种业科技水平不断提升(科技视点·种业科技自立自强①)
在湖南省农作物种质资源库实验室,检测员对保存的水稻种子进行发芽试验检测。
新华社发
编者按:习近平总书记指出:“种源安全关系到国家安全,必须下决心把我国种业搞上去,实现种业科技自立自强、种源自主可控。”
党的十八大以来,在有关部门的支持、推动下,广大科技工作者围绕种业创新奋勇攻关。当前我国种业创新的现状如何?取得了哪些重要成果?还有哪些突出问题需要解决?从今天开始,科技专版推出“种业科技自立自强”系列报道,敬请关注。
一粒种子,一季收获。最近,北京市农林科学院玉米研究中心研究员赵久然先是去了海南的南繁基地,又马不停蹄地往山东跑了一趟。
“南繁育种收获后,接着要在北方播种,有些试验种子还要分发到全国很多试验点进行种植测试。”赵久然告诉记者,“品种育成后,只是完成了一半的工作;产业化和大范围应用,还是要交给企业。最近,一些种子企业正在跟我们搞产学研合作。”
种子是农业的“芯片”,关系着中国人的粮食安全,对于农业现代化更是发挥着基础性作用。
一个新品种是怎么培育出来的?近年来我国种业科技攻关的进展如何?怎样让种业拥有更多“中国芯”?
优良种子可以贡献粮食增产量的45%—50%,但新品种培育周期长、难度大、失败率高
品种是指经过人工选择和培育,具有一定经济价值和共同遗传特点的一群生物体。稳定性、一致性和特异性,是某一作物群体成为品种的基本要求。
“生物最重要的两个特征,一个是遗传,另一个是变异。变异既有自然变异,也有人为创造产生的变异。”赵久然介绍,“人类进入农业社会之后,就有了驯化——把野生植物变成人工种植或栽培的,这是择优留种。真正的现代育种是在孟德尔发现遗传规律之后产生的,距今只有100多年。”
作物常规育种一般包括几个基本步骤:遗传变异的发现和创新,遗传变异的选择和固定,品种(组合、群体)的决选和审定,新品种繁殖和推广。
“育种是在现有种子的基础上进行改良,让它们变得更好,如产量更高、品质更优、抗虫耐旱等。”中国农业科学院作物科学研究所副所长、国家小麦产业技术体系首席科学家刘录祥说,“如何让产量更高?要去发现一些对产量有贡献的优良基因,渐进地进行一些重组和优化。”
育种说起来不难理解,但实际做起来周期长、难度大、失败率高。赵久然认为,把种子比作农业的“芯片”十分形象。芯片中有大量的晶体管,种子里也有数以万计的基因。作物性状首先是由基因来决定的,环境对基因的表达也有影响。“这些影响因素非常多,而且选育优良性状时,基因之间也有相互作用和影响,往往会出现顾此失彼的情况,所以培育出优秀品种难度非常大。”
刘录祥介绍,现代育种首先要把优良的基因发掘、鉴定出来,再把带有这些基因的材料梳理出来。这些材料进一步地杂交、分离、重组、筛选,最后把对育种目标有用的基因重新“组装”起来,同时把不利的基因淘汰掉。
育种对促进作物生产的作用显著,主要表现在提高产量、增强抗性、改善品质、提高生产效率等方面。刘录祥解释,育种技术的革新发展,是农作物增产最重要的基础之一,优良种子可以贡献粮食增产量的45%—50%。
此外,育种还能增强抗性,比如抗干旱、抗寒或耐高温,减轻病虫害等,在增强作物对不良土壤、水利条件的适应性,以及减少化肥和农药的使用等方面有巨大潜力。例如,超早熟大豆品种的育成,使我国黑龙江一些高纬度地区大豆生产迈上了新台阶;耐旱作物和耐旱品种的选育,则为半干旱地区农业生产的稳步增长作出了贡献。