南繁硅谷建设的分析与思考

许桓瑜，王 萍，张雨良，方艳玲，郭安平

（中国热带农业科学院，海口571101）

0 引言

“南繁”是指每年秋冬季节，将农作物品种带到海南省利用热带地区适宜的光温条件，从事农作物品种选育、种子生产加代和种质鉴定等活动的方法。海南国家南繁基地在中国农业发展中具有重要地位，是稀缺的、不可替代的国家战略资源。海南省南部三亚、陵水、乐东3个市县属典型的热带地区，是中国适宜冬季南繁的唯一区域。南繁可使品种选育时间缩短1/3至1/2，种子南繁已成为育种研究的必备程序[1]。

党中央、国务院历来重视南繁工作。2018年4月，习近平总书记考察南繁工作时强调，十几亿人口要吃饭，这是中国最大的国情。良种在促进粮食增产方面具有十分关键的作用[2]。要下决心把中国种业搞上去，抓紧培育具有自主知识产权的优良品种，从源头上保障国家粮食安全。国家南繁科研育种基地是国家宝贵的农业科研平台，一定要建成集科研、生产、销售、科技交流、成果转化为一体的服务全国的“南繁硅谷”[3]。加快推进打造“南繁硅谷”，是在认真学习贯彻习近平总书记讲话精神，深刻认识良种在促进粮食增产、保障国家粮食安全中的重要作用；深刻认识高标准建设国家南繁科研育种基地，建成服务全国的“南繁硅谷”的重大意义；牢牢把握打造南繁种业科技创新中心，建设国家热带农业科学中心的重大机遇的基础上，结合中国热带农业科学院实际，瞄准世界种业科技前沿，以巨大的责任感、使命感，为建设种业强国和确保国家粮食安全为目标和方向而努力奋斗[4]。

1 南繁硅谷战略意义与独特作用

打造“南繁硅谷”是保障中国种业与粮食安全的紧迫国家战略需求。中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上，而南繁则是“中国饭碗”的底部支撑，南繁关系到国家种业安全和粮食安全，涉及国家核心利益[4]。南繁对保障国家粮食安全、推进种业科技创新，有着不可替代的作用。中国粮食安全形势紧迫，建设“南繁硅谷”是国家意志的坚定体现，是为保障国家粮食安全提供品种和技术储备的紧迫战略需求[5]。

打造“南繁硅谷”是保障中国农业可持续发展的迫切需要。种业是现代农业发展的生命线，是保障国家粮食安全的基石，种业竞争力代表国家农业竞争力，种业搞上去才能掌握现代农业发展的主动权[6]。中国种业发展尚处于初级阶段，育种复合型人才缺乏，种子生产水平不高，良种繁育基础设施薄弱，抗灾能力较低，机械化水平低，加工工艺落后[7]。《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》明确要求加快提升种业科技创新水平。建设“南繁硅谷”，加快推进现代农作物种业发展，加强种业科技创新，已成为加快现代农业发展的迫切需要[8]。

种业是未来抢占科技创新制高点的战略必争领域，“南繁硅谷”是推进种业科技创新的重要载体。加强种业科技创新是提升农业国际竞争力的迫切需要。近年来，美国的孟山都、先锋，瑞典的先正达和德国的拜尔、杜邦等国际种业公司，通过在中国独资或寻找代理公司、与中国种子销售公司合作或者直接购买中国公司等形式，进入中国市场，并每年在南繁进行玉米加代、繁殖和水稻制种等[9]，在中国境内销售其旗下品种，千方百计实现其占领垄断中国种业市场的目的。组建“南繁硅谷”，打造聚集国内外一流人才的高地，组织具有重大引领作用的协同攻关，形成代表国家水平、国际同行认可、在国际上拥有话语权的农业科技创新实力，才能成为抢占国际科技制高点的重要战略创新力量，为保障国家粮食安全提供强大支撑，才能避免未来中国种业受制于人[10]。

