“糧食安全是國家重大戰略需求，生物育種是支撐這一戰略的核心科技。”
“我們國家2024年糧(liang)食產量超過1.4萬億(yi)斤(jin)，但糧(liang)食進口量卻遠超1.58億(yi)噸，對(dui)外依存(cun)度達19%。”
“只有構(gou)建(jian)起產學研(yan)用深(shen)度融合、上(shang)中下游無(wu)縫銜接的(de)創新生態，才(cai)能將我(wo)國(guo)在基礎研(yan)究(jiu)和基因挖掘上(shang)的(de)領先優勢(shi)，徹底(di)轉(zhuan)化(hua)為(wei)保(bao)障國(guo)家(jia)糧食安(an)全的(de)產業勝(sheng)勢(shi)，最終(zhong)實現(xian)種業科技自(zi)立自(zi)強。”
日前，在第十七屆中國國際種業博覽會暨第二十二屆全國種子信息交流(liu)與產(chan)品交易會(hui)上，中國(guo)(guo)工程院(yuan)院(yuan)士萬建民作(zuo)報告剖析(xi)我國(guo)(guo)糧(liang)食生(sheng)產(chan)現(xian)狀(zhuang)，從需求(qiu)與挑(tiao)戰、最新(xin)科研進展、未來發展方向三大(da)方面(mian)，系統梳(shu)理了我國(guo)(guo)生(sheng)物育種(zhong)的現(xian)狀(zhuang)與前景(jing)。
需求與挑戰
糧食安全面臨三重壓力
萬(wan)建民指出(chu)，目前我國糧(liang)食(shi)安(an)全仍面臨(lin)數量、質量、營養三重保障的挑戰。
在“量”的層面，盡管產量穩(wen)定(ding)在1.4萬億斤(jin)以上，但需求持續增長，進口依賴度居高不下。
在“質(zhi)”的層面，我(wo)國(guo)農產品優質(zhi)率僅約30%，“隱性饑餓”如缺鐵性貧(pin)血、高血壓(ya)、微量(liang)元素缺乏等問題，正對國(guo)民健(jian)康構成嚴峻(jun)挑(tiao)戰。
在(zai)“資源與環境”層(ceng)面，我國化肥農藥使用(yong)量遠超發(fa)達國家，推動(dong)育(yu)種向“減投減損”方(fang)向轉型(xing)迫(po)在(zai)眉睫。
此外，國際競爭態勢也不容樂觀。萬建民指出，全球前五大種業公司占據60%以上市場份額，其中拜爾、科迪華等企業控制著全球90%的轉基因知識產權。“我國在基因(yin)編輯等核心(xin)技術的核心(xin)專利(li)上(shang)，仍受制于人。”
最新進展
資源鑒定、品種培育等多項技術實現突破
面對挑戰，我(wo)國(guo)在生(sheng)物育種領域持續攻關。
種質資源精準鑒定已(yi)完成36萬份(fen)基因(yin)型鑒定。
“十三五”期間，我國完成1.7萬份種質資源精準鑒定；“十四五”至今已完成1.8萬份。在全國庫存的58萬份資源中，已有36萬份完成全基因組基因型鑒定，玉米庫存資源已全部完成(cheng)。
“表型鑒定雖難度更大，但也已完成8.5萬份。這些資源已通過各類展示會向企業和科研單位開放，推動了一批抗病、抗逆、優質資源的廣泛應用。”萬建民介紹，種植密度是大豆單產(chan)提(ti)升(sheng)的關(guan)鍵限制因素。目前，團隊已篩選出“合豆(dou)118”“蒙豆(dou)228”等(deng)耐密植(zhi)資源，為提(ti)升(sheng)國產(chan)大豆(dou)單產(chan)奠定(ding)基礎。
; 基(ji)因資源挖掘從(cong)“逐個克(ke)隆”到“智能規模(mo)化”。
從孟德爾遺傳(chuan)學，到分子標記定位，再到全基因(yin)組關聯(lian)分析(xi)、泛基因(yin)組學，基因(yin)挖掘(jue)技術如今已進(jin)入“AI+大數據(ju)”驅動的高效時(shi)代。
