我国番茄种业发展现状及展望
2022-05-17李常保
周 明,李常保
(北京市农林科学院蔬菜研究所,北京 100097)
番茄既是日常蔬菜,又是新型水果,还是科研模式作物,具有“三位一体”的功能,因此越来越受到人们的青睐。番茄种业在番茄产业发展中处于核心驱动地位。目前,我国的番茄品种虽然与国外发达国家相比还处于“跟跑”阶段,但随着我国番茄育种水平的提高,这种差距在逐步缩小。本文总结了近年来我国番茄市场现状和种业发展现状,分析了种业发展出现的问题和面临的机遇,并展望了未来发展趋势。
我国番茄生产及市场现状
我国番茄生产布局不断优化完善
我国番茄生产近10年来在栽培面积和产量上一直处于较稳定态势(图1)。根据国家统计局数据,2020年我国番茄种植面积为95.14万hm,产量4 874.9万t,产量居前5位的省份为:山东、河南、新疆、河北和江苏,巨大的产能不仅实现国人对番茄日常需求的自给自足,还出口国外,成为国际番茄贸易的重要力量(图2、图3)。
图1 2010—2020年全国番茄种植面积和产量
图2 2020年全国各省市番茄种植面积
图3 2020年全国各省市番茄产量
番茄品种、设施农业、贮运技术等的发展共同推动了我国番茄生产布局不断优化完善,番茄生产在全国范围内逐渐形成了高纬度的北部地区、黄淮海流域、长江流域、华南及西南地区、黄土高原地区、云贵高原地区6大优势区域,实现了我国番茄的周年均衡化供应。早春日光温室茬口11月到翌年1月播种,4—5月集中上市,生产区域主要有河北、河南、山东、辽宁、陕西、宁夏、甘肃等。春大棚茬口一般于1月下旬播种,6—7月集中上市,生产区域主要有河北、河南、山东等。越夏茬口一般于3—5月播种,7—9月份集中上市,主要包括宁夏银川、湖北襄阳、湖北宜昌等露地种植区和内蒙古、黑龙江、吉林、云南等越夏拱棚栽培。秋季保护地播种期在7—8月份,10月份开始上市,主要产区遍布于北方各主要省份。在山东、内蒙古、辽宁、甘肃等地的越冬日光温室以及浙江、四川、福建等地的越冬拱棚多为长季节栽培,在9—10月播种,可供应春节期间直至翌年5月份的市场。
我国番茄市场走向多元化
不同地理区域、气候环境、管理方式和消费习惯助推了番茄市场走向多元化。随着我国番茄产业不断发展壮大,市场需求矛盾凸显,番茄种业迎来更多的挑战。在生产层面,不断加重的病虫害和不稳定的气候环境条件给栽培带来巨大压力。鉴于番茄病虫害日趋严重,品种不仅需要兼抗多种主要病虫害,还需要同时应付新病害的不断发生,如近几年爆发的斑萎病毒(TSWV)病、褐皮皱纹果(ToBRFV)病等。反季节栽培是周年稳定供应的关键。传统的露地番茄生产区域被进一步压缩,取而代之的是网室、拱棚等设施栽培。因此,培育设施栽培条件下耐高低温、高湿、弱光等品种将是一个重要的市场突破口。在消费层面,多元化的品种需求不断增加。在传统的大粉果、大红果为主的市场中,樱桃类和新奇特类番茄市场占有量稳步提升。市场出现了以不同番茄种类为主题的观光、采摘园和售卖区。在品质方面,由大流通格局所决定的高硬、耐贮品种仍是市场主流,但国内消费市场已接近饱和。传统的“北粉南红”的种植格局下,品质更优的粉果不断蚕食红果市场。例如,在浙江苍南县、云南元谋县等老牌大红果主产区,粉果栽培面积占比已超过20%,且呈现逐年上升趋势。消费者开始对高品质,具有“番茄味”的番茄需求强烈;因此,高品质的“水果番茄”近几年在市场中异军突起,成为市场热点。我国不同地区地理位置、环境条件以及形式多样的种植习惯、茬口、消费习惯决定了单个品种不太可能做到十全十美;因此,品种的专用化和系列化将是重要的发展趋势。例如,北京市农林科学院蔬菜研究所选育的京番系列,包含大粉、大红、樱桃、水果、特色、砧木类6大系列,还细分成适合不同茬口和地区的、注重产量或注重抗性或注重品质的不同品种。国家蔬菜工程技术研究中心培育的京番309成为水果番茄的标杆,先正达公司推出的富含花青素的番茄品种“Yoom”备受关注。这些新的变化给番茄种业发展带来了更多挑战,也指明了育种方向。
我国番茄生产和市场稳定性尚需增强
良性的番茄生产和市场发展需要全产业链上育种者、种苗经销商、种植者、蔬菜批发商、消费者等不同主体力量形成稳定的从业基础。在番茄生产环节,批发商主导市场价格,生产者处于弱势,无法获得稳定而可观的收益,而现实的低收入和收入不稳定更是加速了种植者向其他行业的转移和流失。同样,在番茄新品种培育中,杂交授粉、种子生产等劳动密集型工作环节的劳动力短缺也将长期存在,年轻的新生力量难以为继。而国内育种力量分散,势力单薄,在种苗经销商以及国外大种子公司强势下,在育种方向和种子价格上无法获得足够话语权。这些无疑降低了国内番茄种业的育种效率和稳定性,进而增加了番茄生产和市场风险。
