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中国水稻商业化育种成就与展望

2021-08-03杨远柱王凯符辰建秦鹏胡小淳谢志梅刘珊珊周延彪江南

中国稻米 2021年4期
关键词:商业化种业杂交

杨远柱 王凯 符辰建 秦鹏 胡小淳 谢志梅 刘珊珊 周延彪 江南

(1 袁隆平农业高科技股份有限公司/农业农村部南方水稻品种创制重点实验室/抗病虫水稻育种湖南省工程实验室,长沙410128;2 湖南亚华种业科学研究院,长沙410128;3 湖南隆平高科种业科学研究院有限公司,湖南宁乡410604;*第一/通讯作者:yzhuyah@163.com)

“国以农为本,农以种为先”。位于现代农业产业链上游的农作物种业,是农业最重要的生产资料,是保障国家粮食安全和农业长期稳定发展的战略性、基础性核心产业。水稻是我国主要粮食作物之一,2020 年播种面积3 000 万hm2,占全国粮食播种面积的25.74%,稻谷总产21 185 万t,占全国粮食总产量的31.64%[1]。水稻也是我国商业化育种发展水平最高、发展速度最快、发展前景最好的主粮作物之一。中国种子协会已评定的57 家种业信用骨干企业中,以水稻为主营业务的企业多达32 家,杂交水稻种子商品化率100%,常规稻种子商品化率76.80%,而且我国的水稻单产和杂交水稻研究一直保持世界领先水平。不断提升我国水稻商业化育种水平,夯实我国水稻育种研发优势,对发展民族种业、建设种业强国、保障国家粮食安全具有重要意义。

1 商业化育种的概念、特征与模式

1.1 商业化育种概念

从经济学角度理解,“商业化”是指权利人以自由、平等的交换为手段,以营利为主要目的的行为。商业化行为促进生产社会化,解放和发展生产力,充分调动社会资源,满足人们日益增长及不断差异化的物质文化需求。“公益性”是指满足社会公众公共需要,不以营利为目的的行为。公益性行为调节社会资源配置,提供公共产品和公共服务,改善民生。由此我们可以推出,“商业化育种”是以营利为主要目的的育种研发行为,实施的主体为企业;“公益性育种”以公益性为目的的育种研发行为,实施的主体为公益性事业单位。企业开展商业化育种,为了实现研发投入产出的最大化,育种研发体系的建立应该以企业为主体,市场与产业为导向,并具有现代工业研发体系的系列特点,比如科学设计、合理分工、标准操作、流水作业、信息互通、资源共享,以及具有商业化育种的“七大”特征(表1)。

表1 商业化育种体系的七大特征

1.2 中美商业化育种历程

1.2.1 美国

第一阶段(1920—1969 年):政府主导的公益性育种阶段,商业化育种萌芽阶段。期间颁布《联邦种子法》,出现了大量种子企业,尤其是杂交玉米种子企业,到1965 年美国超95%玉米种植面积为杂交玉米。种子企业开始利用种业收入开展自主商业化育种研发。第二阶段(1970—1990 年):政府主导的半公益性、半商业化育种阶段。1970 年颁布《植物新品种保护法(PVPA)》,为私营种业公司的育种成果提供法律保护,进一步促进了种业企业商业化育种的发展和种子企业的兼并重组。农化企业开始进入种业领域,如壳牌公司(Royal Dutch/Shell)、先锋(Pioneer)、西方石油(Occidental Petroleum)、路博润(Lubrizol)等,资金的流入加快了种子企业的兼并重组,加大了商业化育种的研发投入[2]。到1985 年,私营种企的育种研发投入与政府投入持平[3]。第三阶段(1990 年至今):企业主导的商业化育种阶段,企业完全成为育种研发投入的主体,进入种业全球化阶段。期间经历3 次种业并购浪潮,2016 年以来随着跨国资本推动国际农化巨头超大型并购重组(陶氏杜邦合并、中国化工收购先正达、拜耳收购孟山都),种子业务纷纷整合,行业集中度进一步提升,目前仅拜耳、柯迪华、先正达、巴斯夫4 家企业的全球种子行业市场份额就超过60%。

