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瞭望|我国小麦种业自主创新水平如何?还有哪些短板?专访赵振东院士

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-05-11  来源:《瞭望》2022年第8期  浏览次数:993
 
 
      ◆ 我国小麦口粮自给率达到了100%,种子的自主率同样达到100%,口粮绝对安全,做到了“中国粮主要用中国种”
 
      ◆ 先进育种技术方面我们与发达国家同步,但目前只有“点”的应用,缺少“面”的普及,应尽快促进先进育种技术与常规育种的融合,推动我国小麦育种全面进入3.0时代
 
      ◆ 我国种质资源重要性状的精准鉴定和全基因组水平上的基因型鉴定尚处于起步阶段,对已有种质资源的鉴定、利用率只有10%左右,如何利用好已有的种质资源、为培育突破性新品种提供坚实的科技基础,未来还有很多工作要做
 
中国工程院院士 赵振东

培育小麦突破性新品种

 
      小麦是我国两大口粮作物之一,全国40%的人口以小麦为主食。2020年我国小麦播种面积3.51亿亩,产量2685亿斤,产需平衡略有盈余。2021年,受小麦、玉米价格倒挂等因素影响,小麦饲用替代、酿酒制曲明显增多,产需形势由宽裕转为趋紧。
        
      种子是农业生产的源头。在人多、地少、水缺但食物需求持续增长的情况下,确保2022年粮食产量稳定在1.3万亿斤以上,需要用足用好种质资源,培育出更多突破性小麦良种。
        
      农业农村部日前印发的《“十四五”全国种植业发展规划》,提出了到2025年,小麦播种面积保持在3.5亿亩以上,产量2800亿斤以上。大力发展优质强筋弱筋小麦,持续优化品质结构。围绕我国小麦种业自主创新现状、如何用足用好种质资源突破“卡脖子”瓶颈等问题,《瞭望》新闻周刊记者专访了中国工程院院士,山东省农业科学院作物研究所一级研究员、首席专家赵振东院士。
        

中国工程院院士    赵振东

小麦品种种源完全自主可控
 
      《瞭望》:近年来小麦育种行业发展情况如何?小麦品种种源是否实现了自主可控?
        
      赵振东:小麦是我国三大主粮之一。小麦和水稻一样,在品种种源方面实现了完全自主可控。
        
      经过我国小麦育种工作者共同努力,已经育成并推广了一系列优质、高产、兼抗多抗、抗旱节水等小麦优良新品种,为保障我国粮食安全作出了突出贡献。
        
      我国小麦品种培育大致经历了抗病稳产、矮化高产、优质高产、高产广适,到目前的多元化这五个阶段,主产区也经历了8次至9次品种更新换代。我国的小麦育种工作在一年两熟的生产制度下,利用有限的光、热、水、土资源,支持和引领小麦生产持续发展,育种水平国际领先,小麦不存在种业安全问题。
        
      作为小麦育种工作者,我很自豪的是,我国小麦口粮自给率达到了100%,种子的自主率同样达到100%,口粮绝对安全,做到了“中国粮主要用中国种”。
        
      在基础理论研究和育种技术创新方面也不断取得重大突破。山东农业大学教授孔令让团队从小麦近缘植物长穗偃麦草中成功克隆出了抗赤霉病基因,已被多家单位用于小麦抗病育种;山东省农业科学院作物研究所研究员李根英团队在小麦多重基因编辑研究方面取得突破,为小麦定向改良提供了技术支撑;山东省农业科学院与中国农业科学院合作,建立了分子标记辅助选择的精准育种技术体系,并成功育成了黄淮麦区第一个分子标记新品种济麦23。
        
      科研育种领域的不断创新突破,巩固扩大了小麦育种业发展的领先优势,也增强了我们打好种业翻身仗的信心和实力。同时,我们也需正视国情,在耕地与资源约束条件下,应加强科技研发投入,加快新技术应用,培育突破性新品种,继续保持我国的小麦种业优势,保障国家粮食安全。
        
      《瞭望》:你目前开展的育种研究,旨在解决哪些问题?已经取得了哪些在生产上具有重要育种价值的研究成果?
        