南繁急需构建突破性、引领型、平台型为一体的新体制新机制。南繁已成为全国最大的、最开放的、最具影响力的农业科技试验区，被誉为“绿色硅谷”，南繁涉及国内500多家科研机构，常年育制种面积1.3万hm2左右[11]，但缺少固定人员编制，缺乏稳定的运行经费，缺乏完善的基础科研设施，没有统一领导管理机构并制定管理规章制度，难以统筹协调资源形成优势互补，难以最大限度发挥作用。习近平总书记指出要建成集科研、生产、销售、科技交流、成果转化为一体的服务全国的“南繁硅谷”，体现了国家目标和战略需求，需要汇聚种业尖端科技力量，立足“加强国家南繁科研育种基地（海南）建设，打造国家热带农业科学中心”，统筹布局，科学规划，瞄准“南繁硅谷”的目标和方向努力奋斗[12]。

南繁种业事关中国粮食安全，已上升为国家安全战略的一个重要组成部分。当前，党中央、国务院已明确将“加强国家南繁科研育种基地（海南）建设”作为海南建设自由贸易试验区的重要内容，加强南繁种业发展的科技创新支撑，将技术创新转化为加速国家南繁种业发展的源动力任务紧迫，刻不容缓[13]。

2 南繁硅谷建设工作基础

南繁育制种事业经过了数十年的发展取得了巨大的成就，但南繁种业的可持续发展目前面临2个主要瓶颈：（1）南繁区转基因生物和有害生物带来的生物安全问题亟待解决[14]；（2）南繁育种过程创制的各类新种质（育种中间材料）亟待高效创新利用。这些问题瓶颈既给南繁种业发展带来了潜在的安全风险，又极大地制约了南繁科研育种的效率和南繁种业的发展潜力[15]。因此，开展南繁种质资源高效利用与生物安全保障技术研究具有现实紧迫性和必要性，可有效地释放南繁科研育种发展潜力，提高南繁科研育种的安全性，将为克服南繁种业发展的重要瓶颈提供重要的科技创新动力，为中国南繁种业又好又快、持续稳定、健康绿色发展提供有力的技术支撑[16]。

一方面，南繁区生物安全与生态安全等问题亟待解决。主要体现为以下几个方面：（1）近年来，随着中国转基因作物新品种培育工作的快速发展，进入南繁区的转基因材料日益增多，而相应的监测、预警和控制措施却远远滞后[17]。转基因作物外源基因如在南繁过程中漂移至其他种质材料，就可能迅速扩散到全国各地，其潜在风险高于全国其他任何地区[18]。如不科学规范管理，南繁区可能成为外源转基因漂移的“扩散源”，势必影响中国农作物生产、生物多样性保护和生态安全。（2）检疫性有害生物进入对南繁区乃至海南岛地区的生物安全构成了巨大的潜在威胁，对南繁区生物多样性和生态系统的组成造成了潜在的影响[19]。（3）南繁过程中大批种子、种苗调进调出，人员流动频繁，极易造成病虫草鼠等有害生物的传播扩散[20]。目前，南繁地区对有害生物的监测预警、风险评估和控制的措施和条件远不能满足需求。有害生物的传播扩散已经越来越严重地困扰和威胁到南繁育种的发展[21]。如不严格控制，南繁区可能成为有害生物交叉传播的大“染缸”，将严重威胁中国农业生产发展与粮食生产的安全。（4）随着全球经济一体化进程的加快，外来生物入侵现象越来越普遍，所造成的影响愈加严重[22]。随着海南全岛建设自由贸易试验区的进程逐步加快，以全球动植物种质资源引进中转中心、南繁科技城、南繁国家实验室等项目为代表的自由贸易港逐步形成，以转基因作物、检疫性生物、外来入侵生物和病虫草鼠等有害生物为代表的生物安全问题将逐步凸显[23]，迫切需要及时掌握国内外相关领域理论研究的发展动态和成果，集成应用预防和控制技术，探讨科学开展生物安全管理的途径[24]。在此基础上，建设相应的检测监测、风险评估与预警及监管平台，为南繁种业的健康、稳定和可持续发展保驾护航[25]。

