2021年2月21日,中央一号文件正式发布。文件提出全面推进乡村振兴,加快农业农村现代化,这是21世纪以来第18个指导“三农”工作的中央一号文件。其中,一号文件进一步就“打好种业翻身仗”作出部署,提出了加强农业种质资源保护开发利用,对育种基础性研究以及重点育种项目给予长期稳定支持,加快实施农业生物育种重大科技项目等重要举措,并指出要尊重科学,严格监管,有序推进生物育种产业化应用。

此前,农业农村部牛年第一份文件即与生物育种有关。2月18日,《鼓励农业转基因生物原始创新和规范生物材料转移转让转育的通知》发布。《通知》主要涵盖两个方面,一个是鼓励农业转基因生物原始创新,一个是规范生物材料转移转让转育。

跟过去文件大部分着眼于“严格监管”所不同的是,本次《通知》把“原始创新和规范后续育种创新”置于更为突出的位置。《通知》首次提出“鼓励原始创新,支持高水平研究”,并明确支持从事新基因、新形状、新技术、新产品等创新性强的农业转基因生物研发活动;去强化产品迭代,支持高水平育种。同时,《通知》也首次提出了农业转基因生物研发成果转化、规范生物材料流动、明确全生命周期的生物安全管理主体责任等内容,明确提出发挥企业主导作用,落实企业在农业转基因生物推广应用中的主体地位。

《通知》全文虽不足千字,但业界看来其意义重大。中国工程院院士戴景瑞对媒体表示,这是一个非常好的动向,是推进转基因成果产业化的强有力措施,会鼓舞农业育种科学家为提升中国转基因育种能力、赶超世界先进水平,做出更大贡献。市场也认为,该政策支持企业转基因研发投入的力度非常之大,相关企业将明确受益。

如果说芯片是手机、计算机的大脑,那么种子就是农业的“芯片”,种业的发展水平直接关乎我国粮食安全的命脉。受新冠疫情波及,粮食安全再次受到高度重视。

党的十九届五中全会提出把科技自立自强作为国家发展的战略支撑,把生物育种列为强化国家战略力量重点发展的八大前沿领域之一,2020年中央经济工作会议也明确指出,要加强种质资源保护和利用,加强种子库建设。要开展种源“卡脖子”技术攻关,立志打一场种业翻身仗。这为转基因作物产业化推进发出了明确信号。

2020年,我国粮食生产已经实现了“十七连丰”。但“十七连丰”背后还有哪些“卡脖子”隐忧?我国的农业育种科学家和企业界正在如何攻克这些难关?

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▲2021年2月8日《北京科技报》封面

中关村被誉为“中国的硅谷”,这里聚集了中国顶尖的高等院校、科研院所和联想、百度、新浪、小米等一大批高科技企业。

而就在这个寸土寸金的地方,还有着一家不为人知的企业,它就是国内现代生物育种技术领军企业——北京大北农生物技术有限公司(以下简称大北农)。

1月11日,农业农村部发布2020年第二批农业转基因生物安全证书(生产应用)批准清单,共计发放21个生物安全证书,其中包括8个国产转基因玉米项目,全部来自北京大北农生物技术有限公司。

▲在大北农的生物育种实验室里,科研人员正在培育种子(摄影/张星海)

与互联网公司紧凑的格子间不同,在大北农的生物育种实验室,实验设备平台占据大半,桌上的各种设备整洁有序,穿着白色长褂的实验人员动作有条不紊,除了设备运转的声音,一切都是轻轻地,似乎怕吵闹了住在另一层的幼苗。它们正在透明的器皿中不断生长。

种子就是农业的“芯片”

近几年,人们关注的科技话题莫过于“卡脖子”问题,芯片是其中最为突出的。如果没有芯片,科技发展恐将倒退数十年。而种子就是农业的“芯片”,种子安全就是粮食安全。

“断芯”直接影响了我国在高科技领域的竞争实力;而“断种”则将令农作物产量、品质,甚至人们生活品质都有所下降。

在全球新冠肺炎大流行的背景下,多国已经禁止了粮食出口,而作为全世界人口第一大国,中国的粮食安全自然也被广泛关注。

▲种子就是农业的“芯片”,种子安全就是粮食安全

从资源禀赋角度来看,我国耕地面积的红线是18亿亩,人口现已超过14亿,用世界8%的可耕地养活世界19%的人口,对于粮食的需求首先就是高产。必须得生产得多,才能保障中国人的粮食安全,才能保证健康的食物供给。在吃得饱、吃得好的基础上,才能通过升级种子进一步实现吃得安全和健康。

