提升水稻品種潛力 保障口糧安全

■ 王敬國

科技是第一生產(chǎn)力，農(nóng)業(yè)科技自然就是農(nóng)業(yè)的第一生產(chǎn)力。種子作為農(nóng)業(yè)科技中重要的一環(huán)，隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，它的地位也從“農(nóng)業(yè)八字憲法”的第四位提升到了農(nóng)業(yè)“芯片”的高度，成為了保障國家糧食安全的重要籌碼。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的數(shù)據(jù)顯示，我國農(nóng)作物自主選育品種面積占比超過95%，水稻、小麥兩大口糧作物品種能實(shí)現(xiàn)100%自給，玉米、大豆等種源立足國內(nèi)有保障，我國種子供應(yīng)總體上有保障，而且風(fēng)險(xiǎn)可控。幾十年來，雖然我國現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展成果顯著，但是種業(yè)自主創(chuàng)新能力相對較弱，一些領(lǐng)域和環(huán)節(jié)受制于人的現(xiàn)象有逐漸加重的趨勢。因此，必須盡早突破關(guān)鍵技術(shù)，在農(nóng)業(yè)“芯片”領(lǐng)域全面清除“卡脖子”現(xiàn)象。

近期國家層面召開的多次會(huì)議，都反復(fù)提及種子和耕地的問題。今年的全國“兩會(huì)”，種子問題廣受關(guān)注。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部也表示，正在會(huì)同有關(guān)部門研究制定打好種業(yè)翻身仗行動(dòng)方案，力求用10年左右的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)重大突破。

確保谷物基本自給，保證口糧絕對安全，關(guān)乎國家和民族的生存與發(fā)展。隨著人民生活水平的不斷提高，我國稻米市場對粳米的需求還將持續(xù)增長。黑龍江省是全國粳稻第一大省，產(chǎn)量潛力大、米質(zhì)優(yōu)、商品率高，內(nèi)銷外貿(mào)前景廣闊，在保障我國糧食尤其是“口糧”安全方面，具有舉足輕重的地位。然而新形勢下，水稻種植面積很難再擴(kuò)大，而單產(chǎn)又長期沒有突破性提高，未來可能面臨優(yōu)質(zhì)粳米難以滿足人口增長實(shí)際需求的窘境，更可能無法滿足主糧消費(fèi)提檔升級的發(fā)展趨勢。千方百計(jì)地發(fā)展粳稻生產(chǎn)，特別是黑龍江省的優(yōu)質(zhì)粳稻生產(chǎn)，增加優(yōu)質(zhì)粳米總產(chǎn)量，對于確保我國口糧安全和社會(huì)穩(wěn)定，都將具有重要戰(zhàn)略意義。

一、關(guān)于水稻種質(zhì)資源和黑龍江省水稻品種

（一）中國水稻種質(zhì)資源的收集、評價(jià)和利用情況

國家種質(zhì)資源庫長期庫中保存有7.2萬份左右的水稻種質(zhì)資源，大約占世界保存量的17%。主要包括地方品種、選育品種、國外引進(jìn)種質(zhì)、三系資源、野生稻、遺傳材料等幾大部分。其中，地方品種占比最大，達(dá)到71%左右，國外引進(jìn)資源占12.5%左右，育成品種占8%左右；秈稻大約占63%，粳稻大約占37%。

這7.2萬份的種質(zhì)資源全部完成了形態(tài)性狀和生物學(xué)特性的鑒定，38%左右的資源完成了抗鹽、抗冷、抗旱等抗逆性鑒定，85%左右的資源完成了稻瘟病、白葉枯病、稻飛虱等抗病蟲鑒定，45%左右的資源完成了主要品質(zhì)性狀的測定，也開展了針對以上性狀的數(shù)量性狀位點(diǎn)和基因研究。

雖然開展了比較廣泛的資源評價(jià)和遺傳研究，但是這些保存的種質(zhì)資源幾乎95%以上從未在育種中被利用。很多種質(zhì)資源常常存在不利基因的連鎖，采用常規(guī)方法很難打破這種連鎖，這就增加了種質(zhì)資源利用的難度。要利用種質(zhì)資源中的有利基因，現(xiàn)在更提倡借助分子標(biāo)記實(shí)現(xiàn)其重組和向優(yōu)良品種背景的轉(zhuǎn)育。