1.2.2 中国

第一阶段(1949—1988 年):计划经济时代,政府主导的公益性育种阶段。虽然1978 年提出了种子生产专业化、加工机械化、质量标准化、品种布局区域化和以县为单位统一供种,即种子工作的“四化一供”方针,并成立了中国种子公司,但并没有形成育繁推一体化的种子企业,育种为完全公益属性。第二阶段(1989—1999 年):政府主导的公益性育种为主,商业化育种萌芽阶段。《中华人民共和国种子管理条例》《中华人民共和国植物新品种保护条例》与《中华人民共和国种子法》相继颁布实施,推动了种业企业的发展。育种投入主体依然是政府,公益性科研单位育成的品种可有偿转让。这一时期缺乏能够开展自主研发的种子企业,种子套牌现象盛行,种业企业以“拿来主义”的方式生存。丰乐种业、亚华种业1999 年在深交所相继上市,成为中国种子企业开启水稻商业化育种的标志性事件。第三阶段(2000—2010 年):政府主导的公益性育种为主,商业化育种起步阶段。《中华人民共和国种子法》全面实施,彻底打破了计划经济时代国有种子公司垄断经营的政策壁垒,中国种业开始走向市场化,大量资本进入种业,种业主体逐步形成多元化格局,形成了一批改制的股份制种子公司、新兴的民营种子公司、科研院所主办的种子公司,一批育繁推一体化企业开始发展。第四阶段(2011 年至今):政府主导的半公益性、半商业化育种阶段。2011 年以来,相继出台了国发〔2011〕8号《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》、国办发〔2013〕109 号《国务院办公厅关于深化种业体制改革提高创新能力的意见》、2014 年“中央一号文件”、2017 年“中央一号文件”等为代表的系列指导性文件,其中心思想是“深化种业体制改革,充分发挥市场在种业资源配置中的决定性作用,突出以种子企业为主体,推动育种人才、技术、资源依法向企业流动,充分调动科研人员积极性,保护科研人员发明创造的合法权益,促进产学研结合,提高企业自主创新能力,构建商业化育种体系”。尤其是2016 年新《种子法》的颁布实施,加快了品种审定制度的改革,促进了新品种保护制度进一步完善,推动了企业商业化育种体系的发展。

2 我国水稻商业化育种发展主要成就

水稻是我国商业化育种体系发展最早、最好的主粮作物之一。经过20 余年的发展,我国水稻商业化育种取得了一系列令人瞩目的成绩。

2.1 种业企业自主投入逐年增加,研发团队不断扩大

“十三五”期间,种子销售前10 强的种业企业年均科研投入7.6 亿元,占销售收入的8.0%左右,较2013年增长58.3%(图1)。截至2019 年底,我国种业企业科研人员达2.47 万人,占企业员工总数的18.59%,人数较2011 年增加70.2%;其中,具有硕士及以上学历人员共有 6 331 人,较 2011 年增加 81.9%(图 2)。

图1 2013—2019 年种业企业科研投入情况

图2 2011—2019 年种子企业科研人员数量及占比

2.2 水稻种业企业商业化育种体系不断完善

以水稻为主营业务的32 家种业信用骨干企业,皆为“育繁推”一体化企业,大多建立起自主研发体系。隆平高科已建立水稻、玉米两个研究院,有专职研究人员近600 人,建有先进的生物技术实验室,实现生物技术与传统育种技术的高度融合。建有完善的表型鉴定平台和品种测试体系,建成国内外水稻玉米育种站21个,有研发基地近万亩,年研发投入超4 亿元,占销售收入的12%。在国内率先建成“工厂化、分段式”育种模式,显著提高了育种效率,目前,水稻育种规模和水平居国内种业领先地位。中国种子集团2011 年建立中种(武汉)生命科学技术中心,在水稻产区建立了育种基地。研发人员250 余人,年研发投入超1 亿元,占销售收入10%以上。垦丰种业已建立1 个研发中心、2 个研发分中心、1 个生物技术中心、113 个区域育种站、60个生态测试站、113 个农场试验站的研发体系布局,并建有生物技术实验室和自动化表型鉴定平台等,研发人员432 人,2020 年科研投入7 797.7 万元,占营业收入5.36%。荃银高科联合国内6 家科研单位创立了“国家水稻商业化分子育种技术创新联盟”,成立了荃银农业科学院,有科研基地48.7 hm2,建立南方稻区生态测试网络。研发人员182 人,占总员工数的19.61%,2020年种业研发投入5 617.3 万元,占销售收入3.51%。大北农集团于2010 年成立北京大北农生物技术有限公司,目前在全国建立10 余个试验点,占地超过66.7 hm2,研发人员近200 人,2020 年公司种业研发投入近7 000 万,约占种业销售收入17%。

2.3 水稻种业企业商业化育种能力快速提升

随着企业商业化育种体系建设加速,相关法规的逐渐健全,育种能力显著提高。同时,绿色通道开通,加快了企业品种的审定进程。“十三五”期间种子企业国审杂交水稻新品种1 252 个次,占国审杂交水稻总数的90.7%,而“十五”期间仅为14.7%(表2)。