在日前举办的以“加快生物育种创新 保障国家粮食安全”为主题的第九届全国媒体报道沙龙上,中国科学院院士、中国科学院遗传与发育研究所研究员李家洋表示,我国已经通过粮食增产回答了“中国粮食安全谁来保障”的问题。现在,我们能保障吃得饱,也基本解决了吃得好的问题。要实现吃得安全、健康,就要在质量上更进一步。

“连丰”背后的“卡脖子”隐忧

2020年我国粮食生产实现了“十七连丰”,比上一年增加产量113亿斤。“十三五”期间,中国农业科学院在小麦、水稻、玉米、大豆、杂粮的优质、抗逆、宜机收等新品种选育方面取得突破。

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▲2020年我国粮食生产实现了“十七连丰”(图片来自网络)

主粮方面,中国的水稻和小麦种子的国产化率都比较高,但是玉米和马铃薯的种子在相当程度上依赖进口。一些蔬菜,如番茄、洋葱、茄子、胡萝卜、辣椒、西蓝花的种子高度依赖进口。

我国粮食产量每隔几年上一个台阶,稳步上升趋势清晰,确保了口粮的绝对安全。其中小麦和水稻的种子,能够实现全部为国产自育。

作为世界最大小麦生产国和消费国,我国年总产1.3亿吨以上,可对于1.27亿吨的消费量而言,还没有太多富裕。

玉米是我国第一大粮食作物,在中国粮食主产区东北,就大量使用进口的德国玉米种子,这些种子生长的玉米成熟期更短,抗风能力更强,因此很受青睐。

我国是大豆的原产地,然而我国大豆主产区的立地条件不及上述三大主粮,在可用耕地有限的情况下,优先保证豆制品等食用大豆的国内自给。至于榨油、畜禽养殖所需重要饲料成分“豆粕(榨油的残渣)”则有赖于进口大豆。简言之,肉蛋奶消费背后都需要进口大豆作为支撑。为此,2020年我国大豆进口量首次突破一亿关口,达到10032.7万吨。

综合国内需求数量和进口大豆成本更低的情况,大量进口大豆现状短期内难以改变。新形势下,我国已采取适度进口、分散进口来源,及实施大豆振兴计划等对策。

与口粮的绝对安全相对的是,蔬菜及畜禽对于进口种子的依存度相对较高。根据《2019年中国种业发展报告》,2018年我国蔬菜种子进口额2.28亿美元,来自近50个国家和地区。

国内的尖椒种子,只能采两茬,但国外的种子可以采三茬。而且,国外种子结出来的果实更具有卖相。

国产种子按斤卖,“洋种子”按粒卖不是什么新鲜事。荷兰甜椒品种“蔓迪”,每公斤能卖到18万元,甚至还经常抢不到。

回溯18亿亩耕地红线上创造的“十七连丰”,实属不易,其背后的隐忧值得深思。土地的全面、长期、持续和高强度的利用,耕地资源必然要面临可持续利用问题;优质的进口种子,受制于外国供应商的价格垄断,也面临交货延迟甚至拒售的风险;尤其是,大量种子功能基因已被发达国家及跨国公司注册申请专利,提高作物性能需要购买国外知识产权,否则将面临侵权等等。

谁掌握了种质谁就掌握了种业

我国虽然是种子大国,但还不是种子强国。种子尤其是优质的种子,往往掌握在发达国家和跨国公司手中,它不仅是技术,也是生意。要实现种业的跨越式发展,打好种业翻身仗,需要育种技术的创新来加持。

以全基因组选择育种、转基因技术、基因编辑等为代表的生物育种技术,现已成为当前国际育种的前沿和核心。据了解,美国“作物2030”计划包括三个主要研究方向,重要农艺性状形成的遗传和分子基础,要实现作物精准改良;转基因技术的新的转化和再生技术;运用各种各样的现代生物学研究技术,为种业打基础,做加速器。

我国也已把生物育种列为强化国家战略力量重点发展的八大前沿领域之一。

目前,我国水稻育种已通过建立功能基因组学、蛋白组学、代谢组学等研究平台,成功解析水稻产量、外观、柱形和抗性等重要性状形成的分子基础,整体处于国际领先水平;小麦育种创制了一批多粒、广谱抗病性强且产量高的育种新材料,在育种技术方面保持与欧美发达国家同步,部分领域领先的水平。显见,现代生物育种技术将成为我国育种缩短追赶时间,实现弯道超车的必由之路。

“种业创新集中在基础研究技术创新上,最后体现在种质优质上”,中国农业科学院生物技术研究所所长李新海表示,“谁掌握了种质谁就掌握了种业”。

种质资源为何重要?一位种企负责人曾以“杂交马易找,纯种马难求”来做解释。

种质资源又称遗传资源。种质是指生物体亲代传递给子代的遗传物质,它往往存在于特定品种之中。如古老的地方品种、新培育的推广品种、重要的遗传材料以及野生近缘植物,都属于种质资源的范围。

