文/朱虹

糧食安全是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定、國家安全的重要基礎(chǔ)?！啊濉詠?，我國農(nóng)業(yè)科技持續(xù)發(fā)展，農(nóng)作物良種覆蓋率在96%以上，自主選育品種面積占比超過95%。水稻、小麥兩大口糧作物品種已實(shí)現(xiàn)完全自給，良種對糧食增產(chǎn)貢獻(xiàn)率已超過45%。作物單產(chǎn)顯著提升，糧食總產(chǎn)連續(xù)5年超過6.5億噸，口糧實(shí)現(xiàn)絕對安全。”中國農(nóng)科院副院長、中國工程院院士、“七大農(nóng)作物育種”重點(diǎn)專項(xiàng)（以下簡稱“育種專項(xiàng)”）總體專家組組長萬建民介紹。

糧食安全是國家戰(zhàn)略，種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，種源安全連著糧食安全。主糧作物領(lǐng)域方面的育種專家詳細(xì)解析了糧食安全背后的科技支撐。

糧食生產(chǎn)形勢大好

我國糧食總產(chǎn)連續(xù)5年超過6.5億噸，作物單產(chǎn)提升貢獻(xiàn)卓著。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年，我國糧食作物總產(chǎn)6.69億噸，比2016年提高8.6%，連續(xù)5年保持增加勢頭。糧食作物播種面積由2016年的16.95億畝增加到2020年的17.50億畝，增幅3.3%。糧食作物單產(chǎn)由2016年的363.5公斤/畝增加到2020年的382.3公斤/畝，增幅達(dá)5.2%。

水稻和小麥等口糧作物保持穩(wěn)定，基本實(shí)現(xiàn)供需平衡。其中，水稻年播種面積保持在4.5億畝左右；稻谷總產(chǎn)略有增加，2020年達(dá)到2.12億噸，比2016年增加2.4%；水稻單產(chǎn)由2016年的457.4公斤/畝，增加到2020年的469.6公斤/畝，增幅2.7%。小麥年播種面積略有減少，基本保持在3.50億畝以上；總產(chǎn)由2016年的1.29億噸，增加到2020年的1.34億噸，增幅4.6%，主要得益于小麥單產(chǎn)從2016年的355.2公斤/畝增至2020年的382.8公斤/畝，增幅7.8%。

玉米生產(chǎn)發(fā)展迅速，總產(chǎn)保持快速增長勢頭。玉米年播種面積由2016年的5.51億畝增加到2020年的6.19億畝，增加12.3%，總產(chǎn)由2016年的2.20億噸增加到2020年的2.61億噸，增幅達(dá)18.7%；玉米單產(chǎn)也由2016年的398.2公斤/畝增加到2020年的421.1公斤/畝，增幅5.8%。

實(shí)施“大豆振興計(jì)劃”以來，大豆生產(chǎn)得到恢復(fù)性增長。2016年至2020年，大豆播種面積從1.14億畝增加到1.48億畝，增幅29.9%；總產(chǎn)由1360萬噸增加到1960萬噸，增幅44.1%；單產(chǎn)由119.75公斤/畝增加到132.4公斤/畝，增幅11.0%。

雜糧作物有升有降，總體保持穩(wěn)定。受種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、消費(fèi)需求、市場拉動、政策支持等因素影響，雜豆、谷子、高粱、蕎麥等雜糧生產(chǎn)面積穩(wěn)中有升，而大麥/青稞生產(chǎn)面積逐年減少。雜糧常年種植面積約1.7億畝，占全國糧食作物播種面積的8%~10%，產(chǎn)量約2000萬噸（不包括甘薯），占糧食作物的3%~4%。

提升主糧作物育種自主創(chuàng)新能力

基礎(chǔ)研究是整個(gè)科學(xué)體系的源頭。萬建民介紹，我國在小麥、水稻、玉米、大豆、雜糧等糧食作物基因組解析、新基因克隆，以及育種關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)等方面取得了重大進(jìn)展，為糧食作物遺傳改良與精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種提供了理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐。

主糧作物基礎(chǔ)理論研究成果豐碩，比如在基因組解析方面，構(gòu)建全球首個(gè)亞洲栽培稻3010份核心種質(zhì)的泛基因組，發(fā)現(xiàn)1.2萬個(gè)水稻新基因，為分子設(shè)計(jì)育種提供了豐富的基因資源；完成了145份不同時(shí)期小麥代表性品種進(jìn)行重測序，構(gòu)建了高密度的基因組變異圖譜，揭示小麥重大品種基因組演變規(guī)律；完成了350份玉米育種材料的全基因組重測序，闡明現(xiàn)代玉米育種過程全基因組選擇與遺傳改良規(guī)律。