表2 2001—2020 年国审杂交水稻品种科研教学单位与种企所占比例

在2011—2019 年全国杂交水稻年推广面积前20位的大品种中,企业培育的品种推广面积在逐年上升,2018 年达到61.2%,2019 年达到73.00%,而“十二五”期间企业所培育品种的推广面积平均占比仅28.8%(表3)。

表3 2011-2019 年杂交水稻推广面积前20 位品种信息统计

“育、繁、推”一体化领军企业品种占比显著提升,仅隆平高科、荃银高科和金色农华3 家种业领军企业的审定品种数量占比就达38.67%,企业已成为杂交水稻育种创新的主体。近年来,以隆两优、晶两优、荃优系列为代表的一批企业自主知识产权品种的推广面积快速上升,成为新一轮杂交水稻品种更新换代的主力军(表4)。

表4 2019 年全国杂交水稻推广面积前20 位的大品种

企业申请的水稻新品种权数量也逐年增加,2020年种业企业水稻新品种权申请数和授权数占比已分别达到41.2%和48.9%(图3)。截止到2020 年,中国种子协会评定的57 家中国种业信用骨干企业中,以杂交水稻为主营业务(或之一)的企业达32 家,占比56.1%。

图3 2015—2020 年水稻新品种权申请和授权数及企业占比

2.4 水稻种子商品化率与市场集中度不断提高

多年来,全国杂交水稻种子商品化率始终保持100%,常规水稻种子商品化率在74.6%以上[5],水稻种子市场集中度进一步提升。据统计,我国杂交稻种子市场规模约140.6 亿元,2018 年CR10(前十大企业市场占有率)达到45.8%,比2014 年提升13.3 百分点,隆平高科市场占有率第一,达16.73%;常规稻种子市场规模 56.38 亿元,CR10 达到 48.9%,比2014 年提升 4.4百分点,垦丰种业市场占有率第一,达7.3%[6]。

2.5 水稻商业化育种产学研合作紧密程度不断加强

随着种业领军企业商业化育种能力的快速提升,我国水稻种业的产学研合作已经由传统的“科研院校育种研发+企业营销”模式向“领军企业主导下,科研院校支持企业商业化育种”的方向转变[7]。例如:隆平高科与南京农业大学成立南方粳稻研究中心,在南方粳稻研发方面科企优势全面对接;与万建民院士团队和何光存教授团队在抗稻飞虱基因、技术、资源领域,以独占许可授权方式开展合作。大北农集团通过收购龙粳种业,将黑龙江省农业科学院佳木斯水稻所的北方粳稻育种团队和资源纳入自身商业化育种体系;荃银高科联合6 家科研单位,成立国家水稻商业化分子育种技术创新联盟,并成立实体化公司——上海中科荃银分子育种研究院有限公司。我国企业主导的产、学、研合作商业化育种模式,正在向更加深入、更加紧密的阶段快速发展。

2.6 海外杂交水稻“本土化”研发与市场开拓进展迅速

隆平高科、荃银高科、中种集团等种业领军企业陆续“走出去”,开展海外杂交水稻“本土化”研发与市场开拓,其中,隆平高科先后于 2007、2014、2016、2017 和2019 年,成立了菲律宾国际杂交水稻研发中心、巴基斯坦水稻研发中心、印度水稻研发中心、隆平高科(三亚)海外种业研发有限公司和越南水稻研发中心,已初步形成以海南为中心,以菲律宾、巴基斯坦、越南为重点,辐射“一带一路”沿线水稻国家的研发战略布局。至2020 年,已有 LP2096、LP937、LP50 等 23 个品种分别通过菲律宾、巴基斯坦、越南等国家审定,其中LP1232已获得菲律宾作物局的植物新品种保护,LP2096 等3个品种已分别在菲律宾和越南申请品种保护。2020年,隆平高科在海外“本地化”培育的杂交水稻品种在“一带一路”热带国家合计实现种子销售5 604.57 t,其中46.6%为“本地化”生产,合计创收约2 亿元,其中在菲律宾推广面积超过20.0 万hm2,在巴基斯坦推广面积超过 16.7 万 hm2。

3 隆平高科水稻商业化育种体系建设实践与成效

3.1 建成杂交水稻商业化育种体系

隆平高科成立之初,没有自主创新,完全依靠外部聚合品种。2005 年开始构建自主研发体系,2007 年收购湖南亚华种业科学研究院(以下简称“种业科学院”),加快了公司自主创新体系的建设。2011 年以来,公司遵循“市场与产业导向、信息与资源共享、标准与评价统一、分工与协作明确”的原则,在国内率先建立起以企业为主体、以市场为导向、产学研紧密结合的杂交水稻商业化育种体系,该体系涵盖国内、国际两大市场,覆盖生物技术、传统育种、品种测试三大平台(图4)。隆平高科杂交水稻商业化育种体系的特色主要体现在以下方面:

