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现代中药材种业发展的产业和技术需求分析△

2022-12-27曾燕焦连魁李进瞳尚兴朴王继永

中国现代中药 2022年2期
关键词:种苗种业中药材

曾燕,焦连魁,李进瞳,尚兴朴,王继永*

1.中国中药有限公司,北京 100195;

2.国药种业有限公司,北京 100035

我国的农作物种业经历了未成形、初步发展、市场化探索、改革深化4个阶段。经过40余年的发展,我国已逐步建立起了中国特色种业创新体系、现代种业产业体系和现代种业治理体系。截至2018年年底,中国纳入种业基础信息统计的持有效种子生产经营许可证的企业数量为5663 家,全国种子企业资产总额达到2 072.72亿元[1]。

而作为中药材产业的源头,中药材种业起步晚,技术水平、产业水平、管理水平整体落后。2018年,全国范围内具有生产经营许可证且登记种类含中药材种子的企业77 家,仅登记种类为中药材种子的企业有18 家,实际以中药材种子为主营业务的企业更少,中药材种业市场很多方面都有待完善。例如,中药材种子种苗交易以个体农户为主,没有固定的经营主体,质量无保障。在国家层面相关的政策、法规还是空白,企业的生产经营、质量控制、管理体系与规章制度等还比较落后,整个产业发展尚处于培育期,未形成独立的产业。尤其中药材种业发展的关键环节“良种选育”工作落后,极大地制约了中药材规范化生产。

中药材种业如何适应高速发展的现代种业,中药材种业公司如何尽快纳入到现代种业公司的发展中去?需要进一步培育规范化、规模化的中药材种业企业,特别是中药材龙头企业,从而引领行业实现高质量发展。需要明确中药材种业企业发展过程中的产业需求和技术需求,从而为中药材种业公司的培育提供思路。

1 中药材种业的产业需求

国家相关规划中提出了实施新一轮种子工程的要求,包括建设商业化育种基地,购置先进的种子生产、加工、包装、检验和仓储、运输设备,改善工程化研究、品种试验和应用推广条件[2]。中药材种业整体落后,企业建设过程中的需求重点包括优良的品种、规范化制种基地、生产过程的相关标准、专业的质量检测机构、质量追溯体系、加工和仓储中心、专业人才及配套政策法规等。

1.1 优良品种

优良品种是指用常规原种繁殖的第一代至第三代和杂交种达到良种质量标准的种子。良种是供大田生产使用的种子,是种子市场交易的种子,是主要商品化的种子。目前,我国有300 余种中药材实现了人工栽培,但是作为“源头工程”的良种选育却是薄弱环节。“源头工程”缺位,成为制约中药材规范化生产、优质中药材供应的主要瓶颈之一。目前,已对北柴胡、丹参、薏苡、青蒿等89 种中药材进行了选育,共选育出280 个优良新品种,但得到较好产业推广的新品较少。由于中药材品种选育工作起步晚,商业化利用少,良种推广率不足10%,导致优质种源缺乏。

基于中药材的特殊性,优良品种既要考虑其药材产量,也需要考虑药材成分含量、性状、综合品质特征等。对于企业而言,急需获得具有良好推广性能和可产业化特质的中药材优良品种,为企业良种繁育提供优良种源,推动其商业化供应。

种子企业经营的是种子,而真正占领市场的是品种和品牌。谁拥有突破性的创新品种,谁就拥有种业竞争的主动权,就拥有了发展动力[3]。但目前,种业育种创新仍以科研院校为主,作为商业化育种主体的种子企业缺少资源、人才、技术,商业化育种体系目前没有形成。无论是畜牧良种还是农作物良种对种业发展的贡献率都超过了40%,是决定种业核心竞争力的关键因素[4]。因此,品种创制和应用是推动中药材种业发展的关键,中药材种业急需具有市场前景的优良品种。

1.2 规范化制种基地

将需要市场推广的优良品种进行规范化制种,以满足市场需求。或选择纯正优质的中药材种子种苗,生产按照统一规划生产基地,统一供应种子种苗,统一管理化肥、农药等投入品,统一种植或者养殖技术规程,统一采收与产地初加工技术规程,统一包装与贮藏技术规程(简称“六统一”)的要求进行繁种,满足市场对优质、纯正和整齐一致的种源的迫切需求。而开展良种或优质种子种苗生产的载体是规范化和规模化的制种基地。

我国自20世纪80年代开始,中药材实现部分野生向家种的转变,种子来源也逐步由野生采种向人工制种转变。近年来,中药材人工制种、育苗面积虽然有了一定规模,但由于没有统一的标准化生产技术规程,大多为农户自发组织开展制种或育苗,导致生产的中药材种子、种苗质量参差不齐,差异较大,无法从源头上保证所生产中药材的质量与品质。另外,我国中药材种子管理还缺乏完善的法律、法规,中药材种子的加工大多为农户自发开展,缺乏标准化、规模化加工中心,缺乏配套的加工技术规范。《全国道地药材生产基地建设规划(2018—2025年)》明确指出,要开展道地药材良种繁育,分品种、分区域集成道地药材种子种苗繁育技术规范,开展道地药材提纯复壮、扩大繁育和展示示范,提升优良种子(苗)供应能力[5]。

优质的种源或新品种、统一的技术规范(如“六统一”)、确定的质量标准、完善的质量控制体系等都是规范化繁育基地建设的重点,需要形成一套比较固定的技术规范,并严格按照技术规范开展基地建设和产品生产,才能生产优质的种子种苗。

