中国科学院种子精准设计专项取得重大突破 创制先导型新品种助力粮食安全战略

问题:种业是农业现代化的基础环节,事关粮食安全、生态安全与产业安全。

我国在主粮稳产增产、盐碱地等边际土地利用、化肥农药减量、重大病虫害防控以及部分作物对外依存度较高等方面仍面临现实压力。

传统育种周期长、对经验依赖强,往往难以在有限时间内同时兼顾高产、优质、抗逆、绿色等多目标需求,制约新品种快速迭代与规模化应用。

原因:一方面,作物高产与抗病、品质与抗逆之间存在复杂的遗传权衡,关键性状往往由多基因网络共同调控,单点改良容易“顾此失彼”。

另一方面,过去育种链条上游的基因挖掘、性状解析与下游的品种创制、推广应用衔接不够紧密,导致科研成果从实验室走向田间的效率受限。

与此同时,资源环境约束趋紧、农业投入品成本上升,也倒逼育种从单纯追求产量转向以效率和可持续为导向的系统优化。

影响:面向上述瓶颈,中国科学院先导专项提出并推进“可预测、可编程、可定制”的精准设计育种新范式,通过多学科交叉与多单位协同,推动“理论—技术—产品”全链条贯通。

专项在水稻、小麦等主要作物上聚合产量、抗病、抗倒伏、耐盐碱等关键性状,形成一批具有示范意义的新品种和新种质。

以“中科发”系列水稻为例,针对东北稻区和南方双季稻区差异化需求,相关品种在增产、抗逆与适应性上实现综合提升;其中“中科发5号”在东北稻区表现出显著增产潜力,并在盐碱地实现较高产量水平;“中科发早粳1号”填补双季早粳稻品种空白,有助于优化南方稻作结构、提升优质口粮供给能力。

专项还挖掘出一批高产优质、氮高效利用、抗逆抗病等关键基因与调控网络,创制多种“一增二减”先导型品种并实现一定规模推广,对稳定粮食综合生产能力、促进绿色增产具有现实意义。

对策:针对“抗病不高产”等长期难题,科研团队在关键育种技术上取得进展。

例如,多重基因组编辑等技术提升了多目标性状协同改良的可操作性,为在较短周期内实现精准聚合提供工具支撑,并推动相关成果在生物安全评价和应用路径上取得突破。

面对大豆对外依存度较高、国内提升空间较大的情况,专项绘制大豆泛基因组图谱,支撑高产高营养新品种选育,推动“科豆”“东生”等系列新品种培育,为提升国内大豆单产与品质、增强供给韧性提供新的技术抓手。

在更具前瞻性的技术储备上,研究团队探索并实践异源四倍体野生稻快速从头驯化新路径,突破野生稻遗传转化等关键环节,创制新型四倍体水稻材料,为未来拓展遗传多样性、培育新型高产抗逆材料提供可能。

在绿色生产导向方面,专项聚焦化肥农药减量和资源高效利用,通过氮高效利用等性状改良,实现水稻在减少氮肥投入条件下保持稳产的目标,回应农业面源污染治理和投入品减量的现实需求;在病害防控上,通过培育抗赤霉病等高抗品种,降低对化学防治的依赖,推动农业生产从“高投入换高产”向“高效率保稳产”转变。

水产方面,围绕高产、抗病、节粮等目标性状,培育异育银鲫“中科6号”候选新品种,在生长速度、存活率和饲料效率等指标上较底盘品种实现提升,为水产养殖降本增效和饲料粮节约提供新品种支撑。

前景:从更长周期看,精准设计育种的价值不仅在于培育若干“明星品种”,更在于构建一套可复制、可迭代的育种体系:上游持续发现关键基因与调控网络,中游形成高通量、可组合的设计与编辑技术,下游通过多点试验、示范推广与产业协同实现快速落地。

随着盐碱地开发利用、极端气候增多、病虫害风险变化等不确定因素上升,未来育种将更强调抗逆性、稳定性和投入产出效率。

以重大基础研究支撑关键核心技术,以应用牵引打通转化链条,将成为提升我国种业自主创新能力的重要路径。

业内人士认为,进一步完善试验示范体系、强化多区域多生态型鉴定评价、推动种业企业与科研单位深度协同,有助于把科研优势更快转化为田间生产力,持续夯实粮食安全根基。

从实验室的基因图谱到田野里的金色稻浪,中国科学家正用自主创新的钥匙打开粮食安全的基因宝库。

当"藏粮于地"与"藏粮于技"战略形成合力,我们不仅看到了端牢中国饭碗的底气,更见证了农业大国向农业强国迈进的坚定步伐。

这场静悄悄的"种子革命",正在为乡村振兴和农业现代化注入持久动能。