中国农科院育种专家解析粮食安全背后的科技“底气”

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  粮食安全是国家战略。习近平总书记强调，“中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上，我们的饭碗应该主要装中国粮”。种子是农业的“芯片”，种源安全连着粮食安全。随着农业科技的发展，我国农作物良种覆盖率在96％以上，自主选育品种面积占比超过95％，其中，水稻、小麦两大口粮作物品种已实现完全自给；良种对粮食增产贡献率已超过45％，作物单产显著提升，粮食总产连续5年超过6.5亿吨，粮食作物满足基本自给，口粮实现绝对安全。近日，中国农科院召开的“科技创新引领粮食产业高质量发展”会议，主粮作物领域方面的育种专家详细解析了粮食安全背后的科技支撑。
  瞄准科技前沿，提升主粮作物育种自主创新能力
  基础研究是整个科学体系的源头。谁在基础理论和关键技术取得突破，谁将掌握未来农业竞争的主动权。小麦、水稻、玉米、大豆、杂粮等粮食作物基因组解析、新基因克隆以及育种关键技术研发等方面取得了重大进展，为粮食作物遗传改良与精准设计育种提供了理论基础与技术支撑。
  记者了解到，在主粮作物基础理论研究成果丰硕，比如在基因组解析方面，构建全球首个亚洲栽培稻3010份核心种质的泛基因组，发现1.2万个水稻新基因，为分子设计育种提供了丰富的基因资源；完成了145份不同时期小麦代表性品种进行重测序，构建了高密度的基因组变异图谱，揭示小麦重大品种基因组演变规律。
  干旱、盐碱、病虫害等逆境胁迫是导致我国粮食减产和品质下降的主要原因，严重制约我国农业的可持续发展。针对育种和生产主要目标性状，中国农科院发掘出一批重要功能基因。比如在水稻方面，克隆了水稻自私基因qHMS7，为破解籼粳亚种间杂种不育难题提供关键靶点，克隆了调控水稻先天免疫的新基因OsCNGC9，揭示了钙通道蛋白调控水稻抗稻瘟病分子机制。在小麦方面，克隆了小麦DREB、WRKY等抗旱基因，克隆了小麦抗纹枯病菌基因TaGATA1。
  如果说，一粒种子可以改变一个世界，那么在育种领域，一项技术能够创造一个奇迹。我国已突破了一批育种关键技术。在小麦上，历时30年创立了小麦远缘杂交新技术体系，破解了小麦与冰草属间杂交及其改良小麦的国际难题，创制了高穗粒数、广谱抗病性等新材料392份，建立了创新种质高效利用新途径，培育携带冰草多粒、广谱抗性基因新品种，驱动育种技术与品种培育新发展。在水稻上，首次建立了可固定杂种优势的水稻无融合生殖体系，成功获得杂交水稻的克隆种子，实现了杂交水稻无融合生殖“从0到1”的突破；创造性地运用远缘杂交和三系法杂交育种，集聚了水稻不同亚种的有利基因，育成了综合性状优良的强优势籼粳杂交水稻组合，实现杂交水稻产量新的突破。
  培育重大新品种，引领粮食产业高质量发展
  中国农科院副院长万建民院士介绍说：“十三五”期间，中国农业科学院在小麦、水稻、玉米、大豆、杂粮的优质、抗逆、宜机收等新品种选育方面取得突破。”
  小麦方面，中国农科院作物科学研究所选育的中麦895灌浆速率和耐热性居黄淮麦区南片首位，落黄性及综合抗病性好，面条品质达到国家优质标准，2020年推广面积为全国第三位。与山东省农科院原子能所合作选育的鲁原502，产量潜力高、适应性广、抗倒伏能力强、品质优良，在黄淮麦区北片年推广面积超1500万亩，2019年成为我国三大主推小麦品种之一。中麦175是我国第一个同时通过国家水地和旱肥地两个区域审定的水旱兼用型品种，还通过北京、山西、河北、青海和甘肃省的审定，实现了我国冬小麦育种的新突破，是北部冬麦区推广面积最大的品种。
  除丰产性、抗病性、优质性、广适性等特性，水稻育种更追求口感与营养学。“华浙优261”是香型优质高产高效广适性新品。“嘉禾优7245”粳型三系杂交水稻品种，不仅味道软糯弹香滑，而且具有产量高、抗稻瘟、抗飞虱等优点。优质专用早稻品种中嘉早17长期位居南方籼稻推广面积首位，2010-2019年累计推广面积超过6500万亩。
  国家玉米产业技术体系首席科学家李新海研究员介绍说：“面向我国玉米主产区，农科院育成的中单123、中单685、中玉303、中单111等高产、抗逆、宜机收新品种，推动育种目标从高产向早熟优质抗倒宜机收方向转变。”以新品种中单111为例，早熟抗倒、籽粒含水量低、产量高、落粒损失率低，可以实现高质量籽粒直接收获，在新疆奇台创造出亩产超过1570公斤的亮眼成绩。
  国家谷子高粱产业技术体系首席科学家刁现民研究员介绍说，在杂粮新品种选育方面，培育出“中谷1”“中谷2”“中谷7”等优质品种和“中杂谷16”等优质杂交种。其中“中谷2”米质显著优于传统的优质品种黄金苗，已经成为山东“龙山小米”、新疆“疏勒小米”等多个品牌小米的主开发品种。选育出中绿系列绿豆、中红系列红小豆、中豇系列豇豆等新品种12个；近年来，中绿5号、中绿10号、中红6号等系列品种示范推广面积占全国绿豆、红小豆种植面积60％以上，其中，中绿5号已成为“安徽明光绿豆”“河南南阳绿豆”等品牌绿豆的主栽品种。
  保护与利用好作物种质资源，为种业创新提供重要保障
  “如果说种子是农业的芯片，那么种质资源是芯片的核心。”中国农科院作物科学研究所所长钱前院士进行了一个生动的比喻：作物种质资源库相当于育种的“弹药库”，是种业创新的物质基础，是农业发展的战略资源。据介绍，我国目前建成完善了由1座长期库、1座复份库、10座中期库、43个种质圃、205个原生境保护点以及种质资源信息中心组成的国家作物种质资源保护体系。我国保存资源总量突破52万份，位居世界第二。
  在种质资源收集方面，中国农科院牵头组织开展了第三次全国农作物种质资源普查与收集行动，已全面启动了全国31个省区市的普查和收集工作，收集各类作物种质资源5.4万份，其中96％以上为新收集资源，抢救性收集耐水淹玉米等一大批珍贵资源。
  在种质资源鉴定和挖掘方面，中国农科院逐步实现由全面鉴定向精准鉴定的转变。在对收集、保存的种质资源进行基本农艺性状全面鉴定的基础上，组织开展了对水稻、小麦、玉米、大豆等主要农作物3万余份种质的精准鉴定，进一步强化了种质资源有效支撑产业发展的物质基础。
  在新种质创制方面，中国农科院通过远缘杂交等途径，创制了一批关键性状突出、遗传基础明确、育种家想用、育种中好用的自主知识产权核心育种材料。其中，首次攻克利用冰草属优异基因改良小麦的国际难题，创制了一批多粒、广谱抗病性且产量三因素可同步提高的育种新材料，新材料正在为全国各麦区主要育种单位利用，并培育出一批新品种。作物种质资源在支撑培育了一大批重大作物新品种作用日益显著。（来源：农民日报）