我国农作物育种发展成就与财政支持建议
2023-04-28杨睿卓
杨睿卓
摘要:我国是一个有着14亿人口的大国,农业基础地位在任何时候都不能忽略和削弱。随着科技的进步和时代的发展,世界农作物育种经历了原始育种、传统育种和分子育种三个阶段。本文在回顾世界农作物育种发展历程及我国农作物育种发展成就的基础上,提出财政支持建议。
关键词:农作物 育种技术 发展历程 财政
“农业现代化,种子是基础。”我国是人口大国,也是农业大国,以传统农业生产为主,从事农业生产人口多、农业生产面积广、生产总量大。随着我国城镇化进程的不断推进,城乡差距日益凸显出来,农业发展也面临农业产品初级化、农业产值低等一系列问题,种业由传统育种转向现代育种在全面推进农业现代化背景下也是大势所趋。党的二十大报告提出“深入实施种业振兴行动”,这就要求我们不断强化农业科技,为农作物育种插上科技的翅膀,从种业发展入手为农业现代化夯实根基。
一、世界农作物育种发展的基本历程
经过数千年的自然进化和人类技术的发展,世界上的农业育种历经了原始育种、传统育种和分子育种三个阶段,并发展出不同的技术模式,分别是人工驯化的1.0版和杂交育种2.0版,然后是分子育种3.0版和智能设计育种4.0版。
原始繁殖起源于新石器時期,在一万多年以前,由于没有育种的理论与方法,人们依靠经验和目测,从农艺作物中挑选出具有自然变异的品种,经过长时间的人工驯养,使其品质得到了改善,这标志着原始农业的出现。
19世纪中期至20世纪初期,人类建立了三大遗传学法则,为杂交技术在农业生产中的应用打下了坚实理论基础,新的高产、抗倒伏作物品种的开发和利用,在世界范围内掀起一场绿色革命。20世纪中叶至21世纪初期,生物技术和生命科学的迅速发展,使全世界的农业生产得到了极大的发展,育种领域经历了从传统的“费时、低效的传统育种”到“精确、高效的分子育种”的变革。
转基因育种是20世纪70年代首次诞生的分子育种方法,主要是通过利用分子生物学和重组DNA的方法,把高产、抗逆、抗病虫、改善植物营养性能等重要基因导入到受体生物体中,使之产生新的基因功能,进而产生新品种。经过20多年的产业化实践,转基因技术得到广泛应用。
生物育种属于从转基因育种3.0版跨入精准智能育种4.0版的新一代分子育种技术。21世纪初期,由于结构解析、定向突变、计算机模拟等技术的不断突破,使其在分子水平上进行人工设计和改造,农业生物育种进入了一个新的发展阶段。
二、我国农作物育种发展取得的成就
(一)搜集并保存了大量种质资源
习近平总书记在2020年中央农村工作会议重要讲话中指出:“要拿出攻破‘卡脖子技术的干劲,明确方向和目标,加快实施农业生物育种重大科技项目,早日实现重要农产品的种源自主可控。”目前,我国主要农作物制种面积稳定在2700万亩以上,年均新产种子75亿公斤以上,每年的种子市场价值约为1200亿元,一直稳居全球第二大种子市场。其中,小麦、水稻、大豆等常见农作物的生产用种全部实现了自主选育,自主选育品种面积占比达到98%以上,玉米和蔬菜的自主选育面积也有很大的提高,基本实现了“中国粮主要用中国种”的目标。
(二)多种育种新途径得以应用
从20世纪到现在,我国生物技术的发展和基础生命科学的发展相得益彰,以遗传学、分子生物学、基因组学、计算生物学、系统生物学等为基础,开展了农家品种杂交、半矮秆新品种培育、高产杂种优势育种、分子模块育种和分子设计育种等研究。
1.杂种优势的利用。杂种优势是指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的F1代,在生长势、抗逆性、产量和品质等方面均优于双亲的现象,这种现象在自然界中普遍存在。利用杂种优势原则,在育种方法上进行改良与创新,选择优良的亲本,可以大幅度提高农作物的产量。杂种的产量增长潜力来源于亲本间的合理搭配,而利用杂种优势的关键在于从众多的杂种中有效筛选出具有较强优势的杂种。利用杂种优势,我国在许多重点农作物育种上分别取得重大成就。
1987年,袁隆平总结了我国作物育种与杂交水稻的研究成果,提出了杂交水稻育种的发展策略,即从三系到两系,再到一系,从复杂到简化,越来越高效;从品种到亚种,到远缘杂交,优势逐渐增强。目前,在生产中使用的大多数杂交稻都是对三系法品种间杂种优势的利用,三系杂交技术是杂交水稻育种的经典有效途径,并将继续应用于杂交水稻。但因其本身的缺点,最终会被更简单、更有效的两系法所代替。目前,我国已通过两系杂交技术选育出高产、成熟、优质的早稻和强健的杂交籼稻,有望打破现有品种间的低谷,促进杂交水稻的发展。
2.诱变育种是利用电磁辐射、粒子辐射的物理和诱变剂滴液、注射、涂抹的化学因素诱导农作物发生变异,通过选择培育出新品种。据突变品种数据库统计,我国累计在45种植物上培育出802个植物突变品种,有“原丰早”“浙辐802”“山农辐63”“川辐1号”“铁丰18”“黑农26”“鲁棉1号”等。