另一方面，如何高效保存、保护和利用南繁种质资源的问题制约着南繁的发展。主要表现在：（1）对南繁种质资源没有系统的加以保存和保护，除已育成品种的材料以外，大量珍贵的育种中间材料被丢失或者遗弃，没有共享和交流的平台，因此造成极大的浪费，严重制约着南繁育种基础研究水平的提高[26]。近十年的统计显示，由国家农作物品种审定委员会审定的品种，有1345个出自南繁，占总数的86%；由省级农作物品种审定委员会审定的品种，育自南繁的占比超过九成[27]。每年800多家南繁机构、7000名农业科技专家聚集三亚及其周边开展南繁育种工作，数以万计的育种材料和育种中间材料构成了宝贵的种质资源库[28]。然而，由于缺乏核心技术支撑以提供有效的共享渠道，南繁种质资源的交流和共享远远没有达到应有的水平，直接降低了南繁育种效率，极大地制约了南繁种业的发展潜力[29]。（2）目前还没有建立针对南繁种质资源的共享平台和公共技术服务体系，南繁种质资源的高效鉴定评价技术体系没有建立[30]。当前，急需为南繁育种材料提供身份验证、产权保护，打造种质资源高效利用共享技术服务平台[31]。（3）目前还没有建立针对南繁种质资源的高效育种技术公共服务平台[32]。当前，急需以种质资源高效利用持续创新为目标，打造基于CRISPR基因编辑技术等新一代育种手段的南繁育种技术服务共享平台，为加速南繁新品种选育和提升南繁种业的竞争力提供帮助，促进中国种业“走出去”[33]。

2.1 主要工作进展

近年来，中国热带农业科学院“南繁育种与生物安全创新团队”紧密围绕南繁生物育种和南繁生物安全两个主题进行基础和应用研究，取得了两方面的重要进展：

（1）南繁及热带特色作物高效遗传转化技术平台建设取得重要进展。优化和建立了狗尾草、水稻、大豆、番木瓜、木薯、高粱、玉米、红麻等转基因技术体系。目前，狗尾草、水稻、大豆、番木瓜转化技术体系已经成熟，可以进一步优化和培养技术人才开展对外技术服务工作[34]；探索建立了‘华南8号’木薯品系的胚性愈伤转化技术体系和高粱成熟种子胚性愈伤高效转基因技术体系[35]；探索优化了在海南开展玉米幼胚转化、高粱幼胚转化的栽培条件[36]；构建了番木瓜、狗尾草、水稻、高粱、木薯等CRISPR基因编辑载体，并转化开展番木瓜抗病研究、狗尾草抗旱性研究、水稻落粒基因研究等[37]；构建了玉米ZmASR1抗旱基因家族9个基因过表达载体和对应狗尾草8个同源基因的基因编辑CRISPR载体，并转化狗尾草[38]；获农业部批准进入转基因安全性评价阶段的转基因抗病毒番木瓜优良品系7个[39]。

（2）南繁转基因生物安全监测与控制技术研发有新进展。初步明确了转基因水稻指示性非靶标昆虫-稻红瓢虫的群落结构特征[40]；开发Bt Cry1Ab/Cry1Ac+Bar除草剂靶标检测试纸条，应用于南繁区转基因作物快速检测，有力支撑南繁生物安全监管；2017年度田间快速初筛南繁水稻、玉米等1504份样品（资质报告333份+试纸条1171份），为南繁区农业执法监管提供重要的技术支撑[41]；选定南繁抗虫水稻育种核心区域周边的海南野生稻原生地为监测点，建立监测网络[42]；完成转基因抗病毒番木瓜YK 16-0-1分子特征、环境安全和食用安全评价工作，已向农业部申报安全证书[43]。

近3年来，依托行业科研专项的支持，中国热带农业科学院与中国农科院、海南大学、海南省农科院、华南农业大学等单位合作，开展南繁区生物安全监测预警及控制关键技术研究与示范，在南繁区鉴定病虫害73种，研发生物安全防控新技术17项，完成样品检测2448份，开展科普活动38场，培训基层农业管理和技术人员超过3000人次[44]。

2.2 条件平台

海南南繁公共实验服务和执法管理基础设施平台建设地点位于国家南繁检验检疫大楼（地址：海南省三亚市吉阳区兆龙西路岭仔小组149号），与海南省南繁管理局（国家南繁工作领导小组办公室）在同一栋楼内。平台属《国家南繁科研育种基地（海南）建设规划（2015—2025年）》规划建设项目，由国家财政全额投资，由海南省农业厅与中国热带农业科学院共同建设。其中，海南省农业厅负责项目1710万元，主要用于实验室装修、南繁展览馆和信息系统建设；中国热带农业科学院负责项目1664万元，用于购置实验室仪器设备。共购置仪器设备650台（套）[45]。