我国番茄育种产业现状
根据种植面积估算,中国番茄种子市场价值可达数亿元。相对于国外育种公司上百年的发展,我国番茄育种起步晚,但经过近些年的发展,国内番茄育种水平进步明显。国内育种单位通过引进、分离、创制,积累了丰富的种质资源和宝贵的育种材料。分子育种技术与番茄传统育种技术逐渐深入融合,分子标记辅助选择技术全面进入实用阶段,基因编辑技术在多个农艺性状创制方面获得突破。在此基础上,我国新品种创新能力不断增强。至“十三五”期间,已育成了一大批具有自主知识产权的高产并兼抗3~4种主流病害的优良品种,实现了新品种系列化。目前国内自主育成的番茄品种在生产上覆盖面积已经超过60%,部分品种已可与国外优良品种相抗衡。但综合来看,我国番茄育种依然处于落后局面,发展问题突出,面临较大挑战和风险。
品种表现与国外相比仍有差距
在我国当前的番茄种业市场规模中,国外番茄种子以40%的市场份额占到了销售额的60%,占据了国内的高端番茄种子市场。目前跟国外品种比较,国内品种差距主要体现在:产量方面,在丰产潜力、坐果稳定性和连续开花坐果能力上仍低于国外品种;商品性方面,跟国外品种比,在果形、畸形果率、果实均匀度、耐裂、果疤花疤、转色、色泽亮度等外观品质上还需要提升;稳定性方面,尚缺乏能适应多个地区不同茬口和不同环境表现稳定的“大品种”。另外,国内在种子质量方面,对分级处理、发芽率及发芽势控制、种子消毒尚未给予足够重视。这些因素导致国内品种总体质量偏低,只能通过低价拼抢低端市场。
育种技术与国外相比仍有差距
国外公司在番茄育种方面有长达上百年的累积,在长期深入的育种实践中,对材料农艺遗传特性、杂交组配、遗传与环境互作关系、病害发生规律等具有更为深刻的认识,并形成了可应用于不同育种目标的育种材料和经验储备,在应对市场变化或一些突发病害发生时,能够更快地推出满足市场需求的新品种。例如,2009年我国番茄黄化曲叶病毒病爆发、2014年褪绿病毒病爆发、2020年褐皮皱纹果病害爆发,均是国外公司快速响应,率先推出相应抗病品种。长期的技术积累使得国外公司育种技术更加成熟,其有清晰的战略目标和短期育种目标规划,并在育种各个环节实现了规范化、程序化。例如,在种子加工处理上,种子脱毛分选、消毒、千粒质量、发芽率及发芽势测定、纯度测定、包衣等都有固定的程序。另外,国外育种公司重视原始创新,创制了大量的番茄育种材料,拥有更多的育种技术专利。国内一直是在进行“跟随”育种,育种方向跟着国外走,原始创新能力差,分子育种融入传统育种发展缓慢,在突发市场变化下,无法作出及时有效响应。
组织模式问题突出
国外番茄育种主体是企业,大学或科研机构主要负责基础理论研究和一些前育种工作,公司与大学或科研机构分工明确,以商业化育种目标为导向,产学研结合。这种组织模式下,科研成果转化高效,企业响应市场快速,产品线整体优势明显,科研与育种相得益彰,在做大做强中形成可持续良性发展。而国内当前的番茄育种则是以科研院校为主体,企业的育种研发实力不足,两者的结合尚未形成完善有效的模式。科研与育种脱节、育种与营销步调不一现象严重。科研是科研,育种是育种,市场是市场,不成体系,无法做到相互补充、相互支撑。尽管近些年民营育种企业蓬勃发展,成为国内育种一股不可忽视的新力量;但是,总体上研发实力较弱、规模小、竞争力不强,无法在市场中起到引领作用。
竞争压力不断加剧,品种更新换代速度不断加快
番茄市场竞争日趋激烈,同质化的新品种层出不穷。随着可供选择品种的不断增加,单个番茄品种平均寿命已经减少到1.8年,番茄品种市场竞争日趋残酷和白热化。
知识产权保护脆弱,育种者承担风险较大
国内尚缺乏对育种材料及品种的有力保护,亲本丢失现象频发,品种拷贝、“山寨版”种子充斥市场,维权取证难,查处难,侵权行为屡禁不止,严重扰乱了种子市场秩序。种子是具有生命的商品,生命周期中受到多种因素影响,而有些因为气候因素、种植管理等导致的生产中的问题往往会强行转嫁到育种者身上,进一步增加了育种者的风险。
我国番茄种业面临的机遇与挑战
政策变革
