在育種4.0時代，要加快智能設(shè)計育種的種質(zhì)資源數(shù)字化，實現(xiàn)生物技術(shù)與信息技術(shù)“BT+IT”融合，將種質(zhì)資源優(yōu)勢進一步轉(zhuǎn)化為育種創(chuàng)新優(yōu)勢。還要利用基因編輯等生物技術(shù)改良恢復(fù)系，對品種進行定向改良。探索推動水稻工廠化生產(chǎn)……

1月22日，第二屆“一帶一路”糧食安全論壇暨2024年熱帶農(nóng)業(yè)科技合作國際學(xué)術(shù)交流會在海南三亞開幕。中國科學(xué)院院士錢前作《從水稻育種成就看種子的力量》報告，回顧中國水稻育種發(fā)展并展望未來。

春種一粒粟，秋收萬顆子?！稗r(nóng)作物生產(chǎn)正是人類利用種子驚人繁殖能力、強大生命力的過程?！卞X前指出，作為遺傳物質(zhì)的主要載體，種子在全球保存的740余萬份種質(zhì)資源中占比達90%。

一粒種子可以改變世界，最直觀的表現(xiàn)是帶來糧食產(chǎn)量提升，更高維度則是助力解決全球范圍內(nèi)的糧食危機。

以水稻為例，種子“革命”帶來水稻單產(chǎn)大幅提升。從第一次“綠色革命”到雜交水稻培育，再到理想株型育種，以中國為代表的世界水稻產(chǎn)量持續(xù)增長?！白运绢I(lǐng)域的綠色革命開啟，上世紀80年代末水稻年產(chǎn)量比70年代初平均增產(chǎn)60%以上，解決了眾多發(fā)展中國家的糧食自給問題?！?/span>

而每一次重大突破，都源自于重大突破性的種質(zhì)資源。世界著名的“奇跡稻”IR8，正是源自矮小堅強的中國品種“低腳烏尖”和高大繁茂的印尼品種“皮泰”。據(jù)介紹，水稻、大豆、小米等作物均起源于中國、馴化于中國，為世界農(nóng)業(yè)發(fā)展做出巨大貢獻。

“全國性的農(nóng)作物種質(zhì)資源收集保證了文明火種的賡續(xù)?！卞X前表示，我國先后開展三次全國性的農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動，不斷完善農(nóng)作物種質(zhì)資源保護體系，目前共保存糧、棉、油、果、蔬、茶、糖、桑、草等340類作物2180余種，總量達54萬余份。

水稻具備雜種優(yōu)勢嗎？國際上曾長期公認水稻等自花授粉作物不具備雜種優(yōu)勢。美國、日本自1926年起投入大量資金、設(shè)備進行研究，但發(fā)現(xiàn)雜種優(yōu)勢并不明顯，無法在生產(chǎn)上推廣。

“種質(zhì)創(chuàng)新是育種的靈魂，中國雜交水稻是理論創(chuàng)新的成果?！卞X前介紹，1970年，袁隆平院士團隊發(fā)現(xiàn)天然不育野生稻，開創(chuàng)雜交稻新紀元。隨后十年里，中國科學(xué)家合力攻關(guān)完成三系雜交水稻體系的構(gòu)建，助推中國成為世界首個將水稻雜種優(yōu)勢應(yīng)用在生產(chǎn)上的國家。

從三系到兩系，最終實現(xiàn)一系法，中國科學(xué)家還在努力攻克雜交稻無法留種的難題。錢前介紹，雜交水稻要從“三系”轉(zhuǎn)向“兩系”最終走向無融合生殖的“一系”，朝著應(yīng)用方法由繁到簡、效率越來越高、優(yōu)勢水平由品種間到亞種間，甚至遠緣雜種優(yōu)勢越來越強的方向發(fā)展。

此外，中國水稻研究所水稻生物學(xué)國家重點實驗室團隊利用基因編輯技術(shù)同步編輯多個生殖發(fā)育關(guān)鍵基因，首次獲得了雜交稻的克隆種子，固定了雜交稻的雜合基因型，實現(xiàn)了雜交水稻自留種“從0到1”的突破。

“種質(zhì)資源在雜交稻發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，中國雜交稻的成功是一代代科學(xué)家集體智慧的結(jié)晶?！卞X前指出，水稻雜種優(yōu)勢利用凝聚了幾代水稻育種人智慧，結(jié)合多種不同特性的種質(zhì)資源，使品種不斷完善，逐步形成了中國農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新最具代表性的學(xué)科。自1979年起，雜交稻遠播五大洲近70國，為世界糧食增產(chǎn)和農(nóng)業(yè)發(fā)展作出了突出貢獻。

1994年9月，美國世界觀察研究所所長萊斯特·布朗發(fā)表了長達141頁的《誰來養(yǎng)活中國》。他認為到2030年，中國人口將從1994年的11.1億增長到16億，并且水資源短缺、耕地減少，糧食缺口將達總量的57.5%。

水稻穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)離不開良種支撐。我國水稻育種歷經(jīng)矮化育種、雜種優(yōu)勢利用和超級稻培育三次飛躍，不僅實現(xiàn)種源基本自給自足，良種覆蓋率超96%，還奠定了水稻育種科研水平國際領(lǐng)先地位。目前我國水稻種植面積占全球近五分之一，2011年來我國稻谷產(chǎn)量連續(xù)穩(wěn)定在2億噸以上。

“創(chuàng)新育種技術(shù)路線是中國超級稻獨步全球的核心?！睋?jù)錢前介紹，中國超級稻育種注重理想株型塑造與雜種優(yōu)勢利用相結(jié)合，科學(xué)家進一步研究發(fā)現(xiàn)，理想株型基因“OsSPL14”（IPA1）是超級稻高產(chǎn)的核心基因。優(yōu)異基因“DEP1”則具有“一因多效”，不同的等位變異賦予了水稻優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和氮高效等優(yōu)良性狀，協(xié)同提高了水稻的產(chǎn)量、品質(zhì)和氮肥利用效率。

作物育種歷經(jīng)馴化選育1.0、雜交育種2.0、分子育種3.0時代，如今智能設(shè)計育種4.0時代正從理論變成現(xiàn)實，朝著數(shù)字化、信息化、智能化方向發(fā)展。“育種是藝術(shù)，更是科學(xué)?！?/span>錢前希望中國在智慧育種的新賽道上能走在國際前列。

他指出，在育種4.0時代要加快智能設(shè)計育種的種質(zhì)資源數(shù)字化，要盡快實現(xiàn)生物技術(shù)與信息技術(shù)“BT+IT”融合，將種質(zhì)資源優(yōu)勢進一步轉(zhuǎn)化為育種創(chuàng)新優(yōu)勢。還要利用基因編輯等分子技術(shù)改良恢復(fù)系，對品種進行定向改良。探索推動水稻工廠化生產(chǎn)……

據(jù)了解，數(shù)字化技術(shù)有助于將種質(zhì)資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化成基因資源優(yōu)勢，能幫助育種工作者從經(jīng)驗選擇轉(zhuǎn)向精準選擇，進而創(chuàng)制出更好的品種。此前，騰訊公司與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家作物種質(zhì)庫共建“數(shù)字種質(zhì)庫”，建設(shè)和完善數(shù)據(jù)集成與分析系統(tǒng)，提升作物種質(zhì)資源鑒定能力條件，為全國育種機構(gòu)和科研人員提供數(shù)字化支持。

內(nèi)容來源：中國種業(yè)

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