（二）黑龍江省水稻種質(zhì)資源情況

黑龍江省因?yàn)闃O端的氣候條件，而被學(xué)術(shù)界定義為寒地稻作區(qū)。生長季節(jié)短，熱量條件差，從南到北相差10 個(gè)緯度，大于10℃的活動(dòng)積溫從2900℃左右迅速降低至1900℃左右，只能種植早熟粳稻。此外，由于黑龍江省遠(yuǎn)離亞洲栽培稻的起源中心，而且現(xiàn)代稻作歷史僅有100 余年，因此可供育種利用的種質(zhì)資源來源范圍非常有限，主要是：第一，日本和朝鮮半島；第二，吉林和遼寧；第三，極少數(shù)量的地方品種；第四，其他粳稻種植省份或國家。

黑龍江省育成的品種和創(chuàng)制的種質(zhì)資源數(shù)量相對于國內(nèi)其他省份來說非常少。例如，在國家種質(zhì)資源庫長期庫中保存的7.2 萬份資源中，來自于黑龍江省的種質(zhì)資源僅有幾百份。

（三）黑龍江省水稻品種選育與應(yīng)用情況

截至2020年，黑龍江省共審定568個(gè)水稻品種（含認(rèn)定）。其中20 世紀(jì)60 年代育成9 個(gè)，70年代育成6個(gè)，80年代育成23個(gè)，90年代育成49個(gè)，21世紀(jì)前10年育成110個(gè)，21世紀(jì)第二個(gè)10年育成371個(gè)。其中，兩個(gè)品種在中國推廣面積最大的常規(guī)稻中，排名第二位和第四位；9 個(gè)品種被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部認(rèn)定為超級稻品種。

2020年，全省水稻種植面積為5951萬畝，應(yīng)用了443 個(gè)水稻品種。其中11 個(gè)品種推廣面積在100 萬畝以上，15 個(gè)品種推廣面積在50 萬畝以上，70個(gè)品種推廣面積在10萬畝以上。

二、黑龍江省水稻育種的瓶頸

廣袤的黑土地、雨熱同季的光溫水資源、高水平的農(nóng)業(yè)機(jī)械化、強(qiáng)勁的科技支撐、快速進(jìn)步的生產(chǎn)技術(shù)，這些優(yōu)勢成就了黑龍江省優(yōu)質(zhì)粳稻生產(chǎn)第一大省的地位。但是，在水稻育種研發(fā)層面還存在著亟須解決的瓶頸問題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）遺傳基礎(chǔ)狹窄

黑龍江省因?yàn)樘厥獾牡乩砦恢煤推贩N特性，可供育種利用的親本和優(yōu)異種質(zhì)數(shù)量少，地理來源和親緣關(guān)系相近，難于創(chuàng)造和利用強(qiáng)雜種優(yōu)勢，因此造成后代性狀變異幅度小、品種遺傳基礎(chǔ)狹窄，制約了品種生產(chǎn)潛力的大幅度提升和突破性大品種的選育，并對黑龍江省水稻的安全生產(chǎn)帶來潛在的威脅。例如，在品種抗性遺傳基礎(chǔ)上導(dǎo)致稻瘟病和冷害的大面積發(fā)生。

（二）種質(zhì)資源評價(jià)和創(chuàng)新進(jìn)展緩慢，方法單一

很長時(shí)間以來，黑龍江省水稻種質(zhì)資源的評價(jià)和利用主要依靠各家育種單位完成，研究力量不集中，重復(fù)工作嚴(yán)重。資源引進(jìn)、創(chuàng)制的受重視程度高，但實(shí)際效果與預(yù)期仍有差距。資源研究和評價(jià)主要利用人工方式完成，多局限于形態(tài)特征及農(nóng)藝性狀的鑒定與描述，對育種指導(dǎo)作用有限。

黑龍江省水稻品種選育和種質(zhì)創(chuàng)新的方法單一。在截至2020 年審定（認(rèn)定）的568 個(gè)水稻品種中，僅有2個(gè)品種采用外源總DNA轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)育成。其余566 個(gè)品種中，541 個(gè)由雜交育種育成，25個(gè)由選擇育種育成。評價(jià)和創(chuàng)新的不足，限制了資源利用水平和效率的進(jìn)一步提高。

（三）種業(yè)領(lǐng)域與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)要求不完全適應(yīng)

創(chuàng)新能力方面，育種材料深度評價(jià)不足，育種力量分散，復(fù)合型人才缺乏，技術(shù)、人才和資源主要集中在大專院校和科研院所，向企業(yè)流動(dòng)不暢。種業(yè)企業(yè)方面，商業(yè)化育種體系尚未完全建立，種企數(shù)量多，但大多數(shù)規(guī)模小、研發(fā)能力弱、競爭能力不強(qiáng)。種子生產(chǎn)能力方面，良種繁育基地建設(shè)滯后，繁育基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，抗自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)能力不高。

（四）知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)仍需加強(qiáng)

