打造種業振興的“中國芯” | 科技前線

12月22日，中國科學院A類先導專項“種子精準設計與創造”系列科研成果在北京發布，系統展示了專項通過創建精準設計育種新范式，在打造種業振興的“中國芯”方面取得的系列突破。

01

六年攻關，實現全鏈條突破

種子專項于2019年11月啟動，針對我國新時期糧食安全、生態安全及農業供給側改革的重大戰略需求，中國科學院聯合院內外30家優勢單位協同攻關，聚焦水稻、小麥等主要農作物和魚等動物，以實現增產提質、減投提效、減損促穩為核心目標，最終實現精準創造增產10%—20%、減投15%—20%和減損15%—20%的動植物品種。

六年來，種子專項挖掘了一批高產優質、氮高效利用、抗逆抗病等關鍵基因與調控網絡，實現了基因組精準編輯、四倍體野生稻快速從頭馴化等核心技術創新，創制了37個“一增二減”先導型品種，累計推廣先導型作物新品種1448萬畝，取得了顯著的社會經濟效益，切實發揮了戰略先導專項的引領作用。

02

硬核突破，讓種子擁有“智慧”

針對化肥過量、病蟲害頻發、資源約束趨緊等農業“痛點”，種子專項的研究團隊以“精準設計”為路徑，找到了破局的關鍵“鑰匙”。

針對水稻耐受土壤低氮適應性機制研究，研究團隊克隆了氮高效基因OsTCP19，使水稻在氮肥減少20%—30%的情況下產量保持穩定。

針對白粉病、赤霉病等農業“殺手”，研究團隊不僅挖掘出我國地方品種特有的廣譜抗白粉病且兼具麥瘟病抗性的Pm24基因，還培育出抗赤霉病高產小麥“中科166”，讓農藥用量大幅下降，推廣面積已近150萬畝。

多重基因組編輯技術，一舉打破“抗病不高產”的育種魔咒，創制出既抗白粉病又高產的小麥新種質。

研究團隊首次提出并實踐了異源四倍體野生稻快速從頭馴化的新路徑，成功創制出新型四倍體水稻材料，為全球糧食安全提供了前瞻戰略性技術儲備。

面對我國大豆進口量大，生產力不足的難題，研究團隊繪制了全球領先的大豆圖形結構泛基因組圖譜，開發了多維組學數據庫SoyOmics，成功培育出“科豆”“東生”系列等10個高產高營養大豆新品種。

專項還引領了“水產”設計育種的新浪潮，首次提出“雙三倍體”概念，創建了基于生殖方式轉換的設計育種技術體系，培育出具有高產、抗病、節糧三大優勢性狀的異育銀鯽“中科6號”候選新品種。研究團隊還創制出既“無肌間刺”又不育的可用于養殖的無肌間刺異育銀鯽。

03

從“跟跑”到“領跑”，邁向種業強國

針對我國東北稻區及南方雙季稻區的重大需求，研究團隊培育的“中科發”系列水稻已經成為“明星品種”。在東北稻區，“中科發5號”鹽堿地畝產突破600公斤，2024年躋身全國常規水稻推廣面積第五位；在南方稻區，“中科發早粳1號”實現我國雙季早粳稻品種“零的突破”，將優質新粳米上市期提前2—3個月。

種子專項讓我國在精準設計育種領域建立起自主可控的完整技術體系，并進入從“跟跑”“并跑”到部分“領跑”的新階段。

種子專項的成功實施，是面向國家重大需求、發揮新型舉國體制優勢、搶占農業科技制高點的成功實踐，為我國從種業大國邁向種業強國奠定了堅實的科技基礎。

來源：中國科學院可持續發展科技研究局、遺傳與發育生物學研究所

責任編輯：宋同舟