干旱、鹽堿、病蟲害等逆境脅迫是導(dǎo)致我國糧食減產(chǎn)和品質(zhì)下降的主要原因。針對育種和生產(chǎn)主要目標(biāo)性狀，中國農(nóng)科院在水稻、小麥等糧食作物中發(fā)掘出一批重要功能基因，為培養(yǎng)抗逆新品種奠定了基礎(chǔ)。

在育種領(lǐng)域，我國已突破了一批育種關(guān)鍵技術(shù)。在小麥上，歷時(shí)30年創(chuàng)立了小麥遠(yuǎn)緣雜交新技術(shù)體系，破解了小麥與冰草屬間雜交及其改良小麥的國際難題，創(chuàng)制了高穗粒數(shù)、廣譜抗病性等新材料392份；在水稻上，首次建立了可固定雜種優(yōu)勢的水稻無融合生殖體系，成功獲得雜交水稻的克隆種子，實(shí)現(xiàn)了雜交水稻無融合生殖“從0到1”的突破。

在此基礎(chǔ)上，“十三五”期間，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院在小麥、水稻、玉米、大豆、雜糧的優(yōu)質(zhì)、抗逆、宜機(jī)收等新品種選育方面取得突破。

育種專項(xiàng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中國農(nóng)科院作物科學(xué)研究所副所長劉錄祥介紹，我國是世界最大的小麥生產(chǎn)國和消費(fèi)國，分別占全球小麥生產(chǎn)和消費(fèi)總量的17%和16%。小麥生產(chǎn)持續(xù)健康發(fā)展對保障國家糧食安全至關(guān)重要。

“十三五”期間，我國小麥良種供應(yīng)能力不斷提高，育成了“魯原 502”“百農(nóng) 4199”“西農(nóng) 511”“中麥578”“濟(jì)麥44”等一批小麥新品種，生產(chǎn)品種全部為國產(chǎn)自育，小麥生產(chǎn)用種的種子質(zhì)量合格率穩(wěn)定在98%以上，良種覆蓋率超過97%，種業(yè)市值超過160億元。

其中，“中麥895”灌漿速率和耐熱性居黃淮麥區(qū)南片首位，面條品質(zhì)達(dá)到國家優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，2020年推廣面積為全國第三位；“魯原502”產(chǎn)量潛力高、適應(yīng)性廣、抗倒伏能力強(qiáng)、品質(zhì)優(yōu)良，2019年成為我國三大主推小麥品種之一；“中麥175”是我國第一個(gè)同時(shí)通過國家水地和旱肥地兩個(gè)區(qū)域?qū)彾ǖ乃导嬗眯推贩N，實(shí)現(xiàn)了我國冬小麥育種的新突破，是北部冬麥區(qū)推廣面積最大的品種。

中國農(nóng)科院作物科學(xué)研究所所長、中國工程院院士錢前介紹，我國是世界稻米產(chǎn)量和消費(fèi)量最大的國家，均占全球水稻生產(chǎn)和消費(fèi)總量的28%左右。水稻產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展對于保障國家糧食安全意義重大。

“十三五”期間，我國水稻品種審定數(shù)量大幅增加，良種供應(yīng)能力持續(xù)提高，育成了“綏粳22”“晶兩優(yōu)534”“華浙優(yōu)261”“中佳早18”“華浙優(yōu)1號”等一批優(yōu)良水稻品種，推動水稻單產(chǎn)不斷邁上新臺階。目前，我國生產(chǎn)上應(yīng)用的水稻品種全部為國產(chǎn)自育，水稻生產(chǎn)用種的種子質(zhì)量合格率穩(wěn)定在98%以上，良種覆蓋率超過97%，水稻種業(yè)市值超過185億元。

錢前院士說，除豐產(chǎn)性、抗病性、優(yōu)質(zhì)性、廣適性等特性，如今的水稻育種更追求口感與營養(yǎng)學(xué)。

據(jù)悉，育種專項(xiàng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中國水稻研究所所長、中國工程院院士胡培松團(tuán)隊(duì)選育的“華浙優(yōu)261”香型優(yōu)質(zhì)雜交稻，是優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效廣適性新品種，達(dá)到農(nóng)業(yè)行業(yè)《食用稻品種品質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)一級。在2020年第三屆中國·黑龍江國際大米節(jié)品評品鑒活動中，獲得了秈米組金獎(jiǎng)第一名；在第三屆全國優(yōu)質(zhì)稻品種食味品質(zhì)鑒評活動中，“華浙優(yōu)261”再次獲得秈稻組金獎(jiǎng)。錢前院士團(tuán)隊(duì)選育的“嘉禾優(yōu)7245”粳型三系雜交水稻品種，不僅味道軟糯彈香滑，而且具有產(chǎn)量高、抗稻瘟、抗飛虱等優(yōu)點(diǎn)，被評為2018年浙江十大“好味稻”品種第一名。此外，“中嘉早17”“中早39”“天優(yōu)華占”“中浙優(yōu)8號”等老牌優(yōu)勢品種繼續(xù)在全國大面積推廣應(yīng)用，創(chuàng)造了巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。