2006年,国务院拟定《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006—2020年)》,其中指出:“种质资源挖掘、保存和创新与新品种定向培育”为优先主题。番茄产业在整个蔬菜产业中占据重要地位。作为番茄产业发展的核心,番茄籽种产业处于中长期政策支持的优越位置。迄今为止,为解决籽种产业存在的问题,国家在政策层面频频出手。为了引领推动以企业为主体的商业化育种发展,国务院先后出台了《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见(国发〔2011〕8 号)》与《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(国办发〔2013〕109 号)》;为了引导产学研结合,2016年国家5大部委出台了《关于扩大种业人才发展和科研成果权益改革试点的指导意见》;为了激发国内种质原始创新动力,《种子法》针对知识产权保护分别于2015年和2021年2次进行修订。这些政策改革促进了种业的发展,不过一些关键问题仍未解决。例如,国内商业化育种尚未成为行业主导,种企科研人才短缺局面依然存在,科企协同创新共享机制尚需进一步完善,种业成果孵化转化效率较低、创新能力不足问题尚未得到明显改善。但是,有一些积极因素:(1)民营种企在不断发展、学习、壮大;(2)种质资源、种业人才和传统育种技术经验得到一定积累;(3)目前的种业体系仍在发挥积极作用,国内种业发展水平与国外相比差距已在不断缩小。因此,在新一轮种业革命即将到来之前,未来几年仍是国内种业改革的窗口期,是关系到我国能否成功从蔬菜种业大国转型为蔬菜种业强国的关键时期。政策的变革带来的既是机遇也是挑战,国内种业将会在积极的政策支持下稳步发展,抓住机遇,迎难而上,不断创新,不断向现代化商业育种体系迈进。
技术变革
目前,随着分子生物学的快速发展,蔬菜育种产业正孕育着新的技术革命。以分子标记和基因编辑为主要代表的分子技术将被融入传统育种技术,迸发出强大活力,以前所未有的方式影响人们对育种的认知和实践,推动蔬菜育种从“经验育种”向“精准育种”飞跃。我国蔬菜育种技术与时俱进,选择育种与杂交育种等常规育种技术正在与细胞工程育种、分子育种技术相结合,逐步改变过去基本上靠育种人员经验的传统育种状态。番茄是分子研究的模式作物,也是分子育种实践的排头兵,在蔬菜作物中分子生物研究最为快速、深入。我国参与了国际番茄基因组测序,独立承担了第3号和第11号染色体测序任务,克隆了农艺性状相关的多个功能基因,建立了以PCR为基础的低分子标记和KASP 为基础的高通量分子标记技术体系,并已在农艺性状选择、种子检疫性病害检测及品种真实性和纯度鉴定等育种实践中得到快速应用。基因编辑在我国发展迅速,率先利用以CRISPR/Cas9基因编辑技术创制出番茄果色、雄性不育、调控果实花青素等新种质。分子技术为实现精准、高效、省时、省力和安全的农业育种技术革命提供了新契机,也为赶超国外育种公司提供了新的工具和途径。
生产模式变革
我国拥有蔬菜产业的巨大市场,但长期以来,我国蔬菜生产以个体分散经营为主,农业种植从业者老龄化严重,限制了蔬菜产业的发展,因此亟待从生产模式的变革角度进行破局,而由分散型经营走向大规模承包、集约化经营、机械化生产,是破局这一困境的有效路径,也是向蔬菜生产现代化发展的趋势,而这种变革必然影响到蔬菜种子需求、育种方向、营销模式的改变,例如,品种需要适应轻简化种植、机械化生产的要求。总之,谁在变革中抓住先机,谁就会在市场竞争中获得主动权。
另外,病害是农作物优质高产的重要制约因素。在番茄生产中,土传病害日益严重、新的病害层出不穷,每次爆发性病害的发生都使育种产业重新洗牌。这对育种是机遇也是挑战。
展望
未来20年,将是我国从蔬菜种业大国转变为蔬菜种业强国的关键时期。番茄育种将可能作为政策和技术变革的先行者,为蔬菜种业的发展起到示范带动作用。在转型期如何正确迎接挑战、把握机遇至关重要。育种方向上,在产量、外观品质、耐贮运、抗病的永恒主题下,内在品质和抗逆性将越来越重要。随着产业调整,适应轻简化栽培的品种将是一种趋势;在育种技术上,传统的经验育种将向精准的分子育种转变,分子技术将不断融入,成为左右育种产业发展的关键因素,育种单位间将形成更高的技术壁垒;在组织模式上,产学研一体化、产供销一体化是必然趋势,科研单位与企业间的合作交流将趋于紧密,人才和技术的流动将有助于企业在育种产业中快速成长,并最终成为市场的主体。政府积极推进种业改革,育种者迎难而上,中国种业将在国内以及国际市场上进一步缩小与外国企业的差距甚至完成超越,成为世界蔬菜种业的强国。