      赵振东:目前我们团队主要围绕优质、高产、抗旱节水、氮磷高效、营养特色五个方向开展育种研究,满足我国小麦生产和人们的不同需求。
        
      多年来,我带领团队先后培育出了济南17号小麦、济麦19、济麦20、济麦22和济麦44等一系列小麦新品种,先后获得4项国家科技进步奖,在优质、高产小麦品种培育方面取得了一系列突破。尤其是济麦22,曾连续9年为全国种植面积第一大品种,累计推广3亿多亩,为我国粮食安全作出了突出贡献。
      近年来,我们新育成的优质强筋小麦品种济麦44,具有优质、抗病、早熟、高产等突出优点,较好地协调了产量与品质的矛盾,已成为山东省年推广面积最大的强筋品种,加工品质得到了加工企业的高度认可,可有效替代进口强筋小麦。
        
两个短板有待强化

      《瞭望》:我国小麦种业自主创新水平如何?
        
      赵振东:当前我国小麦种业自主创新水平不断提高。
 
      在基础理论与技术研究方面:在国际上率先完成了高质量小麦A、D基因组精细图谱绘制,获得了染色体级别的高质量基因组参考序列,为功能基因组和全基因组选择育种提供了基础;普通小麦属于自花授粉作物,由于遗传基础狭窄,致使高产杂交育种研究的难度非常大,寻找雄性不育遗传资源是攻克这个难关的首要问题。1972年,山西省太谷县农业技术员高忠丽在田间发现了一株天然雄性不育小麦,后被命名为“太谷核不育小麦”。山东农业大学教授付道林团队成功克隆了太谷核不育基因,并对其机理进行了探讨,为将来实现小麦等作物的杂交制种创造了条件;基因编辑技术也取得了一系列突破性进展。
        

▲ 2020年4月14日,安徽省农垦集团龙亢农场小麦育种试验田, 科研人员在给小麦杂交授粉
        
      在新品种培育方面:育成了扬麦158、小偃6号、陕农7859、豫麦18、郑麦9023、烟农19、济麦20、济麦22、矮抗58等9个重大品种,自1978年以来这些品种推广面积都超过2000万亩。同时,中农发种业集团股份有限公司、江苏省大华种业集团有限公司、山东鲁研农业良种有限公司等一批小麦育种优势企业不断培育壮大。
        
      总的来说,在小麦基因组测序、基因克隆、高通量分子标记检测等方面,我国与欧美发达国家保持同步,部分领域处于领先水平。但整体自主创新水平与发达国家还存在一定差距,主要表现在种质资源的规模化、精准化鉴定不系统,优异关键核心基因挖掘数量少;育种核心技术创新不足,育种同质化较为严重,派生品种占比较高,原始创新品种少。
        
      造成差距的主要原因是:育种规模化、组织化程度低,商业化育种体系不健全。先进育种技术方面我们与发达国家同步,但目前只有“点”的应用,缺少“面”的普及,应尽快促进先进育种技术与常规育种的融合,推动我国小麦育种全面进入3.0时代。
        
      《瞭望》:我国小麦育种产业链方面还有哪些短板?
        
      赵振东:我们在小麦育种方面保持了领先优势,但从种业产业链发展来看,对标现代农业对小麦品种提出的高产稳产、绿色优质、高效安全要求,对标国内外种业先进水平,小麦育种亟待突破的短板主要有两个:
        
      一是种质资源的利用和创新不足。我国种质资源重要性状的精准鉴定和全基因组水平上的基因型鉴定尚处于起步阶段,针对重要性状的新基因发掘尚未规模化,种质资源转变为基因资源的道路比较漫长。同时,我们对已有种质资源的鉴定、利用率只有10%左右,种质资源保护体系尚未建立。如何利用好已有的种质资源、为培育突破性新品种提供坚实的科技基础,未来还有很多工作要做。
        
      二是现代育种技术与常规育种技术尚未充分融合。当前,世界种业正迎来以基因编辑、人工智能等技术融合发展为标志的新一轮科技革命。种业发达国家育种手段已实现常规育种、生物技术和信息化技术的融合,而我们仍处在以杂交选育为主的常规育种阶段。基础理论和原始技术创新落后,原创性的基因编辑技术缺乏,商业化全基因组分子标记开发和实用化分子育种技术应用较少,育种大数据分析、信息化以及相关系统开发与应用规模小。研究多、论文多,育种应用少。这些成为了我们育成更多突破性小麦品种的制约因素。
        
育出更多突破性良种
 
      《瞭望》:要用好种质资源,你对挖掘小麦种质资源中的抗逆、高产等优质基因有何建议?
        
