我國是農作物生產大國和農業用種大國，種業已經發展成為我國基礎性、戰略性核心產業，是保障國家糧食安全，推動農業穩定可持續發展的根本保證。2021年中央一號文件再次強調了我國種業發展的緊迫性和必要性，提出了“打贏種業翻身仗”的目標要求，對種業實現跨越發展提出了時間表和路線圖。谷子又稱為粟，是我國傳統的糧飼兼用作物，具有抗旱耐瘠薄、營養豐富、保健功能突出等特點，是民眾膳食結構改善和種植業結構調整的主體作物。谷子起源于我國的黃河流域，馴化栽培歷史上萬年，種質資源保有量大且多態性豐富，是中華農耕文明發展的重要載體之一。隨著國家“鄉村振興”戰略的持續深入實施，谷子作為作物多樣性發展和中小作物的代表，在滿足人民膳食健康需求以及推動種業科技進步方面發揮著越來越重要的作用。

 

 

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      新中國成立初期，我國谷子的播種面積為980萬hm²（1.47億畝），是僅次于水稻和小麥的第三大糧食作物，目前全國谷子年度播種面積133.3萬~140.0萬hm²（2000萬~2100萬畝），總產量520萬t左右。谷子種植主要分布在華北、東北和西北的干旱半干旱區域，是旱作綠色農業的主栽作物，種植面積較大的省是內蒙古、山西和河北，這3個省合起來的種植面積占全國的60%左右。近10年來，隨著農業合作社等新型經營主體的發展，谷子生產以大戶生產方式進行組織，形成了多個谷子優勢產區，其中以內蒙古東部的赤峰，遼寧西部的朝陽和吉林省西部的四平、松源等地構成的谷子產區播種面積和產能最大。

 

      ?1.1 我國谷子種質資源豐富

 

      我國是谷子的起源國，遺傳資源豐富，從20世紀50年代開始，經過3次全國性系統地資源收集，目前保有谷子種質資源28915份，占世界谷子資源總量的70%。但我國谷子資源在不同省份之間的分布極不平衡，山西、河北、河南和山東的資源數量占總數量70%左右，南方省份的資源數量很少，尤其東南地區的浙江和福建等省份，在國家種質庫中的谷子資源數量很少，甚至沒有。豐富多樣的谷子資源為我國谷子遺傳育種基礎研究和種業創新提供了堅實的基礎。

 

      ?1.2 谷子遺傳育種持續發展

 

      科學的谷子遺傳育種工作可以追溯至20世紀30-40年代，金陵大學、河南大學、燕京作物改良試驗場等單位確立了青狗尾草是谷子的野生祖先，通過系統育種先后育成并推廣了燕京811等谷子品種。20世紀50-70年代育種方法主要是系統選擇，從80年代開始雜交育種逐漸成為主流，而且隨著國外資源六十日的引進和利用，夏谷的倒伏問題得到解決，育成了豫谷1號等產量和品質都顯著提高的新品種。春谷也育成了晉谷21和昭谷1等主推品種。進入21世紀后，矮稈骨干親本矮88的創制和育種利用，在全國多個生態區實現株高的顯著降低，衍生品種已達100多個，基本解決了谷子倒伏和不適應機械化作業的問題。在雜種優勢利用方面，雖然20世紀70年代已培育出高度雄性不育系蒜系28，但直到21世紀初，隨著抗除草劑谷子種質的創新，才實現了谷子雜交種的真正生產利用。2001-2015年全國農業技術推廣服務中心組織國家谷子區域試驗，對這個時期培育的谷子品種產量、適應性和品質進行綜合鑒定，積累這個時期谷子育成品種產量和農藝性狀表現的基礎數據，株高降低、抗除草劑、適宜機械化輕簡栽培是這個階段谷子育種的特點。這個時期育成的廣適性高產優質品種豫谷18，不僅產量高、米質優，而且打破了谷子生態區的限制，具有廣泛的適應性，在華北、東北和西北三大生態區均表現突出。據國家谷子高粱產業技術體系統計，谷子育種的進步使其產量潛力由原來平均4500kg/hm²提升到7500kg/hm²左右，為谷子種業持續發展打下了基礎。

 

 

      ?1.3 谷子基礎研究國際領先

 

      在種業基礎研究方面，我國率先在國際上完成了谷子基因組的測序，構建了國際上第一個谷子基因組單倍型圖譜和關聯分析群體，發掘出一批谷子重要性狀相關的基因位點，率先構建了高效的遺傳轉化體系，轉化效率是國外發達國家同類研究機構的3倍以上，構建了核心種質和突變體庫，形成了較為完善的谷子功能基因發掘和基因編輯育種平臺，發起并組織了首屆國際谷子遺傳學大會，提出并促進谷子成為功能基因研究的模式作物，這些研究工作使谷子這一傳統作物煥發出新的青春，使我國的谷子遺傳育種研究保持國際領先地位。

 