图4 隆平高科杂交水稻商业化育种体系

3.1.1 高度重视区域育种站建设,不断完善国内外水稻研发布局

2007 年开始国内外区域育种站的布局,到2016 年止,在国内建立了7 个水稻区域育种站(湖南宁乡关山院总部研发基地、湖南大围山稻瘟病育种站、四川广汉育种站、安徽合肥育种站、湖北鄂州育种站、海南陵水育种站、广西南宁华南双季稻育种站、云南保山高原育种站),在国外建立了4 个水稻育种站(菲律宾育种站、巴基斯坦育种站、印度育种站和越南育种站)。国内外共建设高标准水稻研发基地334 hm2,其中长沙关山种业科学院总部核心基地100 hm2,三亚南繁育种研发基地64 hm2。

3.1.2 逐步完善表型鉴定平台,大幅提高性状鉴定筛选能力

已建立稻瘟病抗性鉴定圃14.5 hm2、白叶枯病圃8.0 hm2、稻飞虱鉴定网室2 800 m2(长沙关山2 000 m2,海南陵水800 m2)、水稻温敏不育系智能冷灌设施600 m2,水稻镉积累特性鉴定设施(鉴定池600 m2+盆栽鉴定)、水稻镉积累特性鉴定圃1 hm2、耐高温鉴定温室1 040 m2(人工智能温室240 m2+自动化玻璃温室800 m2)、耐盐碱特性鉴定池(宁乡 90 m2+陵水 90 m2)、耐淹特性鉴定平台(深水鉴定池50 m2+苗期耐淹鉴定圃1 200 m2)、人工雾圃2 000 m2、水稻全自动耐旱鉴定棚1 200 m2、水稻营养高效利用水培池50 m2等表型鉴定筛选平台,年鉴定筛选育种材料达15 万份,仅育种材料的抗稻瘟病比例就由2011 年的10%左右上升到现在的80%以上。

3.1.3 不断夯实生物技术平台,快速提升分子育种能力

2008 年成立生物技术实验室,现有面积3 000 m2,有包括LGC IntelliQube 高通量基因分型仪等价值2 000 余万元的先进仪器设备200 多台套,有生物技术专职研发人员25 人,其中博士3 人、硕士12 人、在职博士2 人,另外有在读硕士研究生14 人。先后获批水稻国家工程实验室(参建)、国家企业技术中心、农业农村部南方水稻品种创制重点实验室、博士后工作站、抗病虫水稻育种湖南省工程实验室、湖南省水稻种子工程技术研究中心、长沙市院士工作站等重要研发平台,能够开展优异性状基因挖掘、分子标记开发、分子标记辅助选择、分子设计育种、基因编辑、品质分析等研究工作。2013 年,公司还合资组建了华智水稻生物技术有限公司。生物技术已融合到公司杂交水稻育种创新的各个环节,显著提高了绿色优质品种的研发效率和技术水平,公司国审品种中中抗稻瘟病品种比例达35.9%,接近全国平均水平的3 倍,优质率接近70%。

3.1.4 建立健全品种测试网络,显著提高品种测试规模与水平

2011 年开始建立公司水稻品种测试体系,目前已建成以院内新品种优势鉴定和单点品比为主的初级测试,年测试规模达5 万个左右;以院内多点和集团多点品比为主的中级测试,年测试规模达1 000 个次以上;以公司绿色通道和各级区试为主的高级测试,年测试规模达500 个次左右。公司水稻绿色通道测试网,2020年测试规模为10 个类型24 个组,参试品种267 个,产量测试点次6 000 余个,特性鉴定点次200 余个。国际水稻测试网覆盖了菲律宾、印度、巴基斯坦、印度、印尼、孟加拉、越南等主要目标市场,2019 年测试品种数达1 242 个次。品种特性鉴定内容包括安全性、种性、品质等主要特性(图5)