平台所处的国家南繁检验检疫大楼产权属于海南省农业厅，现由海南省南繁管理局管理和使用。经平台建设双方研究，同意将大楼的第2至第6楼层整体用于平台建设。按楼层从上到下，分别建设转基因植物检测室、种子检验检测中心、外来入侵生物检测与风险分析实验室、重大病虫草鼠害监测防控实验室、植物检疫实验室、公共开放实验室。2018年4月，经中国热带农业科学院与海南省农业厅双方主管领导商洽，同意在平台建设完成以后，由中国热带农业科学院整体负责平台相关实验室的运行管理[46]。

2.3 存在的问题与不足

2.3.1 科技创新支撑南繁种业发展动力不足 南繁基地是中国最大、最开放、最有影响力的育制种基地，对保障中国粮食安全、推动种业创新、促进农业发展发挥不可替代、独一无二的重要作用。扛起推进民族种业发展、保障国家粮食安全的担当，科研工作者责无旁贷，更义无反顾，要将千方百计为南繁科研育种工作提供全方位、高标准、专业化的服务。一是围绕国家粮食安全需要和全球种业创新前沿，建设南繁育种国家实验室，提供基因挖掘、种质创新、育种技术、新品种选育、高效繁育技术等领域的基础研究和前沿技术研究服务；二是科技支撑建设中国南繁科技城，着力打造中国种业新品种发布、种子科技创新交流、种业研究机构合作、种子信息综合服务平台，使南繁真正成为全国种业的“硅谷”[47]。

以南繁育种和生物安全研究为例。一是要不断凝练和聚焦南繁生物安全研究的核心科学问题，开展系统性、基础性和长期性的工作。生物安全监测和评价往往需要一段较长的时间，短则十年半年，长则数十年，需要一代人甚至几代人的累积和努力，因此必须从一开始就要树立研究典范，建立由预见性和规划性的研究体系。经过多年的研究累积，本团队已积累了较好的前期研究工作基础，下一阶段，需瞄准国际高水平研究，集中团队优势力量在核心科学问题上进行深挖，力争通过十年左右的努力，打造一支在国际转基因生物安全研究领域具有较高知名度的学术型研究队伍。二是要继续加强南繁育种的技术体系建设和核心技术研发。作物生物育种技术是技术性很强的工作，必须跟紧国内外生物育种技术的发展，不断提高研发水平；同时研究的范围也比较广泛，必须跟紧中国南繁育种的需求与趋势，依托热区优势，充分发挥平台特色，从而更有效的为国家种业和热区农业发展服务。与此同时，要紧密结合南繁种业发展的市场需求，探索科技成果转化的新机制[48]。

2.3.2 科研条件和科研平台有待整合提升 经过多年的发展，南繁科研条件逐步改善。南繁区域聚集了近500家科研单位，但相互之间协同协作极少，科研育种条件参差不齐，没有形成共融、共享、共创的科研大装置平台[49]。

2.3.3 南繁公共科研服务条件尚待完善 2015年10月，经国务院批准，国家四部委和海南省政府联合印发了《国家南繁科研育种基地（海南）建设规划（2015—2025年）》，在海南省委、省政府的强力推进和农业部等有关国家部委的大力支持、有关省份的积极参与下，南繁基地建设取得了阶段性成效，科研条件平台初具雏形。一是批复建设南繁公共实验服务和执法管理基础设施平台项目。目前400多件仪器设备已购置到位，并已进驻三亚国家南繁检验检疫大楼，6855 m2实验室已准备装修。二是国家批复由海南省农垦集团承担333.33 hm2国家南繁生物育种专区建设，现已基本完成项目用地的土地平整[50]。

