“黑科技”打通育種創(chuàng)新“高速路”

王璐

當(dāng)下，正是為春耕備種的關(guān)鍵時節(jié)，位于陜西省楊凌

農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)的中國中化先正達(dá)集團中國（簡稱“先正達(dá)”）楊凌技術(shù)中心（簡稱“楊凌中心”）格外忙碌。在這里，七八個月內(nèi)就能創(chuàng)制數(shù)十萬株育種材料、僅用1～2代即可完成目標(biāo)品種的性狀改良、兩到三年便可推出具有優(yōu)良特性的新品種……傳統(tǒng)模式里“大海撈針”式的育種創(chuàng)新在這里變成了“定向撒網(wǎng)”，既快又準(zhǔn)。

種子是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，良種是保障國家糧食安全的源頭。自2021年7月份《種業(yè)振興行動方案》出臺以來，我國種業(yè)創(chuàng)新跑出加速度，創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈深度融合，科研機構(gòu)、企業(yè)、地方正攜手推動中國種業(yè)向育種4.0時代進發(fā)。

創(chuàng)新：從“大海撈針”變“定向撒網(wǎng)”

雪后的楊凌技術(shù)中心試驗基地，頗有幾分冷意。走進國內(nèi)種業(yè)行業(yè)首創(chuàng)的LED無極調(diào)光溫室，不一會兒就熱到脫羽絨服。頂部一排排小燈泡的照射，讓不同生長階段的玉米籠罩在紫紅色的光中。

“他們是根據(jù)玉米生長所需的紅橙光和藍(lán)紫光合成的，可以實現(xiàn)光強動態(tài)調(diào)節(jié)，突破季節(jié)限制。在這個占地12000平方米的溫室里，玉米育種一年可以達(dá)到四到五代的水平，相較傳統(tǒng)育種提速超2.5倍。”先正達(dá)集團中國玉米性狀開發(fā)團隊助理總監(jiān)梅文倩介紹說。

記者注意到，有科研人員正在對溫室內(nèi)移栽的幼苗進行取樣，之后這些樣品將被送往實驗室。育種人員帶上“基因眼鏡”，就可以精準(zhǔn)篩選出潛力性狀好的“優(yōu)等生”，再經(jīng)相較傳統(tǒng)育種少得多的若干輪測試，最終選育出新品種。

這個“基因眼鏡”就是分子檢測。育種，其實就是將作物優(yōu)秀的基因組合到一起的過程。在傳統(tǒng)模式下，育種大多靠“拆盲盒”，需要通過觀察性狀的田間表現(xiàn)，不斷地篩選、組合，周期漫長，且充滿偶然性。但通過分子檢測等新技術(shù)，育種創(chuàng)新變成了一種相對可控、可預(yù)期的過程。

作為國內(nèi)為數(shù)不多具備工廠化、集成化智能育種能力的平臺，楊凌技術(shù)中心的高通量檢測平臺不僅分子檢測能力高、檢測速度也快，單日檢測通量就高達(dá)數(shù)十萬，每年數(shù)據(jù)檢測通量更是達(dá)到了數(shù)千萬。借助分子標(biāo)記技術(shù)，育種人員可以快速準(zhǔn)確地從數(shù)十萬乃至數(shù)百萬材料中篩選出所需基因，而不再單純依賴田間觀察和驗證。

除了上述技術(shù)和設(shè)施，這里的生物育種“黑科技”比比皆是：國內(nèi)轉(zhuǎn)育通量最大、速度最快的生物育種性狀快速整合平臺，每年可實現(xiàn)4～5代的“迭代”能力，遠(yuǎn)超國內(nèi)行業(yè)平均水平，其中的單倍體耦合基因編輯技術(shù)，僅用1～2代便可完成目標(biāo)品種的性狀改良；國內(nèi)最大的單倍體工廠化生產(chǎn)平臺，年產(chǎn)百萬株單倍體苗和數(shù)十萬雙單倍體，可以批量化創(chuàng)制優(yōu)良種質(zhì)，加速育種流程。

融合：從實驗室到田間

一粒良種的誕生，需要科技的力量，也離不開創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的融合支撐。

對此，西北農(nóng)林科技大學(xué)副校長房玉林感受頗深。目前，依托楊凌中心這一平臺，該校與先正達(dá)集團中國正在打造混合式、協(xié)同性農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的新體系。他將這一探索總結(jié)為：以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，以項目合作為牽引，以人才培養(yǎng)為抓手。

