中國工程院院士 趙振東

培育小麥突破性新品種
 

      小麥是我國兩大口糧作物之一，全國40%的人口以小麥為主食。2020年我國小麥播種面積3.51億畝，產量2685億斤，產需平衡略有盈余。2021年，受小麥、玉米價格倒掛等因素影響，小麥飼用替代、釀酒制曲明顯增多，產需形勢由寬裕轉為趨緊。

      　　

      種子是農業生產的源頭。在人多、地少、水缺但食物需求持續增長的情況下，確保2022年糧食產量穩定在1.3萬億斤以上，需要用足用好種質資源，培育出更多突破性小麥良種。

      　　

      農業農村部日前印發的《“十四五”全國種植業發展規劃》，提出了到2025年，小麥播種面積保持在3.5億畝以上，產量2800億斤以上。大力發展優質強筋弱筋小麥，持續優化品質結構。圍繞我國小麥種業自主創新現狀、如何用足用好種質資源突破“卡脖子”瓶頸等問題，《瞭望》新聞周刊記者專訪了中國工程院院士，山東省農業科學院作物研究所一級研究員、首席專家趙振東院士。

      　　

中國工程院院士    趙振東

 

      《瞭望》：近年來小麥育種行業發展情況如何？小麥品種種源是否實現了自主可控？

      　　

      趙振東：小麥是我國三大主糧之一。小麥和水稻一樣，在品種種源方面實現了完全自主可控。

      　　

      經過我國小麥育種工作者共同努力，已經育成并推廣了一系列優質、高產、兼抗多抗、抗旱節水等小麥優良新品種，為保障我國糧食安全作出了突出貢獻。

      　　

      我國小麥品種培育大致經歷了抗病穩產、矮化高產、優質高產、高產廣適，到目前的多元化這五個階段，主產區也經歷了8次至9次品種更新換代。我國的小麥育種工作在一年兩熟的生產制度下，利用有限的光、熱、水、土資源，支持和引領小麥生產持續發展，育種水平國際領先，小麥不存在種業安全問題。

      　　

      作為小麥育種工作者，我很自豪的是，我國小麥口糧自給率達到了100%，種子的自主率同樣達到100%，口糧絕對安全，做到了“中國糧主要用中國種”。

      　　

      在基礎理論研究和育種技術創新方面也不斷取得重大突破。山東農業大學教授孔令讓團隊從小麥近緣植物長穗偃麥草中成功克隆出了抗赤霉病基因，已被多家單位用于小麥抗病育種；山東省農業科學院作物研究所研究員李根英團隊在小麥多重基因編輯研究方面取得突破，為小麥定向改良提供了技術支撐；山東省農業科學院與中國農業科學院合作，建立了分子標記輔助選擇的精準育種技術體系，并成功育成了黃淮麥區第一個分子標記新品種濟麥23。

      　　

      科研育種領域的不斷創新突破，鞏固擴大了小麥育種業發展的領先優勢，也增強了我們打好種業翻身仗的信心和實力。同時，我們也需正視國情，在耕地與資源約束條件下，應加強科技研發投入，加快新技術應用，培育突破性新品種，繼續保持我國的小麥種業優勢，保障國家糧食安全。

      　　

      《瞭望》：你目前開展的育種研究，旨在解決哪些問題？已經取得了哪些在生產上具有重要育種價值的研究成果？

      　　

      趙振東：目前我們團隊主要圍繞優質、高產、抗旱節水、氮磷高效、營養特色五個方向開展育種研究，滿足我國小麥生產和人們的不同需求。

      　　

      多年來，我帶領團隊先后培育出了濟南17號小麥、濟麥19、濟麥20、濟麥22和濟麥44等一系列小麥新品種，先后獲得4項國家科技進步獎，在優質、高產小麥品種培育方面取得了一系列突破。尤其是濟麥22，曾連續9年為全國種植面積第一大品種，累計推廣3億多畝，為我國糧食安全作出了突出貢獻。