国家通过现代种业提升等各类工程,已形成了海南、甘肃、四川三大国家级制种基地为龙头,52个杂交水稻、玉米制种大县为骨干,49 个区域性良种繁育基地为基础的制种基地“国家队”,成为全国种子生产的主体[6]。主要农作物种子质量合格率稳定在98%以上,良种覆盖率超过97%,对农业增产的贡献率达到45%[4]。而中药材良种推广率不足10%。生产上需要的数量充足、质量可靠的种子种苗不足。需要保障优质中药材质量和中药的疗效,作为其源头的优质种子种苗生产需要进一步加强。

1.3 生产过程相关标准

标准是对重复性事物和概念所做的统一规定,其以科学技术和实践经验的结合成果为基础,经有关方面协商,由主管机构批准,以特定形式发布作为共同遵守的准则和依据。不同品种中药材种子种苗各方面的特性有所差异,在生产加工、质量、检验方法及包装、运输、贮藏等方面应做出科学明确的技术规定,形成一系列符合市场实际的技术标准和规范,为企业生产经营和市场监管提供依据。

与农作物相比,中药材标准体系建设相关工作涉及的生产经营、质量控制、研发技术等标准和规范还不完善。例如,农作物、牧草等大多数种子均有质量标准和检测规程,其相应的种子质量检测体系、机构完善,全国分布。但中药材种业尚未形成独立的产业,仍然是药材生产的附属。市场大量存在掺旧种子、假种子,陈种子再加工,销售假种子,以劣质种混充好种等现象。种子无加工生产、无包装、无质量保障,种子净度一致但种子自身质量差异较大等一系列问题。无标准可遵循,产品生产必然无法保障,也必然会导致监管难上加难。

中药材品种多,同品种不同区域生长环境及生产过程差异大,种子种苗繁育技术、采收加工技术亦有所不同,制种过程相关标准可能是一个复杂和独具特色的“系统文件”,需要生产实践过程中反复的实践验证才能固定下来。中药材种业企业在生产经营过程中,从种子生产、质量控制、经营销售等各个环节无不需要按照一定的标准规范进行,这也是现代种业创新体系、产业体系和治理体系的核心需求。标准是优质产品输出的重要保障,优质的种子种苗生产供应是保障中药材质量稳定、可控、均一的前提。

1.4 中药材种子种苗质量检测机构

中药材种子种苗的质量涉及基原、纯度、净度、发芽率、千粒质量、含水量等因素,各因素均影响中药材最终的质量和产量。例如,基原的正确与否直接关系到药材的真伪。对中药材种子种苗进行质量检测需要相应的质量检测机构,这是中药材种业企业的重要构成之一。

目前,在农业领域我国通过资质审核的各级种子质量检测机构达351 家,其中国家级1 家,省级39家,年检测样品量达20万份,有力保障了我国商品种子质量提升。并实现了由常规检测向分子检测的跨越,具备了简单重复序列标记(SSR)、品种真实性检测和转基因分子检测能力,在品种监管和转基因执法中发挥了重要作用[7]。而对于中药材种业而言,国内还没有专门的中药材种子质量检测公司,已有相关企业的质量检测平台也不完善。基地种子生产大户或合作社对种子质量多为主观判断,基本不做科学和系统的质量评价。市场种子销售门店一般只能提供产地和采收时间等简单信息,种子发芽率等基本信息多是经验判断,或简单的纸杯发芽率趋势测试。

中药材种子种苗质量检测机构的建立涉及软件和硬件部分,包括相应的质量标准和规范、操作流程等一系列程序文件,还有专业的技术人员配备,相应的检测仪器、设备及实验室配套,但目前中药材种子种苗专业检测机构国内尚属空白。

当前,现代种业发展必须适应新时代要求,必然从高速度发展向高质量发展转变[4]。对于中药材种业的高质量发展而言,种子种苗质量检测机构是企业发展必不可少的部分。需针对中药材种子种苗生产区域分布特点,建立相应的质量检测体系,分区域建立第三方中药材种子种苗质量检测机构,逐步建立和完善中药材种子种苗质量检测服务平台。

1.5 龙头企业

种业的龙头企业就是在农业的科研、生产、经营及管理等企业运转过程中启动示范引领的企业。作为刚刚起步的中药材种业企业,其龙头企业亟待培育,特别是育繁推一体化的中药材种业企业更是行业的发展目标。

2011 年,《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》中首次明确了种子企业是种业发展的主体[8]。2012 年,原农业部会同有关部门编制《全国现代农作物种业发展规划(2012—2020年)》,明确了到2020 年建立以产业为主导、企业为主体、基地为依托、产学研相结合、育繁推一体化的现代农作物种业体系,加速种子行业的集中度[9]。随着现代农作物种业体系建设推进,使得人才、资本、技术等优势资源加快流入具有资金研发优势的龙头企业,大幅提高商业化育种能力[10]。我国种子企业5000 余家,其中涌现了一批卓越的种子企业,如袁隆平农业高科技股份有限公司、合肥丰乐种业股份有限公司、甘肃省敦煌种业集团股份有限公司等国家级育繁推一体化企业,对整个行业起到了领域和示范效应。而中药材种业市场还处于起步阶段,企业在经营规模、研发投入和市场占有率方面均远远落后于农作物种业企业。与之相比,中药材种子种苗经营资质的企业只有61 家,其中,仅登记种类为中药材种子的经营企业只有18家,产值不足10个亿,上规模的企业相对缺乏。

可见,需培育中药材种业龙头企业,利用龙头企业进行行业引领,带动其他企业的规范、健康和快速发展。另外,急需培育育繁推一体化的中药材种业龙头企业,形成在育种研发、种子繁殖加工、市场经营推广各个环节紧密衔接,高效运转的动态链式组织[11]。

