12月22日，中國(guó)科學(xué)院A類先導(dǎo)專項(xiàng)“種子精準(zhǔn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)造”系列科研成果在北京發(fā)布，系統(tǒng)展示了專項(xiàng)通過創(chuàng)建精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種新范式，在打造種業(yè)振興的“中國(guó)芯”方面取得的系列突破。

01

六年攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)全鏈條突破

種子專項(xiàng)于2019年11月啟動(dòng)，針對(duì)我國(guó)新時(shí)期糧食安全、生態(tài)安全及農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革的重大戰(zhàn)略需求，中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合院內(nèi)外30家優(yōu)勢(shì)單位協(xié)同攻關(guān)，聚焦水稻、小麥等主要農(nóng)作物和魚等動(dòng)物，以實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)提質(zhì)、減投提效、減損促穩(wěn)為核心目標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)創(chuàng)造增產(chǎn)10%—20%、減投15%—20%和減損15%—20%的動(dòng)植物品種。

六年來，種子專項(xiàng)挖掘了一批高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、氮高效利用、抗逆抗病等關(guān)鍵基因與調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了基因組精準(zhǔn)編輯、四倍體野生稻快速從頭馴化等核心技術(shù)創(chuàng)新，創(chuàng)制了37個(gè)“一增二減”先導(dǎo)型品種，累計(jì)推廣先導(dǎo)型作物新品種1448萬畝，取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，切實(shí)發(fā)揮了戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)的引領(lǐng)作用。

02

硬核突破，讓種子擁有“智慧”

針對(duì)化肥過量、病蟲害頻發(fā)、資源約束趨緊等農(nóng)業(yè)“痛點(diǎn)”，種子專項(xiàng)的研究團(tuán)隊(duì)以“精準(zhǔn)設(shè)計(jì)”為路徑，找到了破局的關(guān)鍵“鑰匙”。

針對(duì)水稻耐受土壤低氮適應(yīng)性機(jī)制研究，研究團(tuán)隊(duì)克隆了氮高效基因OsTCP19，使水稻在氮肥減少20%—30%的情況下產(chǎn)量保持穩(wěn)定。

針對(duì)白粉病、赤霉病等農(nóng)業(yè)“殺手”，研究團(tuán)隊(duì)不僅挖掘出我國(guó)地方品種特有的廣譜抗白粉病且兼具麥瘟病抗性的Pm24基因，還培育出抗赤霉病高產(chǎn)小麥“中科166”，讓農(nóng)藥用量大幅下降，推廣面積已近150萬畝。

多重基因組編輯技術(shù)，一舉打破“抗病不高產(chǎn)”的育種魔咒，創(chuàng)制出既抗白粉病又高產(chǎn)的小麥新種質(zhì)。

研究團(tuán)隊(duì)首次提出并實(shí)踐了異源四倍體野生稻快速從頭馴化的新路徑，成功創(chuàng)制出新型四倍體水稻材料，為全球糧食安全提供了前瞻戰(zhàn)略性技術(shù)儲(chǔ)備。

面對(duì)我國(guó)大豆進(jìn)口量大，生產(chǎn)力不足的難題，研究團(tuán)隊(duì)繪制了全球領(lǐng)先的大豆圖形結(jié)構(gòu)泛基因組圖譜，開發(fā)了多維組學(xué)數(shù)據(jù)庫SoyOmics，成功培育出“科豆”“東生”系列等10個(gè)高產(chǎn)高營(yíng)養(yǎng)大豆新品種。

專項(xiàng)還引領(lǐng)了“水產(chǎn)”設(shè)計(jì)育種的新浪潮，首次提出“雙三倍體”概念，創(chuàng)建了基于生殖方式轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)育種技術(shù)體系，培育出具有高產(chǎn)、抗病、節(jié)糧三大優(yōu)勢(shì)性狀的異育銀鯽“中科6號(hào)”候選新品種。研究團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)制出既“無肌間刺”又不育的可用于養(yǎng)殖的無肌間刺異育銀鯽。

03

從“跟跑”到“領(lǐng)跑”，邁向種業(yè)強(qiáng)國(guó)

針對(duì)我國(guó)東北稻區(qū)及南方雙季稻區(qū)的重大需求，研究團(tuán)隊(duì)培育的“中科發(fā)”系列水稻已經(jīng)成為“明星品種”。在東北稻區(qū)，“中科發(fā)5號(hào)”鹽堿地畝產(chǎn)突破600公斤，2024年躋身全國(guó)常規(guī)水稻推廣面積第五位；在南方稻區(qū)，“中科發(fā)早粳1號(hào)”實(shí)現(xiàn)我國(guó)雙季早粳稻品種“零的突破”，將優(yōu)質(zhì)新粳米上市期提前2—3個(gè)月。

種子專項(xiàng)讓我國(guó)在精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種領(lǐng)域建立起自主可控的完整技術(shù)體系，并進(jìn)入從“跟跑”“并跑”到部分“領(lǐng)跑”的新階段。

種子專項(xiàng)的成功實(shí)施，是面向國(guó)家重大需求、發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)、搶占農(nóng)業(yè)科技制高點(diǎn)的成功實(shí)踐，為我國(guó)從種業(yè)大國(guó)邁向種業(yè)強(qiáng)國(guó)奠定了堅(jiān)實(shí)的科技基礎(chǔ)。

來源：中國(guó)科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展科技研究局、遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所

責(zé)任編輯：宋同舟