图5 隆平高科南方稻区水稻品种测试体系

3.1.5 注重自主研发人才的引进与培养,不断壮大商业化育种团队

商业化育种,人才是关键。公司通过建立富有竞争力的薪酬体系、商业化育种成果内部共享机制和内部人才评价机制,对引进与壮大人才队伍起到积极作用。通过20 年的打造,隆平高科种业科学研究院已由当初的3 人发展到118 人,其中博士6 人、硕士40 余人,拥有杨远柱、杨广、符辰建、胡小淳、秦鹏、王凯、周延彪、江南等一批研发骨干。近3 年,公司水稻育种首席专家杨远柱先后荣获“中国种业十大杰出人物”“全国创新争先奖”“湖南省最美科技工作者”“湖南省企业创新达人”等荣誉称号。育种部经理符辰建获“长沙市劳动模范”。王凯、周延彪博士入选“湖湘青年英才”培养计划。在后备人才培养方面,公司与华中农业大学、浙江大学、湖南农业大学、湖南大学、湖南师范大学、湖南人文科技学院、中国科学院遗传与发育研究所、中国农业科学院、西北农林科技大学等科研院校建立了长期人才培养合作关系,首席专家杨远柱系湖南农业大学博士生导师和华中农业大学、湖南大学、湖南师范大学、湖南人文科技学院硕士生导师,每年有在职研究生10 余人,为公司科研人才的补给建立了长期稳定的渠道。

3.1.6 强化与科研院所的紧密合作,有效地促进了公司自主创新工作

企业商业化育种起步晚,基础条件较差,种质资源缺乏。因此,在强化自主创新的同时,隆平高科高度重视与科研院所的合作,取得显著成绩。在基因挖掘方面,与中国科学院遗传与发育研究所曹晓风院士团队合作克隆株1S 不育基因tms5[8],与湖南大学刘选明团队合作创制矮秆突变体SV14S[9],与中国科学院上海植物生理研究所李来庚团队合作克隆了该矮秆突变体的半显性矮秆新基因SBI[10],并广泛应用于商业化育种,育成矮秆优质抗倒不育系湘陵628S 及其衍生不育系隆科638S、晶4155S 等,成为我国两系杂交水稻主导不育系;在基因利用方面,2007 年以来,先后与中国科学院上海植生所何祖华团队就广谱抗稻瘟病基因Pigm的利用,与南京农业大学万建民院士团队就抗褐飞虱基因Bph3、Bph27 及其种质资源,与武汉大学何光存团队就抗褐飞虱基因Bph6、Bbh9、Bph30 等及其种质资源的利用签署了长期合作协议。10 年来,已培育出一批广谱抗稻瘟病、抗褐飞虱的亲本及育种材料,选育出隆两优3189、隆两优1307 等带Pigm 基因广谱抗稻瘟病品种通过国审。在资源利用方面,与湖南杂交水稻研究中心、湖南农业大学、中国水稻研究所、广东省农业科学院等单位建立长期紧密的合作关系,2018—2020年,公司国审的350 个杂交水稻品种中,亲本之一来自科研院所的占9.4%。

3.1.7 建立研发投入保障机制,确保商业化育种可持续

稳定的研发投入是自主创新能力提升的基础保障。随着公司产品竞争力及营收能力的增强,公司制定了按年销售额提取10%作为研发基金的基本制度。2018—2020 年隆平高科累计投入研发费用达12.07 亿元,占营业收入的 12.07%,充分保障了研发工作的可持续发展。

3.2 创新杂交水稻商业化育种模式

我国传统育种模式是“家庭小作坊式”课题组制,规模小,课题组之间信息与资源交流不畅,低水平重复研究,科研资源浪费较大,育种效率低,持续产出能力弱,难以育成突破性大品种。针对传统育种模式存在的问题,隆平高科按照“标准化、程序化、信息化、规模化”要求,在国内率先建立起“工厂化、分段式”商业化育种模式,即建立科学设计、专业分工、流水作业、信息互通、资源共享、集约运行的杂交水稻商业化育种创新流程(图6),大幅提高了育种创新效率和品种的持续产出能力。2016—2020 年种业科学院国审杂交水稻品种233 个次。通过商业化育种模式运行,我们深刻体会到,该模式与传统育种模式比较,具有以下显著特点:

图6 隆平高科杂交水稻“工厂化、分段式”育种创新流程

3.2.1 育种目标市场化

以市场和产业需求为导向,研究方向来自市场与产业一线。在农村劳动力变化带来农业生产方式变革、农业供给侧结构性改革对品质带来更高要求的新形势下,隆平高科根据市场和产业发展要求,及时调整育种创新目标,确定杂交水稻新品种培育的八大方向:1)培育高档食用优质、特色专用品种满足水稻提质增效需要;2)培育适宜全程机械化生产品种满足生产方式变革需要;3)培育多抗性品种满足绿色生产发展需要;4)培育耐非生物逆境品种确保水稻生产安全;5)培育重金属低积累品种保障稻米食用安全;6)培育养分高效利用品种满足农业节本增效的需要;7)培育适合全程机械化制种杂交稻努力提高种业效益;8)进一步提高水稻单产确保主粮绝对安全。