      近年來，我們新育成的優質強筋小麥品種濟麥44，具有優質、抗病、早熟、高產等突出優點，較好地協調了產量與品質的矛盾，已成為山東省年推廣面積最大的強筋品種，加工品質得到了加工企業的高度認可，可有效替代進口強筋小麥。

      　　

      《瞭望》：我國小麥種業自主創新水平如何？

      　　

      趙振東：當前我國小麥種業自主創新水平不斷提高。
 

      在基礎理論與技術研究方面：在國際上率先完成了高質量小麥A、D基因組精細圖譜繪制，獲得了染色體級別的高質量基因組參考序列，為功能基因組和全基因組選擇育種提供了基礎；普通小麥屬于自花授粉作物，由于遺傳基礎狹窄，致使高產雜交育種研究的難度非常大，尋找雄性不育遺傳資源是攻克這個難關的首要問題。1972年，山西省太谷縣農業技術員高忠麗在田間發現了一株天然雄性不育小麥，后被命名為“太谷核不育小麥”。山東農業大學教授付道林團隊成功克隆了太谷核不育基因，并對其機理進行了探討，為將來實現小麥等作物的雜交制種創造了條件；基因編輯技術也取得了一系列突破性進展。

      　　

▲ 2020年4月14日，安徽省農墾集團龍亢農場小麥育種試驗田， 科研人員在給小麥雜交授粉

      　　

      在新品種培育方面：育成了揚麥158、小偃6號、陜農7859、豫麥18、鄭麥9023、煙農19、濟麥20、濟麥22、矮抗58等9個重大品種，自1978年以來這些品種推廣面積都超過2000萬畝。同時，中農發種業集團股份有限公司、江蘇省大華種業集團有限公司、山東魯研農業良種有限公司等一批小麥育種優勢企業不斷培育壯大。

      　　

      總的來說，在小麥基因組測序、基因克隆、高通量分子標記檢測等方面，我國與歐美發達國家保持同步，部分領域處于領先水平。但整體自主創新水平與發達國家還存在一定差距，主要表現在種質資源的規模化、精準化鑒定不系統，優異關鍵核心基因挖掘數量少；育種核心技術創新不足，育種同質化較為嚴重，派生品種占比較高，原始創新品種少。

      　　

      造成差距的主要原因是：育種規模化、組織化程度低，商業化育種體系不健全。先進育種技術方面我們與發達國家同步，但目前只有“點”的應用，缺少“面”的普及，應盡快促進先進育種技術與常規育種的融合，推動我國小麥育種全面進入3.0時代。

      　　

      《瞭望》：我國小麥育種產業鏈方面還有哪些短板？

      　　

      趙振東：我們在小麥育種方面保持了領先優勢，但從種業產業鏈發展來看，對標現代農業對小麥品種提出的高產穩產、綠色優質、高效安全要求，對標國內外種業先進水平，小麥育種亟待突破的短板主要有兩個：

      　　

      一是種質資源的利用和創新不足。我國種質資源重要性狀的精準鑒定和全基因組水平上的基因型鑒定尚處于起步階段，針對重要性狀的新基因發掘尚未規模化，種質資源轉變為基因資源的道路比較漫長。同時，我們對已有種質資源的鑒定、利用率只有10%左右，種質資源保護體系尚未建立。如何利用好已有的種質資源、為培育突破性新品種提供堅實的科技基礎，未來還有很多工作要做。

      　　

      二是現代育種技術與常規育種技術尚未充分融合。當前，世界種業正迎來以基因編輯、人工智能等技術融合發展為標志的新一輪科技革命。種業發達國家育種手段已實現常規育種、生物技術和信息化技術的融合，而我們仍處在以雜交選育為主的常規育種階段。基礎理論和原始技術創新落后，原創性的基因編輯技術缺乏，商業化全基因組分子標記開發和實用化分子育種技術應用較少，育種大數據分析、信息化以及相關系統開發與應用規模小。研究多、論文多，育種應用少。這些成為了我們育成更多突破性小麥品種的制約因素。