1.6 质量追溯体系

法律体系不完善、检验认证能力有限和管理机构混乱是我国种子质量管理存在的主要问题,为此,实施种子质量可追溯系统可以有效促进政府管理能力提升,实现种子质量全面管理的目标[12]。早在2001 年,原农业部就发布了《农作物标签管理办法》,建立了种子标签管理制度。后期,相关法规逐步推动建立种子质量追溯系统。《中华人民共和国种子法》(以下简称《种子法》)2015 年修订版对种子从品种审定到生产经营的具体追溯内容给予了明确规定,从而为种子质量追溯系统的建立奠定了法律基础。2014 年,在原农业部举行的“推动种业发展,保障国家粮食安全”专题新闻发布会上,由原农业部牵头,以中国种子集团有限公司、山东登海种业股份有限公司、合肥丰乐种股份有限公司等11 家种子企业为主要入网企业的全国种子可追溯平台正式上线。后期,地方政府和企业陆续将可追溯管理列为种子质量管理的重点方向,推进了追溯体系的建立和应用。

中药材质量追溯体系最早于2010年11月第三届中医药现代化国际科技大会上提出,并引起国家相关部委的重视。2011 年5 月,商务部、国家中医药管理局、国家药品监督管理局关于追溯体系的试点批文正式下达,四川省成为第一个试点地区。中药材的流通主要涉及4 个环节,分别为种植、生产、流通和消费,追溯体系也围绕这4 个环节展开建设。相关信息形成二维码,通过二维码的读取,实现中药“来源可知、去向可追、质量可查、责任可究”。中国中药有限公司从2012 年开始构建追溯系统平台,研发药材种植、饮片生产、健康食品、商业流通四大板块追溯软件,用于企业内部管理。2015 年,依托中国中药协会进行追溯系统示范推广,在行业内进行签约、宣讲和培训。2017 年,国药种业有限公司建立了首个企业“中药材种子种苗质量追溯平台”,并在生产经营中使用。但是,目前国内还没有第三方的中药材种子质量追溯平台。

追溯体系的技术原理较简单,难点在于怎样把这项技术运用在长期处于粗放式经营、与行业发展速度脱节的中药材产业链上。一般来说,产品质量追溯体系是通过物联网信息技术,在流通环节进行电子记录,让交易行为留下痕迹。然后,电子记录中的信息随着各个环节的交替而流转,最终随药品到达消费者手中。目前的中药材质量追溯体系是通过电子秤形成二维码,并在后台数据库中留下记录。电子秤可以自动联网,自动传输商家所提供的信息。而这得益于ZigBee 技术——一种双向无线通讯技术,可实现区域内信息的采集,后台可以自动找到电子秤,电子秤的数据信息也会自动传输到后台,如客户端、服务器等,进行交易数据的收集。

企业利用中药材种子质量追溯系统能高效地发现问题,明确相关企业责任,提高处罚的效率和准确性。建立权威的“中药材种子种苗质量追溯平台”,并进行推广使用,实现中药材种子种苗产品来源可溯、去向可查和责任可究,这是企业和行业健康发展的迫切需求。

1.7 加工及仓储中心

《种子法》2015 年修订版中规定,销售的农作物种子应当加工、分级和包装。经过加工处理的种子可以实施精量播种,提高种子的商品性和附加值。提高种子净度、千粒质量,减少用种量,提高发芽率,实现增产,也保证了种子的贮藏安全和节本增效。种子仓储中心是贮藏种子的场所,仓储中心的环境直接影响种子贮藏的质量[13]。

种子加工是种子产业发展的核心。种子加工对于实现种子产业化、商品化,促进种子市场流通有重要的作用。西欧、北美、日韩等发达国家都非常重视种子加工产业,在高水平种子处理技术与种子加工机械的支持下,商品种子的精加工率达到100%;中国的种子加工业经历引进、仿制到自主研制的历程,尽管已经研制出一批质量比较高的种子精选机械、种子烘干机械和种子加工成套设备,但与发达国家还存在巨大差距[14]。在中药材栽培生产中,药农一般将中药材种子作为附属品,相应种子的加工生产方式也较为落后,大部分仅限于种子的清选,而无进一步的生产加工,更缺乏专用的中药材种子加工中心。纵观全国,我国中药材种子加工仍处于形成和发展阶段,行业整体存在许多不足。例如,加工设备不成套、技术水平整体较低、规模小、缺乏有效的种子加工管理制度和高素质的种子加工人员、缺乏统一的种子质量标准等。

国内农作物种子仓储中心布局已经比较完善,配备的设施设备也比较先进,很多大型作物种子能实现自动化管理。中药材种子仓储建设相对薄弱,已有的种子仓储基本可以定义为仓库,主要起到临时存放的目的,大型的现代化的中药材种子专用仓储中心还处于空白。仓储中心建设应选用具有牢固、防潮、隔热性能优良及有良好通风条件的地点。其次,建设现代化中药材种子仓储中心的硬件和软件也相当重要,如购买现代化农业设备,采用遥测温湿仪等先进设备对环境温湿度进行合理控制与监测,选用制冷设备对仓储中心进行温度控制等。另外,考虑到种子进出库的方便性,选用合理的输送装置也很关键。随着市场竞争的加剧和销售利润的下滑,一些企业考虑降低经营成本,对剩余种子的处理也在考虑其他的仓储模式,自建简易低温冷库仓储,如用于生产性用种的过夏仓储。这种简易的低温库建设工艺简单,多采用聚氨酯压制的冷库专用型材,具有成本低廉、使用灵活、控制方便的特性,尤其对于东北地区解决当年剩余种子的短期过夏仓储问题,显得尤为适用[15]。

种子加工和贮藏是一项复杂的工作,具体包括从种子收获至播种前的分级、干燥、包装及贮藏等多个环节。随着计算机自动控制技术的推广,种子加工、贮藏自动化控制不断发展,流水线作业、自动包衣处理、精确计量包装及种子库贮藏环境与温湿度自动控制等技术的普及,种子加工和仓储越来越现代化和自动化。基于现状,需分区域建立规模化和现代化的中药材种子加工中心和仓储中心,从而保障中药材种子质量和市场的稳定供应,这是中药材种业企业发展的必备条件。