3.2.2 “育繁推”一体化

企业主导,科研与产业紧密结合,二者目标与利益一致。育种目的是商业化开发、提升产业效益,而不是单纯为了发文章、评奖励、报职称,因此,更加注重品种的商业化价值。通过加强科研与产业的无缝对接,制定基于品种开发提成为主的研发激励机制,强化育种目标的市场与产业需求。

3.2.3 育种过程工厂化

把现代企业管理模式引入育种,通过建立“工厂化、分段式”育种流程,实现育种创新的专业化、规模化、精细化,极大地减少组织内的低水平重复研究。种业科学院把育种创新设置为四大部门八个环节:一是生物技术实验室,含种质资源创新、生物技术应用2 个环节;二是育种部,含不育系创新、恢复系创新、新品种测交配组3 个环节;三是中试部,主要负责新品种测试、特性鉴定、新品种权保护以及新品种栽培研究与展示示范;四是亲本部,主要负责亲本种子繁殖技术研究、亲本核心种子生产和亲本原种生产和销售。由院长杨远柱任首席专家,主持整个育种流程创新工作,各育种环节串珠成链、职责分明、协同创新,显著提高了品种的可持续创新能力,降低了创新成本。

3.2.4 成果评价科学化

对科研成果的评价完全依据市场化的标准,更加注重品种的商业化与社会化价值。中试部按标准化、规范化、科学化要求对品种进行独立测试,测试过程不受品种培育人的干预,评价结果完全客观、公正。不仅评价品种的丰产性、抗逆性、适应性、品质等,还要对品种的种子生产特性、种子的商品质量等进行全面评价。

3.2.5 体系管理规范化

通过制定和实施实验室操作手册、商业化育种技术规范、种质资源管理办法等,实现信息与资源高度共享,评价标准高度统一。

3.2.6 育种手段现代化

建立了先进的生物技术实验室,分子育种技术已融合到隆平高科杂交水稻育种研发的各个环节,基本实现表型与基因型、目的基因与全基因组背景的同步选择以及性状的精准改良和高效育种;通过开发“金种子”育种信息管理系统,添置必要的试验机械等,实现了育种管理信息化、试验操作机械化、数据收集与处理智能化,显著提高了育种创新效率。

3.2.7 研发投入企业化

隆平高科自主研发始终坚持“企业投入为主,国家项目投入为辅”的原则。公司制定了每年从销售额中提取10%作为研发基金,根据研发团队预算足额拨付研发经费。2018—2020 年隆平高科合计投入研发费用12.07 亿元,占营业收入的 12.07%。种业科学院2018—2020 年日常科研开支达1.34 亿元,其中国家项目经费1 763.9 万元,仅占种业科学院日常科研经费总额的13.2%。

3.3 杂交水稻商业化育种成效

2007 年以来,依托逐步完善的商业化育种创新模式,开展杂交水稻育种创新,取得系列突出创新成果。

3.3.1 种质资源与育种技术的持续创新,创制一批突破性亲本

在不育系创新方面,利用本团队创制的低不育起点温度两用核不育系株1S 作为核心种质,通过传统育种技术与分子育种技术的深度融合,强化基因型与表型的同步选择,先后育成优质矮秆早稻不育系湘陵628S,优质抗病高配合力中稻不育系隆科638S、晶4155S,高档优质不育系华悦468S、振湘S,广谱抗稻瘟病不育系隆臻36S、隆峻369S 等。通过广泛引进国内外优良种质资源,借助MAS 育种技术,开展绿色优质恢复系创制,培育出华恢8612、华恢1308、华恢2646、蒂占、钰占、泰丝等一批抗病耐逆优质强恢复系,为培育突破性杂交水稻品种奠定了坚实基础。

3.3.2 培育出一批市场急需的绿色安全、优质高效、广适高产杂交水稻新品种

2016—2020 年,公司通过国审杂交水稻品种290个次,占同期国审总数的26.8%,其中中抗稻瘟病(损失率最高级3 级)或以上品种107 个次(占比36.8%),占同期国审抗稻瘟病杂交水稻品种的61.7%;品质达国优或部优3 级及3 级以上品种255 个次(占比87.9%),占同期国审优质杂交稻品种的31.1%;区试平均产量比对照增产超过3%的高产品种244 个次(占比84.1%),绿色优质品种(优质+抗病)166 个次(占比57.2%)。