國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家李新海說，玉米是我國第一大作物。玉米的生產(chǎn)發(fā)展對保障國家糧食安全具有重要地位。

“十三五”期間，我國玉米生產(chǎn)方式逐步向優(yōu)質(zhì)高效機(jī)械化方向轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)效率不斷提升。玉米產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展得益于新品種培育不斷突破，單產(chǎn)由2015年的393公斤/畝提高到2020年的421公斤/畝，自育品種面積由85%提高到90%以上，優(yōu)質(zhì)專用、綠色高效品種大幅度增加，籽粒直收新品種助力全程機(jī)械化打通“最后一公里”。

“十三五”期間，我國玉米主產(chǎn)區(qū)育成“中單123”“中單 685”“中玉 303”“中單 111” 等高產(chǎn)抗逆宜機(jī)收新品種，育種目標(biāo)從高產(chǎn)向早熟優(yōu)質(zhì)抗倒宜機(jī)收方向轉(zhuǎn)變。新品種“中單111”在內(nèi)蒙古表現(xiàn)早熟抗倒、籽粒含水量低（22.4%）、產(chǎn)量高（969.2kg/畝）、落粒損失率低（0.92%），可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量籽粒直接收獲；在新疆奇臺創(chuàng)畝產(chǎn)超過1570公斤。以“中單808”“中單909”等為代表的中單系列玉米品種累計(jì)推廣超過3000萬畝以上。

大豆是重要的植物蛋白來源。近20多年，我國大豆消費(fèi)量持續(xù)攀升，供需缺口居高不下。鑒于美洲大豆主產(chǎn)國產(chǎn)量高、成本低，我國大豆進(jìn)口不斷增加，主要用于壓榨，進(jìn)口量從2011年的5264萬噸增加到2019年的8551萬噸。國產(chǎn)大豆主要用于食用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年我國大豆總產(chǎn)1960萬噸，可滿足食用大豆需求。

“十三五”期間，我國大豆科技水平快速提升，生產(chǎn)用種保持100%國產(chǎn)化，良種覆蓋率在98%以上，“合農(nóng) 95”“黑農(nóng) 84”“綏農(nóng) 44”“齊黃 34”等品種的選育及大面積推廣種植，同時(shí)大壟密植、淺埋滴管、免耕覆秸、帶狀復(fù)合種植等技術(shù)模式不斷成熟，良種良法結(jié)合刷新小面積高產(chǎn)紀(jì)錄，創(chuàng)造大面積高產(chǎn)典型，帶動主產(chǎn)區(qū)大豆擴(kuò)面積、提單產(chǎn)。

種質(zhì)資源：種業(yè)創(chuàng)新的重要保障

“如果說種子是農(nóng)業(yè)的‘芯片’，那么種質(zhì)資源就是‘芯片’的核心?！卞X前將作物種質(zhì)資源庫比作育種的“彈藥庫”，是種業(yè)創(chuàng)新的物質(zhì)基礎(chǔ)，是農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略資源。

據(jù)萬建民院士介紹，我國目前建成完善了由1座長期庫、1座復(fù)份庫、10座中期庫、43個(gè)種質(zhì)圃、205個(gè)原生境保護(hù)點(diǎn)，以及種質(zhì)資源信息中心組成的國家作物種質(zhì)資源保護(hù)體系。2020年，我國作物種質(zhì)資源保存總量突破52萬份，位居世界第二，年均共享利用8萬份次，支撐國家重大需求和科學(xué)前沿研究效果顯著，進(jìn)一步強(qiáng)化了種質(zhì)資源的戰(zhàn)略性地位。

據(jù)介紹，國家作物種質(zhì)資源保護(hù)體系創(chuàng)建了科學(xué)規(guī)范化研究體系。系統(tǒng)研制了296類農(nóng)作物種質(zhì)資源描述規(guī)范、數(shù)據(jù)規(guī)范和數(shù)據(jù)質(zhì)量控制規(guī)范894個(gè)，創(chuàng)建了農(nóng)作物種質(zhì)資源科學(xué)分類、統(tǒng)一編目、統(tǒng)一描述的技術(shù)規(guī)范體系，基本實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物種質(zhì)資源工作的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和全程質(zhì)量控制。

促進(jìn)庫（圃）保存資源數(shù)量與質(zhì)量的同步提升。自2001年以來，新收集、引進(jìn)資源242類作物19.2萬份，其中國內(nèi)收集12.1萬份、國外引進(jìn)7.1萬余份，新增物種數(shù)560個(gè)。