1.8 专业人才

种业市场的竞争也是种业人才的竞争,种子科技创新离不开种业人才。国家将“加强农作物种业人才培养,建立教学、科研与实践相结合的有效机制,提升农作物种业人才培养质量”作为重点任务。在此背景下,国内20 多所农业大学先后开办种子科学与工程专业,开展种业人才的培养。例如,中国农业大学、浙江大学、南京农业大学、山东农业大学、华南农业大学等高校。其目标为培养具备作物生产、作物育种、种子种苗生产和种子种苗营销贸易等方面的基本知识、基本理论、基本技能,能在教育科研机构、种子管理部门、种业公司及其他相关部门或单位从事与种业有关的教学科研、行政管理、技术开发、种子生产(繁殖、加工、检验和储藏)和营销贸易等工作的复合型人才[16]。

2018年,全国各级种子管理服务机构共有在编在岗人员24 146人,其中,省级1099人、地级3930人、县级19 117 人。从人员岗位分类看,专业技术人员14 690 人,其中高级职称达4665 人。全国种子企业科技人员有2 万~3 万人,大部分省(市、区)企业科研人员的比例都在10%~30%,基本形成了各层次、各关键环节的人才梯队,为种业发展提供强有力的支撑[1]。而中药材种业起步晚,技术环节和产业环节研究不够深入,相应的人才非常缺乏。中药材种业相关工作涉及农业、中药、商业等诸多交叉学科,现有专业人才相对较少,需要后期不断培养才能形成中药材种业的技术团队。

目前,专为中药材种业人才培养/培训的机构主要有两类:一是中国中药协会下设的相关专业委员会,与中药材种业培训关系最为密切的是中药材种子种苗专业委员会和中药材种植养殖专业委员会。二是农业农村部或其下设部门、相关种子协会等。此外,部分中药企业或科研院所等具有技术实力的单位会举行中药材种业相关内部培训,但辐射范围小。目前,中药材种业技术培训体系还不成熟,表现在专业的培训主办单位少、方式单一、频次不够、需求针对性不足等。技术培训的引领、指导、宣传作用未得到有效发挥,需要进一步通过政府、协会、科研单位、企业等,组织相应的技术培训,满足产业的技术人才培训需求。培养一支强有力的中药材种子种苗资源保护、繁育、鉴定、信息服务和销售队伍。

中药材种业要创新,人才是关键,发展我国民族种业最关键的就是要培养一批中药材育种科研人才、种子生产人才、企业管理人才、企业经营人才和农业推广人才,需在企业内部建立先进的人才制度,并引导科研院所和高校人才向企业流动[17]。

1.9 配套政策法规

《种子法》2015 年修订版颁布实施后,农业农村部陆续出台修订了11 项配套规章及规范性文件,多个省市也出台或修订种子管理地方性法规,初步形成了新的种业管理法律架构[18]。新《种子法》后,市场假劣种子案件比2011 年减少48%,种子侵权案件减少36%,种业法治环境显著改善,农作物种业进入了全面依法治种的新阶段[7]。

围绕新《种子法》实施,制定了一系列配套的法规,还建立了以标签二维码为载体的种子追溯体系,出台了育繁推一体化企业所得税减免、现代种业发展基金、制种大县奖励、科研人才流动等政策,农作物种业发展政策支持体系初步形成。支持现代种业提升工程、畜禽种业保险、制种保险政策等,构建了较为完备的支持政策体系。围绕贯彻落实《畜牧法》,制定了一系列配套的法规规章,制订《畜禽新品种配套系审定和畜禽遗传资源鉴定办法》《畜禽新品种配套系审定和畜禽遗传资源鉴定技术规范》《国家级畜禽遗传资源保护名录》等。启动了生猪等主要畜种遗传改良计划,实施了良种补贴、良种工程、资源保护等政策,推动了畜禽良种繁育体系不断完善[4]。

虽然《种子法》2015 年修订版第九十三条草种、烟草种、中药材种、食用菌菌种的种质资源管理和选育、生产经营、管理等活动参照本法执行,但配套《种子法》2015 年修订版的管理办法中均未单独列出中药材种的相关规定,中药材种在各项内容中均归类为农作物管理或非主要农作物管理。2016 年开始,农业农村部、国家中医药管理局相关部门就中药材品种审定与登记等事宜进行了多次协商并达成共识,联合推动有关工作。农业农村部种业管理司重点工作之一就是制定《中药材种子管理办法》,实施指定种类的品种登记制度,规范生产经营主体,强化事中事后监管。即将出台的《中药材种子管理办法》将中药材品种登记纳入法制轨道,明确品种登记的实施机关、登记范围、登记内容等,将为企业生产经营活动提供法律依据,进一步规范市场。完善的种业政策法规是对种业行业规范发展的重要保障,以品种和质量为核心的配套法律法规制度,为种业的规范发展保驾护航[19]。

2 中药材种业的科技需求

种业科学是围绕育繁推一体化种业产业健康发展而形成的集群科学,涵盖了作物遗传育种、种子生产理论与技术、种子加工理论与技术、种子示范和营销等各个学科[20]。种业科研在整个种业价值链中处于首当其冲的位置,其是种业发展的源头,起着稳定种业发展的重要作用[21]。当前,全球种业生物技术、信息技术、制造技术与传统育种紧密融合,技术加快更新换代,成果持续不断涌现。以雄厚资本和大量费用投入为支撑的“规模化、工厂化、高通量、流水线”研发模式,已成为跨国种业公司的标配,技术创新、研发水平、育种效率得到根本性改善。中国种业虽然在杂种优势利用方面全球领先,但是基础研究、前沿技术与育种实践结合不足,生物技术、信息技术与传统育种技术集成较弱,种业企业作为市场竞争的主体,实力尚不雄厚,尚未成为育种创新的主体。因此,必须加快建设种业强国,尽快完成龙头企业成长为种业创新主体的任务,提升种业整体的产业竞争力,只有这样才能在全球生物技术竞争和行业重组整合中占据优势地位[4]。