知識產(chǎn)權(quán)是種業(yè)發(fā)展的生命線。種業(yè)知識產(chǎn)權(quán)中最常見的是植物新品種權(quán)。2019 年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部受理農(nóng)業(yè)植物新品種權(quán)申請首次突破5000件，相當(dāng)于最初十年的申請總和，年度申請量連續(xù)3 年位居世界第一。但是無法確定的是到底有多少品種被侵權(quán)。水稻作為自交作物，很容易發(fā)生資源材料的丟失和侵權(quán)現(xiàn)象。我國現(xiàn)行法律側(cè)重品種保護(hù)，但是對種質(zhì)資源保護(hù)不夠，也對原始育種創(chuàng)新保護(hù)不足。

三、黑龍江省水稻種業(yè)發(fā)展亟待解決的問題

由于邊疆省份的實(shí)際情況，黑龍江省從事水稻科研的各家單位對高素質(zhì)人才的吸引力偏低，與國內(nèi)領(lǐng)先學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)之間業(yè)務(wù)交流和聯(lián)系仍然不夠密切，在平臺建設(shè)、人才培養(yǎng)、資源利用與分子育種領(lǐng)域存在巨大的合作和提升空間。

（一）建設(shè)高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

重視農(nóng)業(yè)高校在種業(yè)人才培養(yǎng)上的基礎(chǔ)作用，發(fā)揮科研單位和農(nóng)企在種業(yè)人才培養(yǎng)上的提升作用。創(chuàng)新人才、智力和技術(shù)在高校、科研單位和企業(yè)間的共享與流動(dòng)機(jī)制。以我省在寒地粳稻研究領(lǐng)域的優(yōu)秀科研平臺為基礎(chǔ)，積極申報(bào)各級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，尤其是國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。以重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為依托，以穩(wěn)定的經(jīng)費(fèi)支持為保障，以高端人才聚集與培養(yǎng)為目標(biāo)，形成銜接有序、配置合理的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，為水稻產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供智力儲備和人才支撐，全面促進(jìn)黑龍江省水稻科研創(chuàng)新能力建設(shè)。

（二）建設(shè)種質(zhì)資源創(chuàng)新合作平臺

全面掌握現(xiàn)有資源信息是資源創(chuàng)新和品種選育的基礎(chǔ)，因此亟待建設(shè)省級種質(zhì)資源創(chuàng)新合作平臺，為資源合理利用、我省獨(dú)特資源的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)、重要基因挖掘提供研發(fā)平臺，并闡明其育種價(jià)值。平臺開展的主要工作包括：有針對性地引進(jìn)種質(zhì)資源；利用表型組學(xué)技術(shù)開展資源性狀評價(jià)；利用多組學(xué)技術(shù)探明性狀遺傳基礎(chǔ)，發(fā)掘優(yōu)異基因源；通過輪回選擇、群體改良、輔助選擇、基因編輯等技術(shù)加強(qiáng)資源的創(chuàng)新與利用，以便更有效地服務(wù)育種實(shí)踐。

平臺的建設(shè)，應(yīng)涵蓋高校、科研單位和種子企業(yè)等不同單位，以充分發(fā)揮各單位的定位、職能和優(yōu)勢。建議確保平臺的公益屬性，突出人才培養(yǎng)和社會(huì)服務(wù)的雙重功能，兼顧基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究兩個(gè)重點(diǎn)，使平臺的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益最大化。

（三）提升分子育種技術(shù)應(yīng)用的廣度和深度

建立分子育種公共技術(shù)平臺，面向社會(huì)提供全面的技術(shù)服務(wù)。針對重要性狀，挖掘定位相關(guān)基因位點(diǎn)及有利等位基因，開發(fā)功能標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)高通量輔助選擇；對有重大應(yīng)用前景的優(yōu)異基因進(jìn)行精細(xì)定位、克隆及轉(zhuǎn)基因研發(fā)；加速基因編輯手段在寒地粳稻種質(zhì)創(chuàng)制和新品種選育中的應(yīng)用；建立規(guī)模化高效單倍體育種技術(shù)體系。

（四）提高單產(chǎn)，改善品質(zhì)，選育突破性品種

加強(qiáng)育種理論與技術(shù)研究，提升育種能力，探索進(jìn)一步提高水稻生產(chǎn)潛力和改善品質(zhì)的可行途徑。針對我省不同生態(tài)區(qū)的需求，加強(qiáng)育種材料的創(chuàng)新，培育產(chǎn)量潛力高、適應(yīng)性廣的超級稻品種；加強(qiáng)品質(zhì)育種研究，培育適于高端消費(fèi)市場需求的優(yōu)質(zhì)品種；適度培育適于輕簡栽培的品種；加快選育滿足生產(chǎn)需求的突破性品種，促進(jìn)水稻產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。