“以往(wang)一(yi)個科學(xue)家(jia)一(yi)輩子(zi)可(ke)能只克隆(long)一(yi)個基(ji)因(yin)，如今一(yi)個研究生在攻讀學(xue)位(wei)期間就能克隆(long)1-2個基(ji)因(yin)。”萬建民表示，目(mu)前我國在產量(liang)、品質、抗病、耐逆、資源高效利(li)用等方(fang)面已(yi)克隆(long)大量(liang)基(ji)因(yin)，基(ji)礎(chu)研究水平已(yi)躍居世界前列。
基因編輯、全基因組選(xuan)擇、AI設(she)計并(bing)進。
; 育種技術體系(xi)不斷(duan)完善。在(zai)基(ji)因編輯方(fang)面，我國已突破遺(yi)傳轉化體系(xi)依賴(lai)(lai)，建(jian)立了不依賴(lai)(lai)組培(pei)的遺(yi)傳轉化系(xi)統，并在(zai)底盤工具酶(mei)如CRISPR-Cas12j等方(fang)向取得系(xi)列突破，其中(zhong)基(ji)于DNA邊界工具酶(mei)的發現處于國際領(ling)先(xian)位(wei)置。
; 在全基(ji)因組選(xuan)擇(ze)方(fang)面，我國(guo)雖與跨國(guo)企業仍有(you)差距，但算法已取(qu)得突破，工(gong)程(cheng)化育(yu)種體系初步建成(cheng)。
在(zai)人工智能育種方面(mian)，我(wo)國(guo)正迎頭(tou)趕上(shang)。中國(guo)科學院徐超(chao)團(tuan)隊開發(fa)的G2智能育種機器(qi)人系(xi)統，相關工作已(yi)在(zai)《Science》發(fa)表(biao)，代(dai)表(biao)我(wo)國(guo)在(zai)AI設計育種領域取得重要(yao)突破(po)。
一批突破性(xing)品種已進入示范推廣階(jie)段。
水稻：超高產(chan)綠(lv)色水(shui)稻、耐鹽堿(jian)水(shui)稻、早熟水(shui)稻；
小麥：揚麥53聚(ju)合4個抗赤霉病基(ji)因，實現高(gao)(gao)抗與(yu)高(gao)(gao)產兼顧(gu)；
玉米：東科1188、中單1130等(deng)新品種(zhong)，以(yi)及(ji)抗蟲耐除草劑品種(zhong)如鐵(tie)391K、京(jing)科968D等(deng)；
大豆(dou)：中黃203、鐵豆(dou)124等(deng)品種單產(chan)提升(sheng)10%以上，含油量達22%，“大豆(dou)單產(chan)提升(sheng)已進入黎明前夕(xi)”；
油菜：中(zhong)油雜501、華油雜158R等品種在含油量與產量上同步提升。
未來展望
構建全鏈條創新體系，推動生物育種產業化
“我國生(sheng)物育(yu)種正邁向一(yi)個多(duo)學(xue)科(ke)深度(du)融(rong)合、智能(neng)化技術(shu)主(zhu)導(dao)、全鏈條系(xi)統整合的新(xin)階段(duan)。”萬建民系(xi)統性地展望了(le)四大發展趨勢與一(yi)項(xiang)核心任務(wu)，為行業發展描繪出清晰(xi)的路線(xian)圖。
基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)的(de)(de)應用(yong)導向(xiang)將更(geng)為突出。以往存在的(de)(de)“做(zuo)基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)的(de)(de)不關(guan)心育種，做(zuo)育種的(de)(de)不關(guan)注基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)”的(de)(de)脫(tuo)節(jie)現(xian)象正在被打破(po)。未(wei)來(lai)，基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)將更(geng)加緊密地面(mian)向(xiang)育種實踐中(zhong)的(de)(de)關(guan)鍵(jian)難題展(zhan)開。其(qi)中(zhong)，對中(zhong)央信號通路（如光(guang)周期、激素調控）的(de)(de)解析(xi)，以及(ji)作(zuo)物如何響應高溫、干旱、病蟲害等(deng)環境脅迫的(de)(de)分子(zi)機制，將成為重點研(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)方向(xiang)，為設計更(geng)具韌性的(de)(de)智(zhi)能品種提供理論基(ji)石。
