中國育種研究和種子產業面臨著嚴峻的危機和挑戰。目前，國外品種已經占領了中國相當大的市場份額，并由園藝作物向大宗糧食作物拓展，有的品種已被壟斷。資料顯示，國外種子占據了中國90%的玉米、95%的甜菜、65%的向日葵和大部分高端蔬菜、花卉種子市場份額。根據《國家糧食安全中長期規劃綱要（2008年至2020年）》的要求，2020年糧食畝產要達350公斤。2009年中國糧食畝產325公斤，要實現規劃目標，畝產年均需增長約2.27公斤。在耕地不斷減少、水資源約束日益加劇、自然災害和生物災害影響不斷加大的背景下，實現糧食增產目標的關鍵在于種子改良，提高種業發展整體水平。
然而，現實的情況是，根據不同作物種類，中國植物分子遺傳育種研究水平與國際先進水平相差10年到30年。分子育種在產業化方面也處在相對低的發展水平。因此，中國分子遺傳育種要走出目前的困境，需要做大量具體細致的工作。
分子生物技術育種優勢顯著
過去，人們依靠傳統育種方法獲取作物新品種，其根據選擇的特性確定植物親本，然后通過雜交、回交或者直系篩選程序來完成。傳統育種方法存在著極大的盲目性、經驗性、不確定因素和長周期的問題。
目前，世界遺傳育種研究已從傳統的常規育種技術進入依靠生物技術育種階段。科學家已從單個基因的測序轉為有計劃、大規模地檢測水稻等重要生物體的基因圖譜，全世界已有6000多項農作物方面的生物技術研究成果進入田間試驗。所有這些都表明，未來世界種子產業競爭的焦點主要是生物技術，尤其是DNA（脫氧核糖核酸）標記輔助育種和基因工程。生物技術向人類展示了種業的巨大發展潛力，創造著農業革命的未來。許多發達國家已明確提出了“向生物技術要產量”的口號。
植物的分子遺傳育種可謂系統的分子生物學工程，它是植物細胞學、植物生理學、傳統分子生物學、生物統計學以及傳統遺傳育種的綜合體，是高通量分子遺傳育種和傳統遺傳育種相結合的系統工程。分子育種簡單地說就是在作物育種領域應用分子生物學技術，其可概括為數量性狀位點圖譜（QTL mapping）或基因測序發現特殊基因位點（gene discovery）、分子標記輔助育種（marker-assisted selection）、基因組篩選（genomic selection）以及基因工程（genetic engineering）幾個部分。
要實現作物分子遺傳育種的目標，首要任務是了解選擇群體細胞的生理生化特性以及與之相對應的表型現象，也就是要確定植物群體實際基因或基因片段的表達與表型現象的內在關聯程度。而這種關系的確立過程即是獲得基因表達的數量性狀位點圖譜或相關圖譜的過程。為獲得數量性狀位點圖譜，需要經過選擇那些遺傳上有著明顯分離的作物親本品系、獲取能夠區別不同品系的基因標記、借助先進的第二代測序技術進行DNA測序和利用統計技術確定可用來預測作物特性表現型的DNA標記。
確定預測作物特性表現型的DNA標記后，人們便可用此DNA標記進行相關特性的育種選擇，即作物育種的標記輔助選育。這種選育過程相對于傳統的表現型篩選要簡單，它可以為我們節約大量的時間、精力和資源。這種選育過程的優勢表現在人們能在苗期進行選擇以及可以進行單株選擇。
分子水平植物遺傳育種的實施可幫助人們在最短的時間里實現下列目標：1.大大縮短半野生群體轉化為商業用新作物品種的時間和空間；2.讓現存的作物品種盡快適應新的環境壓力，如抗病蟲害，以及滿足人們對其營養成分和形態學的需求；3.迅速地讓那些來自相同種類的野生家系的、有價值的特性載入到現存作物中去；4.容許植物育種家直接操作那些高度復雜的植物特性，如雜種優勢和花卉類特性;5.能夠對那些常常被忽略的孤生作物，如小米、山藥、根類和塊莖類作物等進行有效的遺傳選育。
建立高通量分子遺傳育種技術平臺
中國迫切需要建立多個大規模、高效率的分子遺傳育種技術服務平臺。這個服務平臺應該由國家統籌建立，實行企業化管理。引進和吸收國際先進的技術和設備（包括第二代和第三代測序技術設備，可進行全自動化用于單株篩選培育的溫室設備等），并建有能進行常規育種的繁育基地。這個平臺的建立應該能夠為植物遺傳育種科研機構和種子企業等，根據不同作物、品種、品系以及相對應的特性，提供全方位高通量分子遺傳育種服務。這些服務包括：基因標記物的篩選、標記親本篩選、高通量測序以及與之對應的作物分子遺傳育種項目、高統量分子標記輔助育種、遺傳數據分析、種質基因庫的建立、品種親本篩選、種子品質鑒定和常規的品種比較試驗等。除此之外，企業本身還能夠承擔國家重大科研項目。
這種高科技服務平臺的建立，能夠有效地利用現有的與農業生物技術研究相關的以及已經建立起來的與傳統植物遺傳育種有關的人才和技術設施，同時有能力滿足中國制種業在高科技生物制種方面的需求，從某種程度上解決目前中國種業至今不具備高科技研發能力的問題。采取企業化的管理機制，如果操作得當，有國家政策層面上的支持，3年至5年內完全有可能達到上市企業的水平。