与农业种业相比,中药材种业的整体技术水平较落后,其涉及的育种、制种和加工等诸多环节与现代种业的技术发展水平差距还较大。培育现代化的中药材种业公司,涉及的技术水平还需要进一步提升,如中药种质资源的收集保存与评价技术、中药材特异性、一致性、稳定性(以下简称DUS)测试指南的研制技术、中药材的育种创新技术、种子种苗质量检测技术及其标准制定、中药材良种繁育技术、种子加工和仓储技术等。

2.1 中药材种质资源收集与评价

种质资源是指携带生物遗传信息的载体,且具有实际或潜在利用价值。中药材种质资源是指具有实用或潜在实用价值的任何含有遗传功能的材料,可用于中药材保存与利用的一切遗传资源[22]。其材料类型主要包括野生资源、常规栽培品种、驯化种、选育品种、地方品种品系、特异繁殖材料等[23]。

2016 年10 月,《国务院关于印发全国农业现代化规划(2016—2020 年)》中提出了推进现代种业创新发展,加强种质资源普查、收集、保护与评价利用,深入推进种业领域科研成果权益改革,加快培育一批具有国际竞争力的现代种业企业[24]。中药材种类复杂多样,目前,对于中药材种质资源的研究多集中于单一品种或部分区域的中药材品种,缺乏中药材种质资源收集、保存及评价利用的相关标准与技术规范,缺乏相关的理论研究体系,更缺乏相关的法规和制度建设。中药材种质资源的研究、保护与利用需多借鉴《农作物种质资源管理办法》及相应的重点行动,以收集与保存为重点,以评价与利用为核心,以创新和挖掘为导向,完善各项技术标准与规范,建设中药材种质资源理论研究与评价体系,建立信息共享平台,加强优异种质资源深度挖掘,有计划、有目标地开展中药材种质资源保护与利用研究工作[23]。

在中药材种质资源收集与评价过程中需进一步推进建立高效完善的种质资源鉴定评价、基因发掘与种质创新技术体系,规模化挖掘控制药用植物次生代谢、产量、抗逆等性状的基因及其有利等位基因,并进行功能验证;创制优质、高产、广适、适合机械化等目标性状突出和有育种价值的新种质;开展药用植物起源与种质资源多样性研究,阐明野生种、地方品种和育成品种的演化关系等[25]。

2.2 中药材DUS测试指南研制

植物品种DUS 是品种的基本属性,DUS 测试是品种管理的重要技术手段。近20 年来,伴随着我国种业改革的不断深化,我国农业植物品种DUS 测试体系经历了从无到有、从小到大、从弱到强的发展历程,在品种管理和现代种业发展中的技术支撑作用日趋凸显。我国农业DUS测试体系在不到20年的时间里取得了巨大成就,但因建设起步晚、单体投资低,与国际先进的测试站相比还存在较大差距。特别是在先进设施设备及机械化、智能化工具的应用上基本处于空白,大量测试工作依赖人工,难以满足新的发展要求。另外,我国DUS 测试体系功能较为单一,除测试中心具备DNA 分子鉴定、转基因成分检测能力外,各分中心主要从事田间DUS 测试,尚不具备抗病性、抗虫性等特殊性状测试和品质分析等测试能力。未来的测试体系建设要对标国际先进,提高建设标准,建成设施设备现代化、田间耕作机械化、性状观测智能化、数据分析自动化的DUS 测试机构[26]。在药用植物方面,我国于1999年公布了《中华人民共和国农业植物新品种保护名录(第一批)》 共计10 个种(属),其中菊属(Chrysanthemum)和中药材相关。而在2019 年2 月最新发布的《中华人民共和国农业植物新品种保护名录(第十一批)》中,则有紫苏、红花、淫羊藿属等11 个种(属)直接涉及中药材。由此可见,从国家层面,对于中药材的发展越来越重视。但公布保护名录之后,如何研制出切实可行、操作简便且符合中药材特点的DUS 测试指南,成了相关科研人员及育种者需要尽快解决的问题之一。中药材由于其功能及发展历程的特殊性,在指南研制过程中面临很多特有的难点。例如,中药材的特异性主要体现在药效成分,难以直观测定;中药材讲究道地性,受栽培环境影响大,一致性难以保证;中药材大多为天然杂种群体,种源纯度低,稳定性差;中药材已有且产业化的品种少,标准品种选择困难等。可见,按照目前我国中药材发展现状和DUS 测试指南研制的目的,需要针对不同中药材特点,由易到难、分批次逐步推进,进而形成较为完整的中药材DUS测试指南体系。

2.3 中药材育种创新

植物新品种是指经过人工培育或对发现的野生植物加以开发,具备新颖性、特异性、一致性和稳定性,并有适当命名的植物品种[27]。农业上,我国企业选育新品种的手段多以常规育种为主,分子育种技术运用不普遍,突破性品种少[7]。在中药材方面,我国育种工作由于起步晚,且技术创新水平较低,育成新品种主要采用系统选育法,杂交育种、单倍体育种等方法应用较少[28]。分子标记辅助育种在中药材中也开始起步,如采用简化基因组测序技术进行三七新品种选育[29]。同时,一些高校及科研院所还启动柴胡、黄芩、金荞麦等中药材的全基因组测序,这也为更好地开展分子标记辅助育种奠定了基础。