      ?1.4 谷子種業發展情況

 

      20世紀50-70年代谷子生產依賴于農民自留品種，谷子沒有種業。改革開放初期的80-90年代，盡管谷子育種有了長足進步，以豫谷1號、昭谷1號和晉谷21為代表的一系列品種培育成功，產量水平得到顯著提高，雖也有一定的種子經營，但自留種仍很普遍，谷子種業發展處于萌芽階段。從21世紀初開始，隨著抗拿捕凈（烯禾啶）除草劑谷子新品種的培育成功，以抗除草劑谷子品種為核心的谷子種業開始形成，同時谷子雜種優勢在生產上得以成功應用，基于雜交種種子生產的種子企業也隨之形成并發展壯大。2000年《種子法》頒布實施之后，谷子種業發展開始進入商業化時期，經過20年發展谷子種業體系基本形成。經國家谷子高粱產業技術體系2021年調查統計，全國進行谷子種子經營的種子公司150多家，其中河北19家、山西33家、內蒙古26家、遼寧17家、吉林20家，是谷子種業的核心力量。河北巡天種業新技術有限責任公司以雜交種為經營主體，利潤顯著提升，成為了我國谷子種業的龍頭企業；河北東昌種業有限公司則在抗除草劑谷子新品種經營上創立了品牌，也發展成為谷子種子經營的龍頭企業；內蒙古蒙龍種業科技有限公司、內蒙古禾為貴種業有限公司、內蒙古利禾農業科技發展有限公司等一批以谷子種子生產和經營為主體的企業在市場中確立了地位，谷子種業體系初步形成，為谷子種業的高效商業化發展奠定了基礎。2015年《種子法》修訂后，谷子品種施行登記制度，建立了相關的制度和程序。2019年李榮德等對谷子品種施行登記制度后的管理工作進行了總結性梳理，提出了優化建議。截至2021年8月底，我國完成登記的谷子新品種497個，從登記單位看，企業登記238個，占47.9%，科研單位登記259個，占52.1%；從品種類型看，常規品種448個，占90.1%，雜交品種49個，占9.9% ；抗除草劑品種179個，占37.4%，其中常規品種130個，占常規品種登記總數的29.1%，49個雜交種均為抗除草劑品種（資料來源：全國農業技術服務推廣中心作物品種登記網站信息）。谷子種業發展迎來了蓬勃發展期。

 

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      盡管我國谷子種業發展迅速，但與發展更好的大作物及國外先進水平相比還面臨著很多問題，主要體現在以下幾個方面。

 

 

 

      ?2.1 種質資源的世界覆蓋度差，種質資源精準鑒定評價未開展，具有重大應用價值的種質嚴重缺乏

 

      雖然我國谷子資源數量在全世界最多，但主要是我國自己的，且主要是農家品種，近緣野生種和國外資源的數量很少，國內一些非谷子主產區省份的資源數量也有限，如福建和浙江等省區。我國谷子種質資源表型和基因型精準鑒定評價仍處于起步階段，表型精準鑒定規模小、系統性不足，基因型精準鑒定缺乏針對性、不能覆蓋全基因組，庫存資源基本上未經過深度鑒定。株型緊湊耐密植的中矮稈材料、灌漿后期快脫水材料、跨生態區廣泛適應的材料、品質和產量相協調的材料等具有重大育種應用前景的種質極度缺乏。

 

      ?2.2 生物育種關鍵技術與大作物和世界發達國家差距巨大，仍需大發展

 

      盡管我國在谷子基因組測序、重測序、遺傳轉化和基因編輯等方面取得了一定成績，但谷子是中小作物，研究力量和經費嚴重不足，研究積淀薄弱。如水稻、玉米等大作物已經普遍實現的分子標記輔助育種，由于谷子關鍵性狀遺傳解析相關研究的缺乏，僅處在起始階段，外源基因轉化效率和基因編輯的效率仍然很低，且局限在少數幾個模式品種上，全基因組選擇、分子設計和人工智能育種等新興交叉領域技術研發原始創新基本沒有開展，這將嚴重影響谷子種業創新的后續深入發展。

 

      ?2.3 新品種同質化嚴重，雜交種的利用形式單一，真正有創新的突破性品種缺乏

 

      自2018年開始谷子品種登記以來，登記的品種數量已達497個，品種的數量呈現井噴式增加，這一點和同期其他作物類似。但這些品種間差異極小，同質化嚴重，夏谷區基本是對豫谷18的改良，在株型、產量潛力和米質上均沒有新的突破。在谷子雜種優勢利用方面，目前所有的雜交種均是利用20世紀70年代創制的蒜系28的高度雄性不育基因，所生產的雜交種種子是包括雜交種和母本不育系的混池，不育系繁種產量低且容易生物學混雜，谷子雜種優勢利用急需開辟新的途徑，或者改良現在的繁種制種方式。

 

      ?2.4 種業企業育種剛剛起步，商業化育種和原始創新的能力尚待提高

 