多學科交叉融(rong)合將引領育種(zhong)(zhong)技(ji)術(shu)的(de)快(kuai)速迭(die)代。 “生(sheng)物技(ji)術(shu)（BT）+信息(xi)技(ji)術(shu)（IT）+人工(gong)智(zhi)能（AI）”的(de)深度融(rong)合，正催(cui)生(sheng)數(shu)字化(hua)、智(zhi)能化(hua)的(de)育種(zhong)(zhong)新范式。AI不僅用于(yu)基因挖掘和表(biao)型預測(ce)，更將驅動智(zhi)能設計育種(zhong)(zhong)，通過對株型、抗性(xing)、品質等性(xing)狀進行數(shu)字化(hua)建模與(yu)全局優化(hua)，實現“定制化(hua)”品種(zhong)(zhong)的(de)精準、高效培育，這(zhe)將是未(wei)來(lai)種(zhong)(zhong)業競爭的(de)核心高地。
生物(wu)育(yu)種產品(pin)的(de)(de)產業化應(ying)用將明(ming)顯提速(su)。隨著政(zheng)策環(huan)境的(de)(de)逐步完善與技(ji)術(shu)成(cheng)熟度的(de)(de)提升，一批聚合(he)了(le)多(duo)個(ge)優良(liang)基(ji)因(yin)(yin)的(de)(de)重(zhong)大(da)產品(pin)正從(cong)(cong)實(shi)驗室(shi)走向田野。萬院士特別提到(dao)，聚合(he)了(le)10個(ge)以(yi)上抗蟲(chong)基(ji)因(yin)(yin)的(de)(de)新一代玉米、聚合(he)了(le)5個(ge)以(yi)上抗蟲(chong)基(ji)因(yin)(yin)的(de)(de)大(da)豆(dou)等產品(pin)已進入生產性試驗階段。此外，通過基(ji)因(yin)(yin)編輯技(ji)術(shu)創制的(de)(de)耐除(chu)草劑大(da)豆(dou)、高抗白粉病小麥等新品(pin)種，也(ye)亟待(dai)通過審定(ding)政(zheng)策“綠(lv)色通道(dao)” 加(jia)快產業化進程，從(cong)(cong)而快速(su)形成(cheng)生產力。
萬建民強調，實現(xian)愿景的根本(ben)保(bao)障在于構建“資源—基因—技(ji)術—產品—產業(ye)(ye)化”的全鏈條創新體系。這是一(yi)個系統工程(cheng)，任何單一(yi)的科(ke)研(yan)機(ji)構或(huo)企業(ye)(ye)都無法獨(du)立承擔。必須(xu)打破(po)界限(xian)，通過 “雙輪(lun)驅動” 機(ji)制，即國家戰略(lve)科(ke)技(ji)力(li)量(liang)與(yu)企業(ye)(ye)市(shi)(shi)場(chang)(chang)化創新主體的緊密協同，形成合力(li)。國家實驗室、科(ke)研(yan)院所(suo)應聚(ju)焦前沿技(ji)術與(yu)共性(xing)關鍵(jian)技(ji)術的突(tu)破(po)，而企業(ye)(ye)則需緊密對接市(shi)(shi)場(chang)(chang)需求(qiu)，負(fu)責品種的測(ce)試、推廣與(yu)市(shi)(shi)場(chang)(chang)應用。
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