从目前的育种技术方法来看,种业企业大多采用常规方法,亲本材料反复应用,育种周期长、难度大、效率低,尤其在利用分子标记辅助选择、基因传统的动植物育种方法普遍存在着技术难度高和繁育周期长等问题。近几十年来,转基因技术的发展大大加速了育种的进程,如显微注射法、农杆菌介导法、基因枪法、纳米技术等的应用[30]。

不管在农业还是中药材方面,都应该加强育种技术创新工作[7],进一步加快传统育种向生物技术的转变,开展常规育种与分子育种相结合的育种方式,加强转基因技术的研究,培养抗性、品质、高产方面突出的品种[17]。一轮种业科技革命和农业产业变革,与中国加快转变经济发展方式的重要实践,迎来了历史性交汇。需加快研发关键核心技术,围绕基因编辑、人工智能等品种创新关键技术重点攻坚突破,实现“民族种业”在国际种业中从跟跑向并跑、领跑转变[4]。

2.4 中药材种子质量检测技术及其标准

种子检验是种子质量管理工作的技术依托和支持系统,是保证种子质量的主要手段,统一标准的检验方法及程序是保证检验公正性和可靠性的前提条件[31]。我国农业种子检验方面已经形成了较为完善的技术手段,其质量检验具有相应的国家标准,如《农作物种子检验规程》(GB/T 3543.1~7—1995)、《林木种子检验规程》(GB 2772—1999)、《牧草种子检验规程》(GB/T 2930.1~11—2001)等。我国中药材种子产业发展相对滞后,生产中存在着品种混乱、质量低劣、产量不稳定等诸多乱象[32]。基于中药材本身的特殊性,其种子质量与农作物存在极大差异,沿用农作物的质量检验技术和方法研究中药材种子不能完全符合中药材种子的特性,中药材种子应该有独特的、区别于农作物的、符合其实际特性的、统一的检验规程和方法。但是,目前我国尚没有关于中药材种子详细、全面的质量检验指标,也没有相关的检验规程国家标准。近年来,已开展了部分中药材种子的检验方法和质量评价研究,主要参考了农作物种子研究方法。在中药材种子检验方法报道中,发芽方法研究较多,种子的真实性鉴定方法主要为形态鉴定,扦样在检验方法中很少单独列出,水分的测定中温度要求不统一。

在质量标准方面,我国绝大多数中药材种子还没有相应的检验标准和质量标准,无法对市场上的中药材种子质量进行检验和有效控制。目前发布的中药材种子质量标准的指标不一致,大多数标准的质量指标依据《农作物种子检验规程》(GB/T3543.1~7—1995)制定,少数品种依据《牧草种子检验规程》(GB/T 2930.1~11—2001)制定,我国目前中药材质量标准的国际标准只有人参种子种苗(ISO172171-1—2014)和 三 七 种 子 种 苗(ISO20408—2017)2 项,国家标准和行业标准有7项,地方标准发布的有130多项(现行的有108项),涉及84 个品种;另外,已发布的《中华中医药学会的团体标准》有139 项(2019 年12 月止)。但是,除国家和行业标准外,同一品种的标准在多个地方标准和不同的团体标准中出现,且各地标准规定的质量限度、指标及检验方法差异性较大,标准不一(包括黄芪、桔梗、丹参、板蓝根、黄芩、当归、柴胡等大宗常用中药材)。2018年12月,农业农村部、国家药品监督管理局和国家中医药管理局联合发布的《全国道地药材生产基地建设规划(2018—2025年)》明确指出制定道地药材种子种苗等产品质量标准[5]。种子检验技术及其相应的标准是实现种子质量标准实施的技术保障,种子检验方法是种子质量标准可判定的基础,健全和完善检验方法与质量标准,是中药材种子质量标准实施的保障,也是中药材种业现代化发展的必然需求。

2.5 中药材繁育技术

良种繁育是品种工作中衔接选育和品种推广、推动种子产业化、促进农业生产发展的重要环节。中药材新品种产业化较少、良种覆盖率低,良种繁育技术还处于起步阶段,大多数中药材品种强调繁育技术,而非良种繁育技术。

近年来,在中药材繁育技术方面也取得了一些成果。例如,在南繁技术方面,经过十余年的研究,建立了瞿麦、荆芥、牛膝、王不留行、薏苡等十余种中药材南繁技术体系,涵盖了南繁过程中各个控制节点。在工厂育苗技术方面,现有的组织快繁技术可在短时间内大量扩繁种苗,如地黄脱毒快繁技术,浙贝母、半夏、西红花、铁皮石斛、白及、金线莲等根茎类中药材组培快繁技术等。在异地繁育技术方面,在非主产区形成了北柴胡、桔梗、秦艽、荆芥、丹参等中药材异地制种技术。现有中药材繁育技术为产业化生产优良种质奠定了较好的基础。但与农业相比,中药材相应的技术体系和管理体系建设还处于起步阶段。

我国中药材大规模种植起始于新中国成立后,绝大多数野生中药资源都需要进行人工驯化才可进行产业化种植、养殖,中药材的驯化效果在不同品种上有较大区别,其中适应性强、分布范围广的中药材对气候、生长环境、土壤肥力等要求不高,异地种植后品质差异较小;另外,不同的中药材品种繁育技术是不同的,有相当部分的中药材对气候条件、生长环境、土壤肥力、伴生植物要求较高,盲目进行驯化种植不仅可能导致品质下降,甚至有可能导致中药材出现异化,严重影响中药材的品质。随着气候变化加剧和品种退化问题的逐年递增,如何提高中药材的繁育技术,改善中药品种已经成为了当前需要关注的重要问题。同时,由于中药材制种过程中没有进行有效隔离,多种中药材品种混杂培育,造成原本具有较大优势的品种出现退化。另外,筛选中药材繁育过程中的植保方案,包括浸种、拌种处理等技术对于中药材繁育工作也非常关键[33-34]。这些都是中药材繁育技术亟待解决的关键性问题。