      過去的谷子遺傳育種一直由科研單位承擔，谷子的商業化育種只是近幾年才有的，而且僅局限在很少的幾家公司。這些企業研發投入不足，創新能力有限，競爭力弱；標準化、程序化、信息化、規模化的商業育種體系尚未建立。同時，企業以出品種為目標，對種業原始創新的種質創新和技術創新完全不重視，這也將限制谷子種業的長期健康發展和產業技術水平的高質量提升。

 

      ?2.5 谷子品種登記的管理制度有待完善，品種權保護應該加強

 

      谷子屬中小作物，目前品種管理實施登記制度。該制度所要求的DUS測試指標等，申請者均可自己完成，且登記并未要求進行DNA指紋檢測和數據庫同質品種比對等工作，使得品種登記門檻很低，造成品種數量的井噴和品種真實性的不確定，也為套牌種子提供了方便之門。

 

 

      ?3.1 穩定的財政支持是谷子種業長久高水平發展的關鍵

 

      近10年來谷子種業之所以快速發展，主要得益于在優質品種的產業化開發、抗除草劑品種和雜種優勢利用等方面的育種成就，這些絕大部分是國家谷子高粱產業技術體系取得的。谷子是中小作物，很難拿到國家大項目的穩定支持，而現代農業產業技術體系給谷子育種創新提供了穩定的長期支持，保證了谷子遺傳育種的穩定開展。企業是未來的創新主體，但目前就谷子等中小作物而言，遺傳育種創新的主要力量和科研積累仍在科研單位，應從政策上鼓勵科企聯合，促進谷子育種人員向企業流動。加強政策扶持與財政投入，促進知識產權保護從品種層面上升到基因層面，提高優勢種質資源收集、保護與利用水平。加強種業基礎設施建設，加大種質資源保護與發掘、關鍵核心技術創新、突破性品種選育研究投入。

 

      ?3.2 加強谷子育種急需的種質創新和關鍵核心育種技術研發

 

      我國谷子資源雖然數量巨大，但對世界產區的覆蓋度低，且沒有野生資源的收集和研究，在做好這兩方面資源征集的同時，加強國內外優異谷子種質資源的收集保護、鑒定評價，規模化發掘、精準鑒定、創制具有重要育種價值的材料，特別是中矮稈緊湊株型、后期籽粒和植株快脫水、食味品質優質和廣泛適應性等；加強谷子的育種基礎研究，包括重要功能基因分析、優異單倍型發掘、分子標記開發，以及基因編輯、合成生物學、全基因組選擇、智能設計育種等關鍵核心技術原始創新，實現傳統育種技術與現代生物技術的結合，保持我國谷子遺傳育種技術領先優勢。

 

      ?3.3 加強科企聯合和育種聯合攻關，實施實質性派生品種制度

 

      大作物水稻種業實施的種業權益改革和實質性派生品種制度，為其他作物提供了很好的榜樣，相關改革和制度可以促進種業企業與科研、高校等研究機構合作，科研人員到企業兼職增加，有效促進科企平臺共建、成果共享，促進人才流動和成果轉化，提升企業創新能力。在品種管理上推進谷子等小作物實質性派生品種制度，遺傳相似系數大于92%且其原始品種已獲得植物新品種權保護的品種，則實質性派生品種育成單位向原始品種權利人分享獲益分成。

 

      ?3.4 完善谷子等中小作物品種管理的登記制度，建立登記品種DNA指紋庫，切實保護原始創新技術成果

 

      谷子育種材料、優異種質及新品種知識產權的保護力度不夠，尚未建立起市場認可的多元化的品種鑒定試驗及DUS測試體系，品種登記后的評價機制缺乏，沒有形成谷子DNA指紋及分子身份證標準，直接導致種業市場監管難度大，品種趨同現象及套牌侵權問題嚴重，極大影響了育種者的積極性和種子企業的利益，影響了種業的健康發展。為了規范種業市場，避免品種雷同和套牌經營，最為有效快捷的途徑就是建立品種的分子指紋數據庫，并形成相應的國家標準，在品種登記、品種權申請等環節進行監測，對市場流通銷售的種子進行檢查，杜絕侵權套牌現象的發生。李榮德等也提出了關于對登記品種加強管理的類似建議。谷子種業依托原始創新實現了種業發展從“0到1”的突破，可以預見，不久的將來，通過繼續深入開展原始創新研究，在關鍵技術環節實現更多的技術突破，加強品種管理，必將推動谷子種業繼續做大做強，實現產業水平和技術能力的快速提升，為保證我國人民的膳食健康作出積極的貢獻。（參考文獻略）

 

      ★本文來自《育種創新造就谷子種業新發展》（點擊題目查看全文）

 

      ★作者：刁現民

 

      ★單位：中國農業科學院作物科學研究所

 

      ★刊于《中國種業》2022年第4期4-7頁 轉載請注明