      赵振东:种子是农业的“芯片”,种质资源是芯片中的“硅片”。农作物种质资源是农业科技原始创新和现代种业发展的物质基础。种源的安全和自主可控,核心在于对自主知识产权基因的掌控。
 
      我国目前保存的种质资源位居全球第二,但对其特性的精准鉴定和利用不足。今后我们应加强对核心种质资源的精准鉴定和创新利用,从核心种质中挖掘出抗逆、高产等优质基因,并形成具有自主知识产权的专利产品加以保护,从而在种业自主创新上拥有话语权。
        
      目前,我们正在利用多项新技术开展远缘杂交,比如在国际上率先开展小麦与小冰麦杂交,育成了普冰系列小麦,正在推广利用。我们非常期待能创新出像小偃6号、矮孟牛之类的骨干亲本,从而育出突破性品种。
        
      《瞭望》:面向现代农业对种质资源提出的新要求,在育种观念方面需要做出哪些转变?
        
      赵振东:作物育种观念方面,我们正在从“地适应作物”到“作物适应地”的转变。过去,不少审定的小麦品种属于传统的高肥水类型,资源消耗量大。如今,我们小麦科研工作者也培育出了一系列抗旱节水耐盐碱的小麦品种,在中轻度盐碱地上表现不错。下一步,我们还将加强这方面资源的搜集、筛选和利用,培育出适应盐碱地种植的品种,为盐碱地综合利用提供品种支持。
        
      近年来,气候复杂多变。为应对气候变化,在育种方面,我们应更加注重品种的稳产、节水、抗旱、抗穗发芽、抗倒春寒能力,培育出政府愿意推、企业愿意卖、农民愿意种的放心好品种。
        
      《瞭望》:保持小麦品种竞争优势,你建议国家优先启动的攻关任务有哪些?
        
      赵振东:打好种业翻身仗,是一个综合性的系统工程。在加快启动实施种源“卡脖子”技术攻关时,建议优先启动突破性优良品种培育工程、种质资源的创新利用及功能性基因的克隆与保护工作。
        
      在新品种培育方面,我认为需要注重“四个并重”:产量与效益并重、高产与优质并重、生产与生态并重、资源环境与绿色并重。
        
      同时,以高产优质绿色可持续思路为引导,尝试建立高端引领的品质改良路线。尤其是在品质改良方面,应注重优质与高产的协调、优质与抗病的协调。可以实施良种联合攻关行动,构建“企业+科研+推广”三位一体的良种联合攻关机制,围绕主要农作物和特色作物,坚持以市场为导向,瞄准现代农业生产关键需求,统筹利用种质创制、品种选育、试验测试、展示评价、示范推广等多方资源优势;逐步突破限制品种的光、热、水、肥、土等关键核心技术问题,尽快筛选推广一批满足市场迫切需求的突破性新品种。
        
      此外,培育壮大种业企业,实现高端引领的产业化发展。可以遴选发展后劲足的创新型企业,建设一批商业化育种中心,强化提升企业自主创新能力,加快创新成果转化和生物育种技术产业化应用;支持企业与科研院所紧密合作,推动育种人才、技术、资源等创新要素向企业聚集;扶持优势种业企业,改善基础设施和装备条件,提升种子生产加工能力;加大种业知识产权保护力度和良种推广补贴力度,为种业创新发展营造良好环境;以高端引领为抓手,加强高端品牌建设,落实优质优价、按质论价,促进高端品牌的产业化发展。
 
      来源:《瞭望》2022年第8期 
 
 
 
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