我国农业发展长期面临化肥过量使用、病虫害防治困难、资源环境约束趋紧等突出问题。
数据显示,我国每年需进口大量大豆,本土大豆生产力不足;小麦白粉病、赤霉病等病害造成的产量损失居高不下;传统育种方式周期漫长,难以快速响应生产需求。
这些痛点制约着我国粮食安全保障能力的提升,种业振兴成为国家战略的关键一环。
针对上述挑战,中国科学院于2019年11月启动A类先导专项"种子精准设计与创造",联合院内外30家优势科研单位展开协同攻关。
该专项聚焦水稻、小麦等主要粮食作物以及重要水产品种,确立"增产提质、减投提效、减损促稳"的研究目标,力求通过精准设计育种新范式,创造出增产10%至20%、减少投入15%至20%、降低损失15%至20%的优质品种。
经过六年系统性研究,专项团队取得一系列重大突破。
在基因层面,科研人员成功克隆出可使水稻在氮肥减施20%至30%条件下仍保持稳产的关键基因,为解决化肥过量施用问题找到了分子生物学依据。
在抗病育种领域,研究团队从我国地方品种中挖掘出广谱抗白粉病并兼具麦瘟病抗性的Pm24基因,培育出抗赤霉病高产小麦品种"中科166",使农药用量显著降低,目前推广面积已接近150万亩。
中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞团队通过自主创新,成功创制出兼具抗白粉病特性和高产性能的小麦新种质。
更具突破性的是,中国科学院院士李家洋团队从零起步改造野生稻,攻克遗传转化、基因组注释等技术难关,创制出新型四倍体水稻材料,开辟了育种全新路径。
在产业化应用方面,研究成果已覆盖多个重要农业领域。
针对大豆进口依赖问题,科研团队绘制完成大豆图形结构泛基因组图谱,培育出"科豆""东生"系列等10个高产高营养新品种。
在水产养殖领域,中国科学院院士桂建芳团队首次提出"双三倍体"育种概念,培育的异育银鲫候选新品系"中科6号"在生长速度、养殖存活率和饲料转化效率等方面均有显著提升。
"中科发"系列水稻品种集中体现了分子设计育种的优势。
该系列通过精准聚合粒型、产量、抗病、抗倒伏、耐盐碱等优良基因,在不同生态区展现出卓越性能。
"中科发5号"在东北稻区较当地主栽优质品种增产超过20%,盐碱地亩产突破600公斤;"中科发早粳1号"填补了我国双季早粳稻品种空白,使优质新粳米上市期提前2至3个月,有效调节了市场供应节奏。
技术层面的革新同样引人注目。
精准设计育种将传统育种从经验型转变为可预测、可编程、可定制的精密科学,育种周期从传统的8至10年大幅缩短。
这一转变不仅提高了育种效率,更增强了育种的针对性和成功率,使科研人员能够根据具体生产需求快速培育出符合条件的新品种。
截至目前,该专项已创制37个先导型品种,累计推广面积达1448万亩,产生了显著的社会经济效益。
这些成果为我国农业绿色发展提供了技术支撑,为保障国家粮食安全、推动种业自主创新贡献了重要力量。
种子是农业的芯片,精准设计育种则是打造"中国芯"的关键技术路径。
从基因克隆到品种创制,从实验室到广袤田野,中国科学家用六年时间书写了一份亮眼的答卷。
这不仅是科技实力的展现,更是农业现代化进程中的重要里程碑。
随着精准设计育种技术的不断成熟和推广应用,我国有望在种业领域实现更大突破,为端牢中国饭碗、推进农业高质量发展筑牢根基。
科技自立自强的种业振兴之路,正越走越宽广。