中药材种子种苗是中药材生产的源头,优良品种及优质的种子种苗是实现中药材规范化生产的基础和首要条件。《全国道地药材生产基地建设规划(2018—2025 年)》中强调要开展道地药材种子种苗繁育基地建设[5]。因此,迫切需要依据道地药材区划建设完善的中药材制种及育苗技术体系。

2.6 中药材种子加工贮藏技术

种子加工和贮藏是一项复杂的工作,包括从种子收获至播种前的干燥、清选、分级、收装、入库贮藏等多个步骤。其中,种子干燥是为了降低种子水分含量,以便达到安全贮藏的标准。分级是对种子的筛选过程,将干瘪、未熟及杂物等去除的过程。种子贮藏的目的是尽可能保持种子的活性,延长种子的使用年限,保证种子具有较高品质[35]。

种子加工过程涉及的主要技术环节包括:1)种子的清选。首先,通过分离器将种子和杂质分离,挑选出可用的种子,去除杂质。然后,利用种子的大小、种子的密度进行分类,将不同质量的种子进行分类。不同类型、不同的饱满程度的种子要摸索出适宜的风速进行气流清选。2)种子的干燥。对于大批量的种子,常通过通风设备、空气干燥设备、烘干设备等对种子进行烘干,需要通过不同类型种子的预热、干燥、缓苏和冷却过程进行设备的选择及和技术参数筛选。3)种子的包衣。一些种子需要使用包衣,通过将特定的包衣剂喷洒到清选后的种子上,通过搅拌将种子包裹起来,在种子的表面形成一个均匀的药膜。对于不同品种的种子需要进行特定包衣剂配方和工艺的筛选。

种子生产出来以后可能不会立即销售、种植,需要将种子进行加工,达到仓储条件以后进行储存,保证农业生产的需求。农作物种子仓储时,需要严格控制种子的含水量,确认种子最佳的存储方式、堆码方式等[36]。

虽然,近年来我国中药材种业企业数量和规模得到不断发展,但种子的加工生产方式还是较为落后,大部分仅限于种子的清选,而无进一步的生产加工。相比于主要农作物种子的加工,中药材种子设备的技术性能水平较低。由于我国中药材种子机械是从引进、仿制农业设备起步的,基础研究不深入、联系实际不紧密,导致生产出的设备无论是在种子破碎率、出成率,还是在机械的稳定性方面都有一定差距,加工效果不理想。另外,许多种子加工设备的工艺设计没有分级、多次分级和包衣等工序,没有把计算机运用到控制、生产、检测加工各环节和厂房的除尘等方面,设备在工艺方面还有很大缺陷。

中药材种子贮藏的任务是采用合理的贮藏设备和贮藏技术,人为控制贮藏条件,降低种子劣变,保持种子发芽力和生活力,延长种子寿命,从而确保种子的播种价值。中药材种子种类繁多,很多存在具有易油败、虫蛀、霉变等特点,导致不易贮藏。种子的生活力与贮藏期长短因品种、成熟度、完整度、水分、温度等因素的影响而不同。为了保持种子的生活力,延长中药材种子的寿命,提高种子的播种品质,为中药材的增产打下良好的基础,掌握不同中药材种子的贮藏特性、贮藏时间、贮藏方法,控制种子在贮藏期间的水分、温湿度、通气情况是中药材种子贮藏的重要技术环节。

近年来,随着科技的发展,不少新技术理论得到突破,并在种子加工方面得到应用。例如,纳米材料所制作的加工机械的零部件已经开始走进企业,代替金属材料用来制作加工机械的密封环、轴承和齿轮等,以提高种子加工机械的耐磨性和耐蚀性。在包衣方面,纳米材料良好的成膜性和缓释性,有效地降低药剂溶解淋失率,提高药剂在种子表面的附着力,应用前景较好。例如,壳聚糖、新型纳米富氧型血液种衣剂等在生产实践中表现出很好的产业化应用前景[30,37-39]。研究新的种子处理技术是全球作物保护市场增长最快的领域之一。商业种子处理使得农药被广泛用于农作物,化学方法处理种子无疑会持续下去,但是考虑到农药对环境的影响,未来的研究可能更侧重于微波、超声、臭氧、纳米等物理处理及生物保护剂种子处理替代化学种子处理方法[30]。

随着国家的发展和时代的进步,玉米和小麦等农作物种子已经实现了高品质、高效、低耗能、低药剂等的仓储技术,为种子的安全贮藏提供理论指导,国家相关部门已发布了农作物种子、林木种子、牧草种子等贮藏标准。目前,中药材种植业已大力发展,但是中药材种子的贮藏还没有相关标准指导,建立中药材种子的贮藏标准对保证种子的安全贮藏具有非常重要的意义。但是,目前中药材种子的仓储技术仍相对落后。许多学者进行了部分中药材种子的贮藏研究,但现有研究还不全面、不系统,形成的贮藏技术还未很好地应用生产实践,还需要后期加强研究,针对不同品种形成特定的贮藏技术,以满足生产需要。随着社会的发展,中药材种子在贮藏技术方面不断进步,如种子的超干贮藏和超低温贮藏等技术也越来越广泛地被应用于实际生产过程中,计算机等数字化技术也逐步被应用于农作物种子贮藏中,为了促使中药材种子贮藏工作向现代化、自动化、智能化方向发展,用现代化设备合理控制贮藏条件,建立中药材种子自动智能化贮藏仓库势在必行。