隆两优华占、隆两优1988、晶两优华占、隆两优1308、隆两优1377、隆两优1212 和晶两优1212 被农业农村部确认为广适型超级稻;隆两优华占、晶两优华占、陵两优104、陵两优268、陵两优942 等5 个品种被国家“863”计划“绿色超级稻新品种选育”认定为绿色超级稻;隆晶优2 号被评为全国优质稻金奖;隆两优1377 和晶两优1212 荣获2019 年全国超级稻食味鉴评籼型超级稻组食味第一名和第二名;晶两优华占荣获2020 年“全国十大优质籼型超级稻品种”;悦两优2646被评为湖南省首个一等优质杂交中稻品种,悦两优美香新占2020 年又被评为湖南省一等优质杂交中稻品种,晶两优534、隆晶优蒂占等30 余个品种被评为湖南省二等优质稻;隆两优534、隆两优7810 在四川省“稻香杯”优质米评奖中获特等奖。

3.3.3 晶两优、隆两优系列品种迅速成为全国杂交水稻主栽品种

以晶两优534、晶两优华占、隆两优华占、隆两优534 为代表的隆两优、晶两优系列绿色优质高产广适水稻品种已成为我国南方稻区杂交水稻主栽品种,2018 年以来年推广面积233.4 hm2。其中,晶两优534、晶两优华占、隆两优华占蝉联2018、2019 年全国杂交水稻推广面积前3 位;绿色优质广适高产水稻新品种的培育与推广,不仅促进了民族种业的快速发展,而且对加速南方杂交水稻品种的更新换代、推动农业供给侧结构性改革、确保国家粮食安全作出了积极贡献。

3.3.4 知识产权保护、科技奖励等

公司高度重视自主创新成果的知识产权保护工作。近年来,水稻品种获植物新品种权283 个,获授权专利25 项,获软件著作权6 件。在国内外学术杂志上发表论文 50 余篇,其中 SCI 论文 8 篇,Science、Natural Communication、Molecular Plant、Plant Cell、PNAs 各1 篇;获省市级科技奖5 项,其中省级科技进步一等奖3 项。

4 我国商业化育种存在的问题与展望

4.1 我国商业化育种存在的问题

2011 年以来,我国商业化育种得到快速发展,但是面对国内和国外的新形势和新要求,我国商业化育种还存在如下问题亟需解决:

4.1.1 科企创新仍然职责不清、分工不明,政府对企业育种研发支持力度小

“十三五”国审杂交水稻品种1 381 个,其中企业为第一选育单位的品种1 252 个(90.7%),企业已成为新品种培育的主体。但我国农业科研院所(校)全民育种的现象没有得到实质性改变,甚至出现非农院所搞育种的现象。种业基础研究工作仍然薄弱,如基因编辑等分子育种的底盘技术还完全受控于他人,亟待国家加大研发投入,攻克生物育种的“卡脖子”技术瓶颈。

国家种业系列文件要求“加大对企业育种投入”“择优支持一批规模大、实力强、成长性好”的“育繁推一体化”种子企业开展商业化育种、中央财政增加“育繁推一体化”种子企业投入,支持引进国内外先进育种技术、装备和高端人才,并购优势科研单位或种子企业,促进“育繁推一体化”种子企业发展壮大,但现实情况是国家对应用性、商业性育种创新项目绝大部分仍然由科研单位作为承担主体或牵头单位,企业牵头组织实施的比重很低;同时,针对企业重大创新成果的“后补助”机制尚未建立。

2011 年以来国家出台系列种业有关文件要求“科研院校重点开展基础性、前沿性和应用技术性研究以及公益性研究,完善公共研究成果共享机制,为种子企业提供科技支撑”,但在部委立项审批过程中,企业申请的应用研究项目仍然无法获得与科研单位对等的立项支持。

4.1.2 知识产权保护制度不符合我国水稻品种创新的新形势

我国现有基于UPOV1978 版本的《植物新品种保护条例》,保护水平和保护效率过低,已无法满足水稻现阶段育种创新发展需要。尤其是没有建立实质性派生品种的保护制度,对原始创新的保护力度不够,导致模仿育种盛行,同质化越演越烈。因此,迫切需要在水稻领域实施《国际植物新品种保护联盟公约》1991 年文本,加大对原始创新成果的保护力度,遏制品种同质化越演越烈现象。

