農業生產“三品一標”專家系列解讀之三品種培優
——促進蔬菜產業高質量發展的新目標

汪精磊 胡天華 魏慶鎮 包崇來

（浙江省農業科學院蔬菜研究所，浙江杭州 310000）

我國是世界上最大的蔬菜生產國和消費國，蔬菜產業的發展離不開種業的科技創新和優良品種的支撐。圍繞2022 年9 月農業農村部發布的《農業品種培優實施方案（2022—2025 年）》，在梳理蔬菜種業發展現狀的基礎上，從種質資源、育種創新、種子基地和市場環境四個方面闡述了蔬菜種業發展現狀，分析存在的問題和產業發展需求，提出了蔬菜品種培優的措施建議，為促進蔬菜產業高質量發展提供重要理論支撐和參考依據。

蔬菜產業已成為我國種植業中第一大產業，蔬菜產業占用10%的農業土地，貢獻了種植業近40%的產值，在脫貧攻堅、鄉村振興及滿足人民不斷提高的生活水平需求中發揮了重要作用。我國作為蔬菜生產和銷售大國，蔬菜種子需求量巨大，種業對蔬菜產業科技進步的貢獻率占比達到40%（于拴倉和蘇同兵，2022）。中央全面深化改革會第二十次會議審議通過《種業振興行動方案》，農業現代化，種子是基礎，要把種源安全提升到關系國家安全的戰略高度，集中力量破難題、補短板、強優勢、控風險，實現種業科技自立自強、種源自主可控。

2021 年中央一號文件提出了“推動品種培優、品質提升、品牌打造和標準化生產”新“三品一標”的概念，新“三品一標”中將“品種培優”放在了首位，充分體現了種業是農業的核心所在，是重中之重。2022 年9 月，農業農村部發布了《農業品種培優實施方案（2022—2025 年）》（以下簡稱《方案》）。《方案》從種質資源、育種創新、種子基地和市場環境4 個方面闡述了農業品種培優的目標和任務，為蔬菜種業的發展指明了方向。本文將從這4 個方面闡述蔬菜“品種培優”需要解決的問題和未來發展方向。

1 蔬菜種質資源保護與利用

種質資源是重要品種創新的基因庫，是促進現代種業發展和農業技術創新的重要物質基礎?！斗桨浮分忻鞔_提出，到2025 年，要全面完成種質資源普查，基本構建資源保護利用體系，創制挖掘一批優異種質資源。

1.1 種質資源收集

我國從20 世紀60 年代開始開展蔬菜種質資源的收集、鑒定和挖掘工作。目前，國家種質資源庫中保存蔬菜資源逾4 萬份，對蔬菜新品種選育起到了重要作用。近年來，第三次全國農作物種質資源普查與收集行動陸續在各省展開，加大了對地方品種、培育品種和引進品種的普查力度，搶救性收集了一批珍貴、稀有、瀕危資源，并發現、鑒定和評估了一批特色優質高效的新資源，我國蔬菜種質資源收集工作取得了長足的發展。但與發達國家相比，雖然我國擁有的蔬菜種質資源數量接近國外，種質資源豐富，但包含的國外資源不足25%，尤其是起源于國外的番茄、菠菜等，其遺傳基礎極為狹窄（陽文龍和李錫香，2019；張德純和徐東輝，2022）。以美國為代表的西方各國已將遺傳資源全球收集作為國家戰略，并制定法規控制核心資源的輸出，加大了我國對全球資源收集的難度。為改變這一狀況，應收集、引進國外蔬菜優良種質，加強種質資源庫（場、區、圃）建設，在適宜區域建設一批蔬菜良種繁育基地。

1.2 種質資源鑒定

鑒定評價是挖掘、創制和利用種質資源的前提。蔬菜種質資源的鑒定評價包括形態特征、農藝性狀、熟性、抗病性、抗逆性、品質等表型性狀，“十三五”期間盡管開展了主要蔬菜種質資源表型鑒定，但多以傳統的人工測量方法為主，通量低、準確度差。因此，應開發智能表型鑒定技術，提高鑒定通量和精準度。此外，蔬菜作物的品質性狀包括外觀、質地、氣味和滋味特性等，傳統的鑒定方法多以感官鑒定為主，鑒定結果難以量化，可靠性較差；應加快理化鑒定方法、技術的研發，確定控制蔬菜關鍵性狀的因子，開發基于儀器的高通量精準品質鑒定技術。

