种子“芯片”如何炼成？——湖南种业创新按下“快进键”

       20世纪六十年代，袁隆平院士在湖南安江农校叩响杂交水稻育种的大门。

       如今的湖南，水稻、辣椒、油茶等种质资源规模在全国乃至全球名列前茅。一批批科研人员奋发思进，在杂交水稻育种、辣椒育种、地方猪品种选育、油茶杂交等领域，一批重大创新成果涌现：

       杂交水稻实现连续五轮高产跃升，超高产杂交稻双季亩产突破1600公斤，再创新纪录，超高产、耐盐碱、特定绿色等重大新品种相继推出；油菜品种“沣油737”推广面积连续10年全国第一；鱼类远缘杂交和多倍体育种技术世界领先；首款适用于湘猪等地方猪的液相育种芯片成功开发；辣椒首个胞质雄性不育系和适合于机械化采收的杂交品种率先育成；油茶全基因组密码被成功破解，新选育油茶品种比传统品种增产5倍以上……

       种质资源丰富、种业高层次人才汇聚，高等院校、科研院所、种业企业协同共进，让湖南种业一步步迭代升级，种子“中国芯”更强了，中国“饭碗”端得更稳了。近日，记者跟随“高质量发展调研行”采访活动深入湖南多地，感受着湖南种业由内而外的华丽蜕变。

       从模糊到精准，抓好种业关键核心技术攻关

       种子是农业的“芯片”。种业科研创新，就是要在“芯”的位置上精雕细琢，其难度不言而喻。

       以杂交水稻育种为例，常规育种需要历经多代反复回交、筛选，耗时七八年甚至更长时间，才能选育出较为优良的品种，更不必说育种过程当中若遇上极端天气，前期付出的心血将“颗粒无收”。

       在生猪的传统育种方法中，要判断一头猪长得快不快、产仔多不多、脂肪含量高不高、肉质嫩不嫩等性状，凭借观察仅能得出一些外部表征，很多内在性状必须经过屠宰才能得到，然而这种“破坏性”手段容易导致育种样本的丢失。

       如果说传统育种方法相对模糊而难以把握，那么生物育种则带领种业攻关走入一个更为精准的时代。

       作为岳麓山种业创新中心所依托的关键共性技术平台，在华智生物技术有限公司（以下简称“华智生物”），记者见识到了众多精准瞄定遗传基因的高科技育种“利器”：基于多层扩充和靶向捕获技术而研制成功的液相育种芯片打破了国外对育种芯片的垄断，适用于任何物种进行基因型测序分型，基因型准确率可达99%；高通量自动化基因检测平台一天可产生超过20万的数据点，是普通实验室的100倍；智慧种质休眠舱采用低温低氧技术以及智能化、自动化的出入库管理系统，能有效保护种质资源的活性和遗传稳定性……

       技术进步带来育种成本大幅下降。“袁隆平院士团队对‘超优千号’超级杂交稻父本的病害抗性进行改良，传统育种方法需要5-8年，而采用分子辅助育种技术进行定向改良，只花了2年多的时间。”华智生物分子育种技术智创中心研究员李乐说。

       重离子辐射诱变定向育种技术加上突变体高通量筛选技术（M1TDS技术），是我国研发的具有完全自主知识产权的新技术。使用重离子束这种高能带电粒子辐射，能高效造成不易修复的DNA双链及团簇损伤，具有诱变效率高、变异谱宽，变异稳定周期更短的特点。简言之，可以在引起目标基因变异的同时，对基因组其他地方影响较小，从而快速形成遗传稳定的新品系，显著缩短育种周期。

       使用这一技术，湖南科学家很快定向创制出“莲两优1号”“韶香100”等既保持了底盘品种优良农艺性状，又具有镉低积累特性的水稻基因种质与品种。

        “这一技术对猪、羊等畜禽育种意义更大，可破解当下‘卡脖子’问题，实现种业跨越式发展。”杂交水稻全国重点实验室副主任、湖南杂交水稻研究中心研究员赵炳然表示。

       从科研端到产业端，强化企业农业创新主体地位

       科研单位在种业基础性、前沿性、公益性科研领域取得重要突破的同时，一批种子龙头企业在商业性、竞争性育种领域大显身手。他们积极投入研发经费，与科研机构紧密合作，从农民和市场的切实需求中找命题，以高效的团队协作打通每一个关键环节，让育种走上“工厂化”、商业化的快车道。

       20多年来，袁隆平农业高科技股份有限公司（以下简称“隆平高科”）的研发团队培育出15个农业农村部认定超级稻品种，3个全国优质稻品种食味品质鉴评（籼稻）金奖品种以及8个省级金奖品种，170多个绿色品种。这些品种的研发在保障国家粮食安全的同时，还助力农业生产绿色转型，满足多元化消费需求。