4.1.3 国家种业政策落地效果不明显,未形成高端科技人才向企业流动的有效机制

国家系列文件都提出“突出以种子企业为主体,推动育种人才、技术、资源依法向企业流动”等意见。但出台的一系列政策,却把企业研发人员排除在外。如财税〔2018〕58 号《关于科技人员取得职务科技成果转化现金奖励有关个人所得税政策的通知》、财资〔2019〕57号《关于进一步加大授权力度促进科技成果转化的通知》等,都只针对事业单位的科研人员。因此,不仅没有促进科研单位高端人才向企业流动,相反促进了企业育种人员倒流。同时,这些政策极大地提高了原本从事基础研究的科研人员从事育种的积极性,农业科研院所(校)全民育种的现象不仅没有得到实质性转变,甚至出现非农业院所搞育种的现象。

4.1.4 品种审定数量“井喷”,中小种企却举步维艰

由于品种试验渠道的快速增加,企业创新能力的增强,国审杂交水稻品种数量剧增,2016 年国审杂交水稻品种仅 60 个,2017、2018、2019、2020 年国审杂交水稻品种分别是 2016 年的 2.9、4.1、6.5 和 8.6 倍。由于大多数中小种业企业仍处于原始积累阶段,盈利能力极低,抗风险能力极弱,研发投入极少,主流育种还停留在完全依靠经验选择的传统育种阶段,尤其是大多数育种研发人员脱离市场与产业,不做原始创新,热衷跟风模仿,育成的绝大多数品种属低水平模仿产物,无明显创新,同质化严重。因此,很多企业品种审定一大堆,换来的是压库严重,举步维艰,更谈不上可持续发展。

4.2 我国商业化育种发展对策

4.2.1 企业回归成为市场主体

划清市场和政府的边界, 让种业企业成为科研应用的主体、经营的主体和服务的主体,把品种入市权交给企业、评判权交给市场、选择权交给农民。政府的重点在于市场监督、产业保护、行业标准制定、行业风险控制以及组织重大基础性技术攻关等。

4.2.2 建立更为严格的种业知识产权保护体系,营造良好的创新生态

加大种业知识产权保护,不仅事关种业企业研发人员的创新积极性,而且能大幅度提高从事基因挖掘、种质资源创新等基础研究人员的积极性,同时还会对企业发展、产业升级、区域经济发展和农民致富带来重大影响。应充分吸纳《国际植物新品种保护联盟公约》1991 年文本,加快建立实质性派生品种制度,并在水稻上先行先试,进一步激发科研院所从事水稻种质资源挖掘与创新和企业从事商业化育种的创新动力,提高我国民族种业的全球竞争力。

4.2.3 企业创新主体地位将进一步夯实,民族种企国际竞争力提高

一是大力支持种业企业自主创新能力提升。通过政策引导、项目扶持等手段,支持有实力的企业建立全产业链的种业科技创新体系,强化应用性、商业化、集成式创新,完善商业化育种体系,对种质资源、功能基因、关键技术等进行组装集成,创制突破性品种。二是坚持扶优扶强,打造国际一流种业企业。种业自主创新工程等国家重大种业创新项目、国家生物种业技术创新中心等国家级技术创新研发平台与创新布局要重点向种业领军企业及其构建的创新联合体倾斜。市场化明确的应用型研究项目应由大企业牵头组织实施,形成科研单位与大企业合作攻关。三是加大对企业创新人才的支持力度。种业企业与科研院校的种业人才在项目支持、职称评定、奖励申报、人才认定、税收优惠等方面享受同等待遇;支持种业企业人才在重大项目评审、重大项目主持中担当更重要角色。

4.2.4 加快具有自主知识产权的前沿核心技术的研发

充分把握前沿育种技术发展方向,依靠社会主义国家集中力量办大事的优势,加大基因编辑、全基因组选择等现代育种技术的研究,攻克种业“卡脖子”问题,抢占生物技术制高点。支持有实力的民族种业企业在全球范围内获取基因组编辑技术的原始专利许可。建立基因组编辑产品的分类评估与简化监管办法,加快推进水稻基因组编辑品种的产业化进程。

5 结语

近年来,我国种业企业水稻商业化育种能力显著提升,并已成为水稻品种创新的主体,但是,我们也应该保持清醒,与发达国家经历100 多年发展形成的成熟完善的商业化研发体系和持续创新能力相比,我们还存在巨大的差距。另外,在世界经济一体化进程加快和我国全方位改革开放的大背景下,继续以“稀有”“特优”“珍贵”等原因禁止外资准入的压力将越来越大,如果取消水稻种子外商准入限制,民族种企将与国外大型企业直面竞争,我国水稻种业有被国外跨国种业企业垄断的危机。转变传统种业观念,推进种业创新体制改革,确立企业技术创新主体地位,构建良好的种业发展环境,积极布局和参与国际竞争,是我国种业实现跨越式发展的必由之路。

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