隨著分子技術及測序技術的發展，蔬菜種質資源的鑒定評價從早期的表型性狀鑒定發展到分子水平的基因型鑒定。多個研究對蔬菜核心種質資源表型和基因型進行了深入的鑒定分析，挖掘了黃瓜、番茄、白菜、菜豆、辣椒等多種作物多個性狀控制基因或等位位點。測序技術在鑒定優異性狀成因的同時，為實現蔬菜作物優異資源的挖掘和保護向基因資源的轉變奠定了基礎。

1.3 優異基因挖掘

現代育成品種需要從種質資源中挖掘優異資源/基因用于品種改良。早期的蔬菜優異資源挖掘主要是通過表型選擇。隨著分子生物學的發展，分子標記、測序技術已廣泛應用于基因挖掘工作中。近年來，不同單位利用表型遺傳分析、分子標記和定位、變異組和轉錄組分析等，挖掘了一批控制生長發育、抗病抗逆、品質等重要性狀的關鍵基因（曾美娟 等，2021）。如挖掘了在番茄中控制風味的基因（Zhu et al.，2018），十字花科蔬菜白菜、甘藍、蘿卜中控制抽薹的基因（汪精磊 等，2015），黃瓜中控制皮色、瓜長的基因（Zhang et al.，2012）等。這些基因將大大推動蔬菜由傳統育種向高效、定向的分子設計育種轉變。但多組學新技術在蔬菜上應用尚有限，深入挖掘較少，具有自主知識產權的優異基因仍舊缺乏。應從生產的迫切需求和具有重要潛在利用價值的種質入手，加強多組學技術在基因挖掘中的應用，充分利用生物信息學工具挖掘優異基因，以進一步釋放蔬菜種質資源的利用價值。

2 蔬菜新品種自主創新

2.1 突破關鍵育種技術，提升原始創新能力

種業競爭本質上是原始創新能力的競爭?！斗桨浮分忻鞔_提出，選育一批具有“自主知識產權”的品種，其關鍵在于育種技術的突破和創新。隨著生物技術的快速發展，蔬菜生物育種技術取得了長足進步。蔬菜育種已從早期的基于經驗和傳統遺傳學的育種時代發展到分子育種階段，并積極探索基于基因工程、人工智能等技術融合發展為標志的新一輪育種技術。

我國在分子標記輔助選擇育種技術研究方面進展迅速，特別是隨著我國完成了黃瓜、番茄、西瓜、大白菜、甘藍等蔬菜作物的全基因組測序，獲得了海量的數據。在基因組學研究基礎上，定位克隆了馬鈴薯熟性、抗晚疫病，番茄抗白粉病，黃瓜苦味、抗霜霉病等重要抗性和品質相關的基因/QTL 200余個，開發了實用分子標記100 余個，并建立了分子標記輔助育種體系（李廣存 等，2022）。

以CRISPR/Cas 為代表的基因編輯技術為蔬菜作物實現精準、高效、省時、省力和安全的種質創新提供了新的機遇。我國已經在番茄、甘藍、白菜、黃瓜、西瓜、南瓜等多種蔬菜作物上實現基因編輯（唐笑 等，2022）。此外，轉基因技術在多種作物上較成熟，目前轉基因植株進入田間試驗階段的蔬菜作物有番茄、黃瓜、甜瓜、南瓜、甜玉米等。雖然基因工程技術在部分蔬菜作物上取得了較快發展，但在一些蔬菜中還存在缺乏適用于多種基因型的高效遺傳轉化體系，以及缺少可用于編輯的功能基因等亟需解決的問題。因此，建立各種蔬菜遺傳轉化體系，探索不依賴于組織培養的轉基因途徑，是蔬菜作物基因編輯技術廣泛應用的研究方向。

智能育種是基于作物表型、遺傳和分子的數據基礎，通過人工智能技術設計最佳育種方案，進而定向、高效培育新品種，目前僅在番茄等少數蔬菜作物中有所探索。

2.2 構建高效育種體系，培育符合市場需求的新品種

我國主要蔬菜種類的品種良種覆蓋率達90%以上，良種對蔬菜產業的貢獻率為40%，與發達國家良種的貢獻率普遍在70%以上仍有較大差距（解沛 等，2022）。以北京新3 號系列大白菜，中甘系列甘藍，中椒、京甜系列辣椒，津優、中農系列黃瓜，京葫系列西葫蘆，京欣、華欣系列西瓜等為代表的優良品種，占據了國內蔬菜市場主導地位（王立浩等，2016）。但部分高端蔬菜品種，如青花菜、胡蘿卜、菠菜、洋蔥等的良種對國外依存度高達85%以上（佟屏亞，2021）。目前我國蔬菜種子進口量仍遠超出口，進出口貿易逆差也在逐年增加（石鑫巖，2022）。因此，迫切需要突破“卡脖子”難題，綜合運用現代育種技術，培育高產優質、抗病抗逆的品種，滿足市場和產業發展需求。