將已經(jīng)審定的成熟品種放入先正達(dá)集團中國高通量測試網(wǎng)絡(luò)體系中，進一步評價它的豐產(chǎn)性、適應(yīng)性和商業(yè)化開發(fā)價值；共同研發(fā)成熟性狀的導(dǎo)入和應(yīng)用，合作孵化新品種；進行種質(zhì)資源的聯(lián)合測配，篩選優(yōu)良的組合……從實驗室到田間的育種“高速公路”正一步步打通，更多的科技成果與產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了有效對接。

實踐表明，單打獨斗不行，合作才能共贏。加快完善現(xiàn)代種業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈，促進產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，推進育繁推一體化，這是做強種業(yè)和種企的必由之路。

在我國首個農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)——陜西楊凌，1000多名育種科學(xué)家隊伍、6個種業(yè)創(chuàng)新中心、66個省部級技術(shù)平臺、100多家種業(yè)企業(yè)以及350個試驗示范基地集聚起來，“一區(qū)六中心多基地”的農(nóng)業(yè)科技示范推廣體系形成了巨大的創(chuàng)新動力，打造我國“旱區(qū)種業(yè)硅谷”的步伐日益加快。

在海南三亞的國家南繁科研育種基地和崖州灣科技城里，處處可見科研人員忙碌的身影。先正達(dá)集團中國與海南省種業(yè)實驗室通過揭榜掛帥啟動合作課題20項，打造“企業(yè)出題-院所出智-成果共享-利益反饋”的研發(fā)創(chuàng)新閉環(huán)，構(gòu)建新型企科合作模式。

“這樣的模式不僅讓研發(fā)覆蓋面更廣、效率更快，也節(jié)省了投入。”中國中化先正達(dá)集團中國副總裁、種子業(yè)務(wù)單元總經(jīng)理應(yīng)敏杰告訴記者。

振興：向育種4.0時代進發(fā)

從全面加強種質(zhì)資源保護、到大力推進種業(yè)創(chuàng)新攻關(guān)、再到加快完善現(xiàn)代種業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈等，近年來我國種業(yè)振興行動蹄疾步穩(wěn)。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部副部長鄧小剛?cè)涨氨硎荆骸?023年，我國種業(yè)振興行動取得階段性成效，完成新中國規(guī)模最大的全國農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源普查，新收集種質(zhì)資源53萬多份，轉(zhuǎn)基因玉米大豆產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用試點任務(wù)順利完成。”

其中，具有較強育種能力的育繁推一體化種子企業(yè)表現(xiàn)突出。以中國中化種業(yè)為例，2023年共有121個品種通過國家審定，較2022年提升20%。

數(shù)量更多、性狀更優(yōu)的新品種選育，則為我國糧食增產(chǎn)打下了堅實的基礎(chǔ)。2023年我國糧食產(chǎn)量再創(chuàng)歷史新高，連續(xù)九年穩(wěn)定在1.3萬億斤以上。

種業(yè)振興，引擎在科技。“當(dāng)前，農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家正邁向以生物技術(shù)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)的智能育種4.0時代，但我國育種行業(yè)還普遍處在由雜交育種2.0階段向生物育種3.0階段的過渡期。”應(yīng)敏杰介紹說，4.0時代的關(guān)鍵衡量指標(biāo)還是精準(zhǔn)和效率。

西北農(nóng)林科技大學(xué)玉米育種專家薛吉全在接受記者采訪時表示，隨著《種業(yè)振興行動方案》的實施，當(dāng)前種業(yè)發(fā)展迎來了一次新的機遇。不過，若從種業(yè)科技自立自強的角度來看，當(dāng)前我國在種質(zhì)資源、智能育種技術(shù)、人才等方面還存在不足，未來需在三個方面做好競爭力的提升工作，即種子創(chuàng)新能力、工程化技術(shù)的體系效率以及企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)能力。

據(jù)先正達(dá)集團中國種業(yè)戰(zhàn)略與政府事務(wù)總監(jiān)張曉強介紹，下一步，先正達(dá)集團中國將圍繞研、育、繁、推等重點環(huán)節(jié)，在全國范圍內(nèi)展開布局。以優(yōu)質(zhì)品種產(chǎn)出為核心，以科研為驅(qū)動力，打造五大核心研發(fā)平臺，加速種業(yè)科研能力建設(shè)、平臺打造和成果轉(zhuǎn)化效率，助力中國種業(yè)向育種4.0時代進發(fā)。