时代，我国还在2.0至3.0时代之间。”中国工程院院士、中国农业科学院副院长万建民告诉科技日报记者，当前迫切需要推动实现种业跨越式发展。
“3.0时代的分子设计育种即在全基因组序列的基础上，根据事先进行的虚拟基因组设计方案，通过优化选择最佳亲本基因组组合、杂交和分子标记选择等先进技术，聚合大量有益基因，从而培育高产、优质、高抗、高效的优良新品种。”李家洋说。
李家洋指出，与传统育种技术相比，3.0时代的分子设计育种能够实现从“经验育种”到定向高效的“精确育种”转变，不仅能在很大程度上减少常规育种的盲目性，而且可以大幅提高育种效率，创制高产优质多抗新品种。
新技术或让我国种业实现弯道超车
在中国科学院上海植物逆境生物学研究中心主任、美国科学院院士朱健康看来，生物育种技术用好了，我国就能够解决农业面临的种业瓶颈问题。
“如果靠传统育种，要赶上国外种业的技术水平需要很多年，但新的育种技术可以让我们更快做到。”朱健康说。
我国提升育种技术版本面临哪些困难？在张桃林看来，种业自主创新能力还不强，特别是在育种理论和关键核心技术方面，我国和先进水平相比还有比较大的差距。
高旺盛表示，与国际相比较，我国生物种业目前还是“模仿跟踪多自主创新少、基因登记数量多实际转育少、发表论文多知识产权少、种子公司多创新企业少”的局面。
近年来，在水稻育种基础研究方面，我国取得了一定的成绩。如中国农科院通过建立功能基因组学、蛋白组学、代谢组学等研究平台，成功解析水稻产量、外观、柱形和抗性等重要性状形成的分子基础，建立了“分子模块”到“设计型品种”的现代生物技术育种创新体系，整体处于国际领先水平。
构建新一代国家生物种业创新体系
万建民表示，我国在水稻功能基因组及杂交水稻等研究领域取得多项世界领先水平成果，但在种质资源挖掘利用、现代育种技术应用及优质品种选育推广等方面与国际先进水平还有距离。进入新阶段，要持续推进种业高质量发展，就要集中资源和力量联合攻关，才能掌握发展主动权。
高旺盛则建议重组构建新一代国家生物种业创新体系，组织实施国家种业科技创新工程，强化基因编辑、动物干细胞、合成生物学等基础前沿技术原创性突破，培育一批具有自主知识产权的核心种质资源和重大战略性新品种，加快转基因生物育种科学有序产业化应用进程。
“未来要加大对自主知识产权生物育种核心技术和产品的研发，在尊重科学和严格监管下开展生物育种产业化应用。”万建民建议，要持续开展主要粮食作物、特色作物和畜禽水产育种联合攻关，加快培育高产高效、绿色优质、节水节粮、宜机宜饲、专用特用新品种，满足多元化需求。同时，强化育种遗传基础、分子育种技术等前沿性公益性研究。