《方案》中提出，選育一批具有“優質高產、抗病抗逆、適宜機械化作業等”的品種，為蔬菜新品種選育指明了新的方向?！案弋a”一直以來是蔬菜育種的重要目標性狀，從20 世紀70 年代開始，雜種優勢利用成為培育高產蔬菜作物的重要育種途徑?？共∮N在“六五”“七五”中列入國家重點攻關項目；從“八五”開始，“優質”已列為蔬菜育種的目標之一，這一時期培育的蔬菜新品種，除高產、抗病抗逆外，多項品質指標也都有很大提升（方智遠，2017）。近年來，隨著勞動力成本的急劇上升，生產上急需適合機械化生產的蔬菜品種。現有的品種和生產技術不適合機械化生產，因此需要重點圍繞蔬菜生產用工量大的環節，大力培育推廣適宜機械化生產的優良品種，并開展農機與農藝融合創新。

3 建設高標準的良種繁育基地

蔬菜良種繁育是種業產業鏈的重要部分，也是連接種業創新和市場銷售的重要橋梁。《方案》提出，種業良種繁育體系更加健全，現代化水平明顯提高，全面提升國家農業供種保障水平。目前，經農業農村部認定的國家級育制種基地中，蔬菜類（含西甜瓜）區域性良種繁育基地共24 個。認定結果表明，我國蔬菜良種繁育基地形成了三大優勢區域：西北（甘肅、新疆、寧夏）制種優勢區、河南濟源十字花科蔬菜制種優勢區和山東蔬菜種苗生產優勢區（張鳳蘭，2022）。但我國生產的蔬菜種子在質量上還是與國外存在差距，國外企業高產優質雜交種種子的遺傳質量、商品質量、健康質量高，且價格普遍高出國產品種5～10 倍。應加強已認定的區域性制種基地或制種大縣的種子生產能力建設，發展建設適合不同蔬菜制種的生產基地，按照規?；藴驶?、集約化、機械化、信息化的要求建設高質量繁種基地，并嚴格控制種子的生產、檢測、精選、加工和包裝等環節。

4 標準化建設及知識產權保護

我國蔬菜種子生產企業約有4 000 家，其中，育繁推一體化、經營有效區域為全國的蔬菜種子企業有40 家，蔬菜種業總產值在400 億元以上（丁海鳳 等，2020；王志丹 等，2021）。我國蔬菜種業相關企業數量多，但龍頭企業少，大部分企業研發能力弱，加之種業行業知識產權保護環境差，產權保護取證難、查處難，抑制了企業研發投入的積極性。因此，加快我國蔬菜種業標準化建設和知識產權保護體系建設迫在眉睫。

目前，我國現行有效的蔬菜種業相關國家標準20 項，國家標準計劃10 項（2 項為新制定、8 項為修訂），行業標準15 項，地方標準152 項（安潔等，2022）。雖然現有的標準在蔬菜種業發展中起到引領作用，但仍然存在較多問題：一是標準數目少，對產業鏈和作物種類覆蓋不全，如西葫蘆、南瓜、秋葵等作物種子質量缺乏標準；二是標準標齡長，不能滿足市場發展需求，2014 年后未發布過重要的蔬菜種子標準；三是部分標準交叉矛盾，如西葫蘆和絲瓜等作物，在不同地方標準中指標要求不同。因此，應加快蔬菜種業標準的制定和更新，補充或增加現行標準中缺少的作物，并對不同標準交叉重復的內容進行修訂（安潔 等，2022）。

知識產權是促進種業競爭力的加速器。《方案》將知識產權保護作為種業治理體制機制完善的重點。目前我國蔬菜新品種保護存在問題較多：一是侵權現象嚴重，由于蔬菜親本繁殖材料容易獲取，維權難度大，加上利潤空間大，導致套牌、同物異名，甚至盜取親本、從繁種農戶手上高價套購等現象嚴重；二是派生性、相似性、同質化程度較高，致使企業創新積極性下降，競爭力差；三是維權成本高，新品種保護體系建設有待健全。因此應縮短植物新品種權申請周期，并對審查期間的品種提供暫時性保護；加大侵權處罰力度，明確行政主體責任，提高行政執法效率；營造依法維權的良好氛圍（畢文停和孫日飛，2020；阿布都克尤木·阿不都熱孜克 等，2022）。從而切實提高知識產權保護效果，實現從種質資源、親本到品種的全產業鏈保護。