在密云区冯家峪的玉米试验田,北京市农林科学院玉米研究中心主任赵久然告诉记者,目前国内九成左右的玉米品种及种子是国产的,但其亲本的选育还有较大比例源自国外种质材料。在杂交种的组配选育中,跟随模仿国外杂优模式的比例也较大。

其实,种质资源是生物技术公司做转基因研究和商业化利用的重要试材。国际上对种质资源的发掘和利用起步较早。20世纪50年代,美国发生大豆胞囊线虫病,遗传学者从中国野生大豆资源“北京黑小豆”中发现了抗病基因,将其转育到当地栽培种中,育成了新的抗病品种。

2000年,孟山都公司(2018年被拜耳收购)向全球包括中国在内的101个国家申请一项关于高产大豆及其栽培、检测的国际专利,保护其发明的“高产大豆”,并一口气提出64项专利保护请求。尽管孟山都使用的亲本来自中国上海附近的一种野生大豆品种,但由此建立起来的知识产权壁垒,将大豆品种的话语权握在了发达国家及跨国公司手中,我国使用自己的大豆植株育种,也将面临侵权。

如今,各国对种质资源保护都相当严格,想从国外引进新种源很难。而破解种质资源的“卡脖子”,首要是资源保护利用。

据中国农科院副院长、中国工程院院士万建民介绍,我国目前建成完善了由1座长期库、1座复份库、10座中期库、43个种质圃、205个原生境保护点以及种质资源信息中心组成的国家作物种质资源保护体系,保存资源总量突破52万份,位居世界第二。

第三次全国农作物种质资源普查与收集行动中,已收集各类作物种质资源5.4万份,96%以上是新收集资源,并抢救性地收集了耐水淹玉米等一大批珍贵资源。

种子要握在自己手中

与此同时,种业公司的竞争力问题也引发关注。当前,种质资源大都掌握在孟山都、先锋等少数的跨国企业手中,大规模的商业化的种质资源较贵,稀缺的、基因比较纯的种子购买成本更高。

“种业的竞争核心问题是多少公司分享市场。”李家洋表示,中国种业公司虽有5000余家,小而多,但不强。

打好种业“翻身仗”,就需要从种质资源到生产用种,都掌握在自己的手中。目前,国内种业企业也在生物育种技术上积极探索,已有走入国际市场的先例。杂交水稻种子向东南亚、南亚甚至非洲出口。进口大豆也有望实现曲线救国。

2019年,大北农开发的耐除草剂大豆获得阿根廷生产及劳动部发放的种植许可。次年,我国批准上述耐除草剂大豆品种可作为加工原料而非食品进口。这是我国第一次批准进口国内公司研发的转基因大豆产品。

数据显示,2018年阿根廷大豆种植面积1800万公顷,折合2.7亿亩,100%都是转基因大豆,占当年全球转基因大豆种植面积的18.8%。

李新海曾表示,从国际竞争的角度和国内需求的角度,都需要在“十四五”后突破玉米种质瓶颈。

1月,农业农村部2020年第二批农业转基因生物安全证书(生产应用)批准清单中,发放了21个生物安全证书,也包括了8个转基因玉米产品。

李新海指出,综合分析不难发现,美国通过使用转基因玉米品种,大幅提高了生产力,减少了损失,节约了用地,减少了农药用量,提高了玉米产业的竞争力。确保我国玉米的自给率,除了采用生物制种技术、机械化、产业化服务外,还应加大政府补贴,进行政策支持,进一步完善土地所有制度,增强农民的土地安全观,充分调动农民和科学家的积极性,才能真正确保我国玉米的自给率。

综上所述,解决好种业“卡脖子”问题,就要解决好资源保护利用、自主创新、完善体系、做优环境等方面的问题。万建民也在接受光明日报采访时指出,保护和利用好种质资源,是种子的基础和源头;强化自主创新,是种业自立自强的关键;扶持企业做大做强做优,是种业竞争力的根本;强化知识产权保护,是促进种业持续健康发展的保障。

农业是基础的产业,而种业又是农业的基石,中国只有做大做强本国种业企业,才能掌握定价权和市场话语权,才能不被国外“卡脖子”。(本文部分资料来源于新华社和《光明日报》)

采访专家 | 李家洋(中国科学院院士、中国科学院遗传与发育研究所研究员)、李新海(中国农业科学院生物技术研究所所长、国家玉米产业技术体系首席科学家)、朱健康(中国科学院上海植物逆境生物学研究中心主任、美国科学院院士)

撰文 | 北京科技报记者 李晶

图文编辑 | 陈永杰

新媒体编辑 | 唐娉婷