3.远缘杂交。前人利用水稻与不同属间植物,如玉米、高粱、竹、菰等进行远缘杂交,在此基础上建立了一批新的种质资源,并取得了较好的应用前景。伏军等人利用早稻品种中87-156与高粱品种青壳洋进行有性杂交,选育了超丰早一号。该品种与当时的双季早稻相比,具有大穗大粒、光合效率高、生长速度快、生物量大、营养价值高等优良特性。刘传光等人以两系不育系D1S为材料,与甜玉米新品种金银粟杂交,获得大穗大粒双系不育系“玉-1 S”,经配对结果表明,该杂交组合具有显著的杂种优势,具有植株更壮、穗大粒多、结实率与单株产量提高等优势。戴晖等人将米草和甜高粱与水稻进行了远缘杂交,培育出了耐盐、甜秆的优质粮饲双用新品种,既可以解决盐碱地所急需的水稻品种,又可以解决草食性动物的精粗饲料短缺问题。结果表明,水稻与其他属的杂交能改善产量、品质和抗性,并能为水稻提供新的种质资源。
4.空间育种。空间诱变技术是将航天技术和农业技术有机结合起来的一项高新技术,是加速我国航天育种、缩短育种周期、提高经济效益的重要手段,是一项具有国际先进性和创新性的重大科学工程。自1978年以来,我国利用返回式卫星和飞船进行生物搭载试验,主要包括农作物品种、昆虫、菌类和藻类,在太空中培育出上千个航天育种新品种,并建立了近百个具有一定规模的航天育种技术试验基地和新品种产业化示范基地,航天工程育种在农业、林业、微生物制造业等诸多行业中具有举足轻重的地位。通过对植物进行空间处理,使其在地表上产生大量珍贵的变异株,并培育出一大批优良新品种和新品系。
5.基因工程。我国是继美国之后,在全球范围内第二个成功研制出抗虫棉的国家,并获得了商业化的许可。目前,我国已培育出14个新品种,在全国范围内推广380万公顷,节省了大量的农药和劳动力,并产生了较好的社会效益和生态效益。
6.倍性育种。倍性育种是人工诱发植物染色体数目发生变异,以其所产生的遗传效应为根据的育种技术,有多倍体育种和单倍体育种。单倍体培养具有很高的应用价值,因此国内外都对其进行了大量研究。从20世纪70年代開始,利用单倍体技术在小麦、大麦、水稻、玉米、油菜、白菜等主要农作物和蔬菜上取得了很好效果,并在育种中得到了应用。用花药或其他方法诱导的单倍体是烟草、棉花、结球甘蓝、芥蓝、石刁柏、番茄、茄子、辣椒、甜椒、黄瓜、土豆等。由于技术成熟程度的不同,不同品种的单倍体诱导成功率差别很大,研究的深度和应用也不尽相同。近年来,我国还通过多倍体技术成功培育出大量新品种,如含糖量高的三倍体无籽西瓜和甜菜等,此外还创造出许多自然界中没有的新作物,如同源四倍体小麦、异源多倍体小黑麦、多倍体水稻、三倍体甜菜、四倍体葡萄等。
三、财政支持种业振兴的政策建议
种业振兴是农业农村发展的基础,也是保障国家粮食安全、建设农业强国的重要支撑。在现代种业领域,国家财政发挥了“四两拨千斤”的重要作用,通过构建和完善现代种业发展政策体系,引导科技、经济、人才等要素向种业创新领域集聚,推动我国从种子生产大国逐步走向种业强国。在全面推进乡村振兴的大背景下,各级财政应根据种业振兴需求,不断完善相关政策,推动现代种业健康快速发展。
(一)加大对种业领域的扶持力度
我国是农业大国,要实现农业强国,必须保障粮食安全,这就要求不仅饭碗端在自己手里,碗里还要装自己的粮食,粮食种子要自己研发,不被国外“卡脖子”。如果没有足够的资金支持,就无法购买所需设备、引进优秀人才、搭建更好科研平台,进而制约种业发展。目前,中央财政设立种业发展的专项资金,是对国家层面实施种业创新、发展现代种业的支持。应坚持种业优先发展的理念,在支持乡村振兴中将种业振兴作为重中之重,给予资金倾斜,合理加大扶持力度。
(二)完善种业支持政策体系
随着现代种业的不断进步,对科技创新和种子研发投入的需求也不断增加,因此必须完善种业扶持资金的使用方向,逐步完善政策体系。要重点支持种业科技攻关,打造中国品牌的种业“芯片”;以提升种子生产、加工、储备、监测能力为目标,大力支持农作物育种基地的基础设施建设,有效提升现代种业发展条件;注重种质资源保护工程,继续支持符合条件的国家级种质资源保护区、基因库等开展相关保护工作;扩大水稻、小麦、玉米、大豆、油菜、棉花制种大县支持范围,提高农作物良种覆盖面;推广财政补贴小麦、水稻、玉米三大粮食作物制种保险政策,建立中央、省和市县三级财政分担机制;健全财政支持农业信贷担保机制,通过担保费补助和奖励机制,引导农业担保机构服务农业育种企业、农民合作社、家庭农场;加强种业支持资金绩效评价,提升支持资金使用效率。
(三)强化政策执行监督
政策执行效果不理想的重要原因之一是缺乏政策执行监督和评价机制。在确定了政策目标和具体实施措施后,要建立相应的监督和评估机制,对政策实施的实际成效进行监督和评估。明晰行业主管部门和相关执行者的职责,建立政策实施的制度与问责机制,最大限度调动执行者的工作热情,降低和避免政策实施过程中的不良行为,确保财政支持资金有效落地。
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(作者单位:河北农业大学农学院)
责任编辑:李政