      　　

育出更多突破性良種
 

      《瞭望》：要用好種質資源，你對挖掘小麥種質資源中的抗逆、高產等優質基因有何建議？

      　　

      趙振東：種子是農業的“芯片”，種質資源是芯片中的“硅片”。農作物種質資源是農業科技原始創新和現代種業發展的物質基礎。種源的安全和自主可控，核心在于對自主知識產權基因的掌控。
 

      我國目前保存的種質資源位居全球第二，但對其特性的精準鑒定和利用不足。今后我們應加強對核心種質資源的精準鑒定和創新利用，從核心種質中挖掘出抗逆、高產等優質基因，并形成具有自主知識產權的專利產品加以保護，從而在種業自主創新上擁有話語權。

      　　

      目前，我們正在利用多項新技術開展遠緣雜交，比如在國際上率先開展小麥與小冰麥雜交，育成了普冰系列小麥，正在推廣利用。我們非常期待能創新出像小偃6號、矮孟牛之類的骨干親本，從而育出突破性品種。

      　　

      《瞭望》：面向現代農業對種質資源提出的新要求，在育種觀念方面需要做出哪些轉變？

      　　

      趙振東：作物育種觀念方面，我們正在從“地適應作物”到“作物適應地”的轉變。過去，不少審定的小麥品種屬于傳統的高肥水類型，資源消耗量大。如今，我們小麥科研工作者也培育出了一系列抗旱節水耐鹽堿的小麥品種，在中輕度鹽堿地上表現不錯。下一步，我們還將加強這方面資源的搜集、篩選和利用，培育出適應鹽堿地種植的品種，為鹽堿地綜合利用提供品種支持。

      　　

      近年來，氣候復雜多變。為應對氣候變化，在育種方面，我們應更加注重品種的穩產、節水、抗旱、抗穗發芽、抗倒春寒能力，培育出政府愿意推、企業愿意賣、農民愿意種的放心好品種。

      　　

      《瞭望》：保持小麥品種競爭優勢，你建議國家優先啟動的攻關任務有哪些？

      　　

      趙振東：打好種業翻身仗，是一個綜合性的系統工程。在加快啟動實施種源“卡脖子”技術攻關時，建議優先啟動突破性優良品種培育工程、種質資源的創新利用及功能性基因的克隆與保護工作。

      　　

      在新品種培育方面，我認為需要注重“四個并重”：產量與效益并重、高產與優質并重、生產與生態并重、資源環境與綠色并重。

      　　

      同時，以高產優質綠色可持續思路為引導，嘗試建立高端引領的品質改良路線。尤其是在品質改良方面，應注重優質與高產的協調、優質與抗病的協調。可以實施良種聯合攻關行動，構建“企業+科研+推廣”三位一體的良種聯合攻關機制，圍繞主要農作物和特色作物，堅持以市場為導向，瞄準現代農業生產關鍵需求，統籌利用種質創制、品種選育、試驗測試、展示評價、示范推廣等多方資源優勢；逐步突破限制品種的光、熱、水、肥、土等關鍵核心技術問題，盡快篩選推廣一批滿足市場迫切需求的突破性新品種。

      　　

      此外，培育壯大種業企業，實現高端引領的產業化發展。可以遴選發展后勁足的創新型企業，建設一批商業化育種中心，強化提升企業自主創新能力，加快創新成果轉化和生物育種技術產業化應用；支持企業與科研院所緊密合作，推動育種人才、技術、資源等創新要素向企業聚集；扶持優勢種業企業，改善基礎設施和裝備條件，提升種子生產加工能力；加大種業知識產權保護力度和良種推廣補貼力度，為種業創新發展營造良好環境；以高端引領為抓手，加強高端品牌建設，落實優質優價、按質論價，促進高端品牌的產業化發展。
 

      來源：《瞭望》2022年第8期