因此，要在发挥南繁科技资源扎堆优势的前提下，加强南繁公共服务的科技研发和服务力度，尽快打造南繁公共服务平台，在南繁生物安全、种子检测、有害生物防控和土壤改良等方面为南繁单位提供高水平的精准服务。同时，推动公共科技资源共享，构建南繁产业科技合作联盟，承担种业研发科技项目。鼓励南繁地区的公共科技资源向南繁单位开放，提供特色科技服务。在2018年全国两会上，全国政协委员毛万春为代表的委员们一致认为，在海南建设南繁国家实验室有助于整合科研创新力量，集中推动种业科技成果落地，是实施科技创新战略的重要内容之一，是以更加开放的姿态推进种业领域科技创新的重要举措，是集南繁科研、繁育、制种一体化，推动种业科技联合攻关的创新共享平台。委员们还建议国家科技部集中力量支撑以中国热带农业科学院为代表的南繁科研机构，完善重大科研基础设施设备，强化科研公共服务功能，成为服务南繁可研的公共开放实验平台、生物安全平台、资源信息平台。

南繁专业人才队伍有待壮大。据初步调查，超过95%以上为“候鸟”型科技人员，且本科以下学历的一般技术人才居多，具有硕士、博士学历的研究性人才缺乏。由于各南繁单位的基地分布零散，加之育种行业保守性质凸出，科技人员之间的交流很少，南繁先进科技难以落地，对南繁种业科技成果就地转化和产业化的贡献微乎其微。初步统计，中国热带农业科学院具有高级职称并开展南繁种业相关研究的专家28人，中级及以下技术人员50人左右，研究生严重缺乏，仅有“南繁育种与生物安全”院级创新团队22人专门从事南繁研究，亟需补充各类人力资源。

3 南繁硅谷建设基本思路

以全面贯彻落实习近平总书记今年4月12日视察南繁基地的重要指示和《中共中央国务院关于支持海南全面深化改革开放的指导意见》文件精神为契机，抢抓三亚南繁科技城建设历史机遇，建设南繁种业科技创新中心（国家南繁研究院），服务国家南繁种业科技创新需求，服务海南南繁产业科技支撑要求，将“南繁硅谷”打造成为国家热带农业科学中心独具特色的核心组成部分。

3.1 发展目标

建设以南繁种质资源创新利用、南繁生物育种、南繁检验检疫、南繁生物安全等领域为主要代表的南繁种业科技创新基地；建设以本科生、研究生学历教育为主的南繁种业人才培养基地；建设南繁种业国际合作交流基地，服务南繁种业“走出去”。

总的目标是：创建世界一流的南繁种业科技创新中心，建设成为南繁科技创新的火车头，南繁人才培养的孵化器，南繁种业国际化的助推器。

用3～5年时间，把国家南繁研究院建设成为南繁国家实验室的孵化器，建成中国热带农业科学院大学，将国家南繁研究院打造成为南繁育种技术创新的领头羊、南繁公共技术服务的大平台和南繁专业人才培养的摇篮。用8到10年时间，建立南繁国家实验室。国家南繁研究院作为国家热带农业科学中心的重要组成部分，在更广的领域更高的层次发挥更大的作用。

3.2 建设任务

打造一个中心：世界一流的南繁种业科技创新中心。三个基地：南繁种业科技创新基地[南繁国家实验室（筹）]、南繁种业人才培养基地[中国热带农业科学院大学（筹）]、南繁种业国际合作交流基地。九个平台：南繁科学技术创新与公共服务平台、南繁检验检疫技术服务平台、南繁生物育种研究平台、南繁生物安全科学平台、南繁种业信息服务平台、南繁种业高端技术人才培养平台、南繁院士工作平台、南繁科教平台、南繁国际交流服务平台。

各基地下设若干平台，各平台下设若干研究中心，表述如下：

3.2.1 南繁科技创新基地[南繁国家实验室（筹）]

（1）南繁科学技术创新与公共服务平台。以优异种质资源鉴定与新基因挖掘、良种繁育与种子加工技术等为基础，建设“南繁种质资源库”、“南繁种子种苗检验检测中心”、“南繁育繁推一体化技术研究中心”等。

（2）南繁检验检疫技术服务平台。以植物检验检疫和疫病防控技术为基础，建设“南繁检验检疫技术中心”，为南繁植物检疫和种子进出口贸易提供技术支撑。

（3）南繁生物育种研究平台。以基因编辑等为主要手段开展南繁作物和热带作物重大育种技术与材料创新、重大品种选育，建设“南繁生物育种研究中心”，开展水稻、玉米和热带作物生物育种，开展基因型到表型的精准评价和生理生态研究。