       商业化育种的高效率从何而来？“我们采用‘工厂化、分段式’的研发模式，组建了一个由多支专业团队构成的体系，每个团队都专注于其擅长的领域，确保每个环节都能发挥最大的优势，有效实现从品种资源到品质鉴定的流水线作业。”隆平高科党委副书记、副总裁纪绍勤形象地指出，在“多个火车头”的合力推动下，一个品种的培育周期可从8-10年缩短为4-6年。

       效率的提高并不意味着对质量的放松。“商业化育种的落脚点是市场。我们通过降低农民的种植成本、提高农民的综合收益，让良种成为更多农民的选择，最终推动种业创新形成良性循环。”隆平高科人力资源部副总经理黄丹说。

       湖南省流沙河花猪生态牧业股份有限公司则是产业端需求倒逼科研端创新的典型。“宁乡花猪是湖南地方特色猪种，但一度濒临灭绝。为什么？因为吃得多、长得慢，脂肪含量高，竞争不过国外进口的猪种，所以慢慢就被市场淘汰了。”公司负责人李述初说。

       为了推动宁乡花猪向产业化方向发展，公司专门成立宁乡花猪工程技术研究中心，与湖南农业大学印遇龙院士团队、湖南省畜牧兽医研究所合作，开展“宁乡猪基因组血缘关系鉴定”“宁乡花猪亲本及其配套系生长发育研究”等系列课题研究，为宁乡猪种群保护、种质创新和科学利用提供切实有效的系统性解决方案。

       “我们结合宁乡猪高精度基因组图谱和营养调控技术开展生物育种，选育兼具优质、高产、高繁殖力、高抗病力等优良性状的宁乡猪，在更好地保护地方猪种的同时，增强宁乡猪的市场竞争力。”湖南农业大学动物科学技术学院副院长何俊说。相较原始品种，如今的宁乡花猪繁殖率、胴体瘦肉率、肌内脂肪含量都更高，肉质和风味均得到了进一步的优化。

       湖南省农业农村厅副厅长马艳青表示，下一步湖南将有针对性地出台落实支持政策措施，提升企业牵头承担省级农业关键核心技术攻关、重点研发计划等科研项目的比例，提升企业话语权，强化企业在农业创新领域的主体地位。

       从实验室到餐桌，加快种业科技成果转化应用

       在湖南长沙岳麓山种业创新中心种业科技馆，记者沿着水稻育种、畜禽培育、油菜增产等众多种业科研创新成果一一看过去：柏连阳院士团队育成的特定绿色水稻品种“臻两优8612”、印遇龙院士团队育成的湘沙猪配套系、刘少军院士团队选育的“合方鲫2号”……走到一幅图示前面，记者看到了大大的七个字——“湖南院士一桌饭”。

       所谓的湖南院士一桌饭，并非简单地把院士开展种业攻关的农业新品种摆在一起做成一桌饭，它代表的是一种种业科技成果转化应用模式。

       “好的科技成果要实现转化应用，才能发挥其真正的价值。我们所做的就是推动院士团队的科技成果实现从实验室到田间到餐桌的‘三级跳’。”岳麓山种业创新中心常务副总经理刘志贤说。以种业科技成果为起点，与产业发展相结合，连通生产、加工、销售、品牌打造、标准制定、质量检测等多个环节，推动农业生产高质量发展。

       淡水鱼类发育生物学国家重点实验室是全国唯一以“淡水鱼类”命名的国家重点实验室。多年来，实现在鱼类远缘杂交理论—技术—产品方面形成了一系列国际领先研究成果。合方鲫、合方鲫2号、杂交翘嘴鲂、鳊鲴杂交鱼、湘云鲤、湘云鲫……创建了一批四倍体、二倍体新品系，以及一系列性状优良三倍体、二倍体新品种。

       以“合方鲫2号”为例，它是通过远缘杂交和多倍体育种技术培育出来的，相比普通的土鲫鱼蛋白质含量更高、肉质更鲜美。

       “我们强调渔业高质量发展，目标要实现淡水鱼类良种、良养、良销。”中国工程院院士、实验室主任刘少军说。

       目前，实验室在湖南、广州等地建立了10余个鱼类育种及健康养殖基地。研究团队秉持“健康养殖”的理念，深入系统研究了稻—鱼、荷—鱼等生态种养综合生产模式，提倡设施养殖与池塘养殖、稻渔综合种养等养殖模式相结合。强调生态设施养殖系统的建立，提出用陶板来改善设施材质等提高生态成分的设计。实验室还研发出合方鲫鱼冻产品、以合方鲫系列鱼为原材料的高品质鱼粉等新产品，让老百姓在家中就能方便吃到美味的淡水鱼产品。

       从实验室到餐桌，上下游有机衔接、产学研紧密协同，构建起创新、研发、转化、落地的新格局，催动湖南的种业科技迈向更广阔的前景。（ 姚媛 梁嘉伟 刘梓宪  李婧）