圖為工作人員對溫室內(nèi)移栽的幼苗進行取樣,為分子檢測提供樣品。資料照片
當下,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)的中國中化先正達集團中國楊凌技術(shù)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。
種子是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的基礎,良種是保障國家糧食安全的源頭。自2021年7月《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到四到五代的水平,相較傳統(tǒng)育種提速超2.5倍?!毕日_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數(shù)十萬,每年數(shù)據(jù)檢測通量更是達到了數(shù)千萬。借助分子標記技術(shù),育種人員可以快速準確地從數(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集團中國高通量測試網(wǎng)絡體系中,進一步評價它的豐產(chǎn)性、適應性和商業(yè)化開發(fā)價值;共同研發(fā)成熟性狀的導入和應用,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?!敝袊谢日_集團中國副總裁、種子業(yè)務單元總經(jīng)理應敏杰告訴記者。
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)化應用試點任務順利完成?!?/p>
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。2023年我國糧食產(chǎn)量再創(chuàng)歷史新高,連續(xù)9年穩(wěn)定在1.3萬億斤以上。
種業(yè)振興,引擎在科技?!爱斍?,農(nóng)業(yè)發(fā)達國家正邁向以生物技術(shù)和信息技術(shù)為基礎的智能育種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?!睉艚芙榻B說,4.0時代的關(guān)鍵衡量指標還是精準和效率。
西北農(nóng)林科技大學玉米育種專家薛吉全在接受記者采訪時也表示,隨著《種業(yè)振興行動方案》的實施,當前種業(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)先正達集團中國種業(yè)戰(zhàn)略與政府事務總監(jiān)張曉強介紹,下一步,先正達集團中國將圍繞研、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、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)。(記者王璐)
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