（4）南繁生物安全科学平台。以转基因作物安全评价、检疫性生物防控、病虫草鼠害防控、外来入侵生物防控等为基础，建设“国家南繁生物育种专区技术服务中心”、“南繁转基因作物检测与环境安全评价中心”、“南繁外来入侵和有害生物防控中心”。

（5）南繁种业信息服务平台。以南繁种业大数据为基础，建立南繁育种知识产权交易与种质资源信息服务平台，建设“南繁种业知识产权大数据中心”、“南繁基因库”、“南繁育种材料交流中心”。

3.2.2 南繁种业人才培养基地[中国热带农业科学院大学（筹）]

（1）南繁种业高端技术人才培养平台。根据中国热带农业科学院17个一级学科、51个二级学科建设基础，以作物学、植物保护、基因工程等学科为重点，依托中国热带农业科学院大学（筹），建立“国家南繁研究院”，建立本科、硕士、博士人才教育培养体系，培养南繁种业高端专业人才和种业“走出去”复合型专业人才。同时，在国家南繁研究院建立“南繁国际学院”，主要面向“一带一路”国家培养国际留学生。

（2）南繁院士工作平台。以南繁水稻、玉米、棉花等主要育种作物和冬季瓜菜、热带水果、海洋生物等为研究对象，聚集一批国内外知名院士专家及其创新团队，建设院士联合工作站，配套建设一批博士后联合工作站。

（3）南繁科教平台。以作物栽培、园林园艺、植物保护、生物安全等专业学科为基础，建立“南繁农技人员培训中心”、“南繁科普教育中心”。

3.2.3 南繁种业国际合作交流基地——南繁国际交流服务平台 以开展种业科技国际合作、人才交流为基础，建立“南繁种业科技国际合作与交流中心”，强化与国际种业技术领域的技术交流与合作。

3.3 保障措施

3.3.1 组织保障 由农业农村部、海南省政府共同牵头成立创建领导小组，共同推进国家南繁研究院创建，及时研究解决推进过程中的重大问题，建立常态化工作推进机制，抓好督促检查，确保各项任务按时间节点推进。由中国热带农业科学院、海南省科技厅牵头成立专项工作推进小组，负责与国家有关部门和省直有关部门及建设单位等的日常沟通协调工作。

3.3.2 资金保障 除积极争取国家和有关部委持续稳定的经费支持外，强化地方政府配套资金落实，由国家财政全额支持国家南繁研究院建设。各部门要加强资金安排计划管理，为国家南繁研究院建设发展提供持续资金和财政保障。

3.3.3 人才保障 加大人才引进力度，为国家南繁研究院延揽一大批海内外高端人才；坚持培育和引进并举，广泛吸引各类人才，逐步达到2000名左右的人才规模；加大人才引进相关配套政策的落实，如保障住房、配偶就业、子女入学（园）和户籍办理等，为引进人才在国家南繁研究院发展提供最有力的支持。

3.3.4 基本建设保障 国家南繁研究院主体项目位于三亚南繁科技城，总占地24.33 hm2。总建筑面积10万m2，新建试验基地66.67 hm2，申请国家财政投资11.1亿元。项目用地由海南省人民政府专门划拨，建设支撑南繁种业创新研究的基础设施、研究平台、后勤保障配套服务设施，建设开展研究工作的基本条件。一是实验大楼。由海南省人民政府专门划拨土地进行建设，总建筑面积5万m2。二是试验基地。根据国家南繁科研育种基地规划，在三亚南繁科技城周边选择66.67 hm2适宜开展水稻、玉米、棉花等南繁主要育种作物和热带特色高效作物田间实验的耕地进行建设。各基地建设晒场、仓库、大棚、实验室等配套设施。三是后勤配套设施。在实验大楼主体建筑的基础上建设配套专家楼和宿舍区，建筑面积4万m2。同时，在试验基地建设1万m2配套生活设施。科研人员家属安置所需的住宅条件由三亚市政府出台专门政策按照人才引进配套政策解决。