特別是自2015年組織開展第三次全國農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動以來，全面啟動了全國31個(gè)省市區(qū)的普查與收集工作，已收集各類作物種質(zhì)資源5.4萬份，其中96%以上為新收集資源，搶救性收集耐水淹玉米、紅皮核桃等一大批珍貴資源。

基本實(shí)現(xiàn)了從全面鑒定向精準(zhǔn)鑒定的轉(zhuǎn)變。在對收集、保存的種質(zhì)資源進(jìn)行基本農(nóng)藝性狀全面鑒定的基礎(chǔ)上，組織開展了對水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、油菜等主要農(nóng)作物3萬余份種質(zhì)的精準(zhǔn)鑒定，進(jìn)一步強(qiáng)化了種質(zhì)資源有效支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。

原始創(chuàng)新進(jìn)一步加強(qiáng)。通過遠(yuǎn)緣雜交等途徑，創(chuàng)制了一批關(guān)鍵性狀突出、遺傳基礎(chǔ)明確、育種家想用、育種中好用的自主知識產(chǎn)權(quán)核心育種材料。其中，首次攻克利用冰草屬優(yōu)異基因改良小麥的國際難題，創(chuàng)制了一批多粒、廣譜抗病性且產(chǎn)量三因素可同步提高的育種新材料，新材料正在為全國各麥區(qū)主要育種單位利用，并培育出一批新品種。

國家作物種質(zhì)資源保護(hù)體系通過田間展示與年均實(shí)物分發(fā)共享8萬份次，作物種質(zhì)資源在解決國家重大需求問題的支撐作用日益顯著。據(jù)可獲得的反饋資料，近五年來，支撐或服務(wù)于國家“三大獎(jiǎng)”15項(xiàng)，培育新品種500余個(gè)，重要論文300余篇，重要著作38部。

糧食產(chǎn)業(yè)如何打“翻身仗”

萬建民院士指出，“十四五”期間，中國農(nóng)科院將在種質(zhì)資源、基礎(chǔ)研究、核心技術(shù)、重大產(chǎn)品等方面重點(diǎn)開展以下工作：

加強(qiáng)種質(zhì)資源保護(hù)和利用。加快建成現(xiàn)代化、自動化、智能化的新國家作物種質(zhì)庫，以小麥、水稻、玉米、大豆等主要農(nóng)作物為對象，重點(diǎn)攻克并建設(shè)高通量、規(guī)?；硇图盎蛐丸b定平臺，發(fā)掘攜帶優(yōu)異基因資源種質(zhì)材料。

加強(qiáng)生物育種基礎(chǔ)研究。重點(diǎn)突破優(yōu)異種質(zhì)形成與演化規(guī)律、重要性狀協(xié)同調(diào)控機(jī)理、代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與合成機(jī)制，構(gòu)筑農(nóng)作物精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種的遺傳理論體系。

開展種源“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)。重點(diǎn)研發(fā)不依賴受體基因型的高效遺傳轉(zhuǎn)化體系、新一代雜種優(yōu)勢利用技術(shù)、無外源基因無基因型依賴，以及特異性強(qiáng)或廣適性高效基因組編輯技術(shù)、組合誘變技術(shù)、新型育種芯片和基因高效分型技術(shù)、預(yù)測精度大幅度提高的全基因組選擇技術(shù)、染色體和染色體片段準(zhǔn)確識別跟蹤技術(shù)等育種關(guān)鍵技術(shù)。

加強(qiáng)作物重大新品種培育。重點(diǎn)培育優(yōu)質(zhì)綠色超級稻、優(yōu)質(zhì)功能水稻、優(yōu)質(zhì)節(jié)水小麥、抗赤霉病小麥、耐旱宜機(jī)收玉米、抗蟲耐除草劑玉米、優(yōu)質(zhì)蛋白玉米、高產(chǎn)高蛋白大豆、耐除草劑大豆等重大新品種。

加快推進(jìn)科技條件平臺建設(shè)和布局。加大對國家作物種質(zhì)庫、農(nóng)作物基因資源與基因改良國家重大科學(xué)工程、作物分子育種國家工程實(shí)驗(yàn)室等科研平臺的支持力度。推進(jìn)國家種業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、南繁研究院國家作物表型研究設(shè)施等國家級重大科技創(chuàng)新平臺建設(shè)。

加大對自主知識產(chǎn)權(quán)生物育種核心技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)，在科學(xué)和嚴(yán)格監(jiān)管下開展生物育種產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，加強(qiáng)對生物育種相關(guān)技術(shù)的科普宣傳力度，助推我國生物育種產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。