3 经验和建议

《种子法》2015 年修订版和《植物新品种保护条例》2014 年修订版的实施为种业的良好持续发展提供了保障,“2018 年中央一号文件”提出,加快建设国家农业科技创新体系,加强面向全行业的科技创新基地建设[13]。深化农业科技成果转化和推广应用改革。加快发展现代农作物、畜禽、水产、林木种业,提升自主创新能力,高标准建设国家南繁育种基地[40]。

企业是种业科技成果产业化的主体,需进一步推动育种科研成果向企业流动。为打通科技与经济结合的通道,2015 年,颁布了《中华人民共和国促进科技成果转化法》(国发〔2016〕16号)[41]。2016年4 月,国务院办公厅关于印发《促进科技成果转移转化行动方案》(国办发〔2016〕28 号),提出要切实增强科研创新能力、成果转化能力和科企结合的能力[42]。2016 年7 月,原农业部等五部委联合发布的《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》(农种发〔2016〕2 号),提出以新种业人才发展机制和深化科研成果权益改革为突破口,建立健全种业人才培养、评价、流动和分类管理机制,促进科研成果转移转化、权益分享。

全面借鉴农业种业发展经验和建议,并结合中药材种业的发展特点,提出以下几点建议:1)通过实施中药材种业能力提升工程,全面提升中药材种业的现代化水平。原农业部自2016 年设置“现代种业提升工程”项目以来,围绕种植业、畜牧业、渔业三大产业,重点支持种质资源保护利用、育种创新、品种测试、区域育种繁育等环节的项目建设。目前,在种业建设成效呈现出资源保护能力显著提升、育种创新能力显著提升、品种测试能力显著提升、供种保障能力显著提升的“4 个显著提升”。建议相关主管部门牵头,实施“中药材种业能力提升工程”,开展中药材种质资源保存和利用体系、育种创新体系、良种繁育体系、质量标准和检测体系、生产加工体系、质量监管体系、技术服务体系及品牌培育八大体系建设。通过“中药材能力提升工程”的实施,全面提升中药材种业的生产技术水平、标准化生产水平、产业化水平及质量安全水平,带动全国中药材种业规范化和标准化建设,建设形成涵盖大宗品种的标准化良种繁育基地,使优质药材生产的良种覆盖率显著提高。2)以新品种选育和应用为抓手推动种子生产专业化和良种化。通过国家科技支撑计划项目、中医药行业科研专项、中药材产业技术体系等培养了中药材优良品种近280 个。国家中药材产业技术体系2017—2018 年审定或登记新品种11 个。通过现代农业产业技术体系等机构支持中药材育种事业,推动了中药材品种创新从“选”向“育”转变,进而推动中药材种子生产专业化和良种化。建议进一步整合优势科研院所、高等院校和种业企业,成立育种协作组,开展跨学科、跨单位、跨地区联合攻关。针对中药材的特点攻克一批制约其育种技术发展的共性关键技术,不断创新中药材育种技术和方法,为指导不同类别的中药材育种提供新的技术方案和思路。3)建设国家级中药材繁制种基地,提升优质种子的商业化供应能力。在国家中医药管理局的推动下,先后在我国20 个省(市、区)布局建设了28 个繁育基地、180 个子基地,涉及约160 种中药材种子种苗,建成面积累计近7 万亩(1 亩≈667.67 m2),数十个品种可实现商业化供应。2019 年,农业农村部首批认定了8 个中药材制种大县,对其中药材种子科研、种子生产、良种良法配套示范等予以支持,形成以政府为主导、企业为主体、上中下游有机衔接的良好发展环境,极大地促进中药材种子的繁育,提升了优质种子的商业化供应能力。建议进一步加快完善中药材种子种苗适宜性区划,合理布局中药材种子种苗生产基地;同时加大政策倾斜力度,加大资金投入,增加对道地大宗中药材种子种苗繁育的补贴标准;因地制宜地通过“政府+企业+科研院所+农户”“企业+农户”“合作社+农户”等多种模式,在适宜区建立大宗/道地药材的种子种苗繁育基地,扩大种子种苗基地规模;评定一批国家、省级(区域性)良种繁育基地,扶持重点龙头企业的基础设施及种子种苗市场建设。以农业农村部为指导、繁育企业为主体、科研单位为支撑,采用市场化运行方式推动种子种苗繁育基地可持续运行。4)通过龙头企业的示范引领带动行业高质量发展。国药种业有限公司等中药材种业龙头企业已建设形成较为完备的生产经营体系、质量管理体系、研发技术体系和综合保障体系,具有多个核心产品、核心标准和核心技术,初步摸索形成了中药材种业的商业模式,初具较好的市场竞争力,对行业起到了较好的示范引领作用,带动了中药材种业的规范化发展。建议制定不同层次“中药材种业专营”龙头企业的认定制度,开展龙头企业认定工作。对龙头企业实施税收优惠政策,对其在兼并重组涉及的资产评估增值、债务重组收益、土地房屋权属转移等,制定税收优惠,从而为培养更多的中药材种业龙头企业做好铺垫。

国外,像孟山都公司、杜邦先锋公司这样的行业巨头,他们站在科技前沿的制高点,品种的更新换代时刻迎合着我国农业发展需求,凭借着自身优势快速抢占中国市场。对比我国种子企业,郑单958,自2000 年审定以后,一家独大15 年,至今仍然没有国内品种与之抗衡。这也充分地说明我国种业的科技创新能力与世界先进种业国家存在不小的差距[17]。中药材种业的发展亦是如此,培育突破性的优良品种,建设优势种子生产基地,打造标准化的种子加工、检验技术体系,建立健全监管体系及法律法规,是提升中药材种业市场竞争力的现实需求。如何在起步晚、技术落后的背景下做大做强中药材种业?这是也是中医药现代化发展要深入思考的问题。

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