農業的作物分子遺傳育種是一個系統工程，其重要性和社會影響力絕不亞于航空航天工程。考慮到中國的實際情況，有必要成立一個國家級別的作物遺傳育種專家委員會，其由中國科技部、農業部和農科院牽頭，組織國內外從事作物分子遺傳學研究的專家組成專家委員會，針對中國現有的主要農作物（大約300種），逐個就目前該種作物相關的分子遺傳育種水平進行調研，針對不同作物種類，提出未來5年至10年分子遺傳育種的詳細規劃，并擬定出詳細的系統研究方向、策略和研究方案；同時根據不同作物種類及其重要的篩選特性，推選出適合中國國情的分子遺傳育種專項課題，通過類似于國家863計劃的形式，在全國范圍內實行競爭申請項目課題，由專家委員會在整個課題實行過程中監督指導具體課題的執行和落實情況。
分子生物育種高通量技術是關鍵
確定正確的發展方向需基于中國國情和世界種業發展趨勢。當今中國種業最重要的和首要的發展方向是對傳統育種技術進行改造，利用生物技術向傳統育種技術進行滲透，提高農作物的育種效率，向以生物技術為代表的高新育種技術轉變。傳統的品種間雜交選育新品種周期較長、效率較低，以生物技術為代表的高新技術與傳統的育種技術相結合，則可以快捷高效地培育農作物新品種，因此，實施常規育種和生物技術育種相結合的科技創新戰略，可逐步提高中國種業的科技含量。建立不同作物種類的分子水平的種植資源庫，把高科技分子育種技術以及分子水平的親本選育和種質鑒定貫穿到我們種業發展的各個環節中去，將是種業今天和未來發展最重要的方向和目的。
分子育種儀器設備的自動化操作是實施農業高通量作物分子育種的基本保證。然而，實現高通量作物分子育種必須有能力在高通量的前提下對不同作物種類提取和分離高純度DNA/RNA，以實現在苗期短的生長期限內對單株進行選育的可能。這也是中國目前實施農業高通量分子育種的技術瓶頸。與此同時，中國科研機構技術不全面，與農業有關的科研機構分散和多為小型試驗室，這些造成了中國目前分子水平育種技術落后，基礎研究水平低的情況。即使有些已經鑒定的基因標記和數量性狀位點圖譜也因為不理想，而無法直接應用于分子標記輔助育種實現。
培訓、培養和引進分子遺傳育種人才
當今世界作物育種業甚至世界農業競爭的焦點就是科學技術和掌握科學技術的人才。誰抓住了技術和人才，誰就在競爭中占據了主動。近年來，中央和地方政府出臺了一系列引進高科技項目和人才的計劃，并從過去的“招商引資”轉變為今天的“招才引智”。但是，在不少各地高科技項目和人才招聘活動中，很難找到與農業生物技術有關的人才和項目。這種現象也許意味著在農業生物技術領域，中國缺乏能讓生物技術人才施展才華的技術平臺。
中國農業分子生物學家黎裕等專家分析了中國分子遺傳育種存在的問題，認為中國作物分子育種新技術新方法創新能力弱、分子育種高效化和規模化沒有得到根本解決，以及分子手段與傳統育種技術尚需有機結合。然而，或許存在另外一個問題，那就是中國缺乏農業分子遺傳育種方面的系統設計師。正如一家想成功開發出具有市場潛力計算機軟件的公司，重要的不是公司有多少計算機軟件工程師，而是需要有一個具有市場觀念、能進行全方位思維的系統軟件設計師。
中國有大約1萬種農作物，它們橫跨農業、畜牧業、園藝和林業，其中主要農作物不下300種。在未來5年到10年里，為滿足不同種類不同特性分子生物學研究和產業開發對專業人員的需求，估計不同層次的從事農業分子遺傳育種和產業開發的技術人才需求量不低于50萬。如果把它看作是一個新興的產業鏈的重要環節，那么建立技術平臺，引進和吸引人才參與高通量分子作物遺傳育種，改造傳統育種人才和培訓未來人才將成為我們人才戰略不可或缺的重要步驟。
雖然中國的種業發展面臨著諸多問題，但是無論是產業結構、科研和產業脫節的問題，還是市場管理等方面的問題，都可以通過政策、管理模式和市場模式加以調整，以適合和達到符合中國國情并具有國際競爭的能力。然而，唯有在作物育種高科技方面，如果沒有前期的基礎研究，根本就談不上后來的分子水平DNA標記輔助育種，以及生產出具有國際競爭力的作物品種和品種品質。截止到2010年的統計，中國科研工作者共定位與不同作物以及與不同性狀相關的基因總共不到1000個; 而美國僅小麥遺傳連鎖圖定位的標記和基因就超過3000個、玉米4500個。因此，加強和落實中國在作物分子遺傳育種方面的基礎性研究是未來提高中國種業發展中最為重要步驟和方向。無疑，現代高通量的第二代測序技術和正在發展的第三代測序技術以及它們在農作物方面的應用將是快捷和經濟有效的育種技術手段。我們相信，只要政策到位、方法得當，中國有能力在基礎研究方面達到國際水平，為中國在種業高科技品種選育提供堅實的基礎。
（本報駐美國記者毛黎供稿）
