推进现代种业发展的重大关键技术

推进现代种业发展的重大关键技术

现代种业的内在活力在于对创新理念的执行力，其外在表现形式包括：常规育种技术和新兴生物技术在现代企业内部形成两条产业技术链；辅以信息管理等技术帮助实现资源整合。

现代种业重大关键技术包括：全球种质资源利用、传统育种技术与生命科学的融合与创新。其目的是全方位地优化有效基因的挖掘与转化，产品开发和评价，种子生产和加工，市场销售和服务等过程，提高效率，从而使企业加速开发出增产潜力高和抗逆性强的优良品种，目标明确地投放市场，使农民增产增收，同时保持环境和农业的可持续发展。本文对与现代种业有关的技术领域归纳为五个方面，并简述其现状，发展方向和我国与西方发达国家的差距；最后提出如何赶超世界先进水平的建议供领导参考。

一、现代生物技术育种是发展方向

长期以来育种家们根据作物的田间表现型来选择基因型，基本上属于“经验育种”，准确性差、效率低，育种周期长。近二十年来，新兴生物技术逐步成为现代种业不可或缺的核心技术。主要包括：

（一）分子标记辅助育种。分子标记是以个体间遗传物质内核苷酸序列变异为基础的遗传标记，代表基因型选择，不受环境影响。具有

高通量、自动化、灵敏度高和稳定性好等特点。

目前，跨国种业公司基于新一代测序技术开发出与作物重要农艺性状、产量和抗病抗逆等数量性状紧密连锁的标记或基因内功能标记，对性状进行鉴定与选择，最大限度地剔除环境效应，既提高选择的准确性，又节省人力物力与时间，极大地提高了育种效率和水平，使育种从“经验”变为“科学”。我国与发达国家的差距主要表现在：

（1）基础理论研究不深入，作物重要农艺性状标记开发与育种实践脱节，大多数论文中的标记无法为育种家应用；

（2）缺乏国家级公益性团队及全国性试验站覆盖群，无法与国内大型种业建立高效的信息交流和共享。

建议设立国家级公益性研发团队，整合现有资源，纳入国家级研发团队，为相关科研单位及种业公司提供公益性服务。

（二）转基因育种技术。转基因育种技术是现代种业的核心技术之一，研究安全高效的遗传转化技术和培育转基因新品种，是推进玉米、大豆和棉花种业发展的重要选择。

美国具有深厚的转基因技术、产品储备与产业发展经验。在完善农杆菌遗传转化技术的同时，非常重视遗传转化技术研究；主要技术储备和发展方向为：叶绿体转化技术、“清洁”载体技术、无选择标记技术、遗传修饰基因删除技术等。与此同时，转cry1Ab、cry1F、Vip3A基因的抗虫玉米，转EPSPS抗草甘膦除草剂玉米等多个性状的多价转基因品种成功进行商业化种植，具备了涉及整个产业链的相关技术储

备。我国与西方发达国家的差距主要表现在：

（1）缺少自主知识产权的基因克隆和转化体系，遗传转化效率远低于跨国企业（30-40%），不能满足大规模工程化转基因育种的要求；（2）中国转基因技术储备及体系分散于大学及科研院所，转化基因及育种材料与大型种业无法实现高效对接。

今后要积极开展国际合作，引进和改良转抗虫、抗除草剂玉米等关键技术，完善遗传转化体系，构建高效的转基因玉米育种技术体系。

二、常规育种技术是基础

作物新品种培育是一门耗费时间和精力，以科学和实践经验相结合的学科，在充分发挥现代农业生物技术优势的同时，最终品种培育还需要育种家依托常规育种技术链来完成。主要技术包括：

（一）种质改良与创新。最近十几年，发达国家越来越重视前育种研究，从世界各地引进种质资源，经过系统评估、改良与创新，培育优良自交系，为现代玉米商业育种奠定种质基础。在我国当前科技管理体制下，这是被长期忽视的重大关键技术和创新领域，建议加强对前育种（Pre-breeding）研究的支持力度和改革科技管理体制。（二）试验组合测试技术。高产稳产的玉米新品种离不开规模化的多年多点测试。跨国种业所有试验站的测试技术实现规模化、数字化、机械化、电子化操作。每个杂交种至少经过150多个试验点和200多个农民地块种植测试才进入商业化。我国与西方发达国家的差距主要

表现在：

（1）测试规模小，机械化、电子化程度低；

（2）忽视信息管理系统，全国各科研院所和种业公司在低水平重复工作，耗费了大量的人力、物力和财力。

我国应建立国家公益性信息管理系统，实现全国性数据交流和共享；鼓励企业引进先进的试验机械、设备和软件，提高机械化和电子化水平。

（三）基因型与环境互作及控制技术。基因型与环境互作及控制技术旨在使作物的生理生态性状或产量、品质等生产性状在不同环境中保持稳定，即优良品种要具有调节其表现的能力，使之适应环境变化。大型跨国种业公司均设有遍布全球的试验站。通过这些试验站（点），育种家用先进技术评估育种材料，能有效、快速地培育出优良新品种。孟山都公司还聘请了作物生长模型的科学家，研究气候变化及其对玉米育种的需求。我国与西方发达国家的差距主要表现在：

（1）测度模型和分析方法较局限，缺乏全球意识，理论研究滞后；（2）新品种培育过程中，对受环境影响的品种稳定性和安全性重视不够，很多品种在生产中暴露问题，没有建立完善的品种与环境互作控制技术体系。

我国应建立不同区域和适应全球环境变化的环境控制体系，以模型和试验研究相结合，广泛开展品种与区域生态条件的互作研究。

（四）双单倍体技术。

双单倍体技术特点是选系速度快，仅需2个世代即可获得稳定纯系；操作简单，不需要复杂的设备设施即可开展规模化选系。其核心在于单倍体诱导、鉴别和加倍等环节。

目前，国外公司均以秋水仙素和除草剂化学加倍为主，建立了高效的单倍体诱导和鉴别技术；国内研发诱导和鉴别技术，形成了规模化自然加倍和化学加倍技术。诱导率和化学加倍效率与国际水平接近，一般诱导率为8%-20%，加倍率达到20%以上，初步具备了规模化应用的基础。我国与西方发达国家的差距主要表现在：

（1）单倍体加倍效率、鉴别方法和DH系管理等尚需提高和完善；（2）以高效单倍体育种为基础的新型技术体系尚未完全成型。

建议强化高通量单倍体诱导、鉴别和加倍技术研究，引进和吸收国外相关技术，特别是低毒化学加倍技术，构建规模化单倍体育种服务平台。

三、关键性的辅助育种技术

育种家在培育新品种过程中，利用先进的辅助育种技术从几十万甚至数百万的品系中找到最佳的可用育种材料，从而提高育种程序的高效性和实效性。主要技术包括：

（一）信息管理平台。信息管理平台是现代育种企业技术链管理与资源整合的基础。跨国公司建立了覆盖全球的育种管理平台和测试网。