我国大豆分子设计育种成果与展望

发布时间:2018-09-28 14:05:24  |  来源:中国网·中国发展门户网  |  作者:田志喜 刘宝辉 杨艳萍等  |  责任编辑:赵斌宇
关键词:大豆,育种技术,分子模块设计育种,分子模块,模块耦合与组装

大豆分子模块设计育种未来展望

大豆发展短板分析

大豆单产未有突破进展,显著低于其他主要作物。随着育种技术的发展,我国作物单产都有了不同程度的提高。美国农业部(USDA)统计结果显示,自20世纪 60 年代至今,全球小麦、玉米和水稻单产都有了质的提高。小麦平均单产从 40—50 公斤/亩提高到了约 350 公斤/亩,水稻从 130 公斤/亩左右提高到约 440 公斤/亩,玉米从 80 公斤/亩左右提高到约 400 公斤/亩。然而,大豆单产相对增长缓慢,目前平均单产仅约 120 公斤/亩。

基础平台建设落后,制约大豆科技创新的长远发展。目前,国外已经建立了若干与大豆相关的数据库,这些数据库整合了大豆基础研究的不同类型成果,例如 NCBI、Phytozome、SoyBase、SoyKB、Soy-TFKB、SoyDB 等。尤为重要的是,USDA 建立了完全免费共享的种质资源数据库,其中涵盖了所收集到的世界各地的大豆种质资源、一系列的重组自交系、单片段替换系,多年多点的系统性状考察及遗传分析结果。这些数据库的建立不仅最大限度地方便了其国内相关科学研究,更重要的是通过数据整合得到了一系列的综合信息,在促进科学研究与生产实践相结合的同时,避免了一些重复性的工作。我国拥有世界上最为丰富的大豆种质资源,大豆基础科学研究也正在逐步赶超国际水平,然而,我们在数据共享方面与国外仍存在较大差距。

大豆研发经费投入低于其他主粮作物。总体上看,大豆研究水平总体低于其他主要作物。我国对大豆研发经费投入较少,是制约我国大豆科技创新的重要原因之一。对近 10 年国家自然科学基金委员会在水稻、小麦、玉米、大豆 4 种主要作物研究的资助金额统计表明,水稻获得资助 17.65 亿元,是资助金额最多的作物,明显高于其他作物;玉米和小麦的资助金额接近,分别为 9.23 亿元和 8.52 亿元;大豆的资助金额最少,为 4.61 亿元,仅为水稻资助金额的 26%。对 2016—2017 年国家重点研发计划中“农林科技”类项目的资助统计表明,水稻的资助项目数量最多,共获得 9 项资助,合计资助金额为 4.05 亿元;其次为小麦,共 8 项,金额为 2.85 亿元;玉米和大豆的资助项目均为 4 项,但大豆的资助金额最少,仅为 0.89 亿元。

大豆生产未来趋势

我国大豆需求持续增加,缺口逐步加大。随着人口的持续增长,城镇化建设的进一步推进,优良耕地的不断减少和膳食结构的不断升级,我国对粮食的刚性需求还将持续增加。如果我国大豆生产不能实现突破性进展,那么在未来相当长的一段时间内,我国的大豆消费还将依赖进口,并且进口量还将继续增加。咨询公司High Quest Partners 预测,到 2020 年左右,世界大豆年产量需再增加 1 亿吨才能满足全球需求,而我国大豆消费量将占全球总产量的 1/3。

增强大豆生产能力是解决我国大豆需求的根本途径。目前,我国的进口大豆主要来源于巴西、美国和阿根廷。然而,巴西和阿根廷的大豆种子基本来源于美国种业,所以从某种意义上讲,我国大豆进口 90% 以上受控于美国种业,这极大地影响了我国的大豆产业乃至粮食安全。一方面,大豆高进口比例会导致我国食物结构和供给的不稳定。我国进口大豆主要用于榨油和生产豆粕。豆粕在饲料生产原材料中所占的比例在 25% 左右,进口大豆会影响 38 000 多万吨饲料生产,进而影响近亿吨肉类生产。一旦国际形势变化影响到大豆进口,国内消费者对肉蛋油奶的需求必然得不到满足。另一方面,大豆定价权完全掌控于国外。历史上已有若干次因为大豆产量变化导致大豆价格剧烈波动的情况,最明显的包括2003—2004 年、2006—2008 年、2010—2012 年的大豆减产(甚至包括预期减产)。几次产量变化都致使大豆价格在短期内飙升 1—3 倍。

综合而言,我国大豆目前的主要问题在于粮食生产能力不足与我国粮食总需求之间的矛盾。从长远发展来看,增强大豆生产能力,是解决我国大豆需求、保障国家粮食安全的根本途径。

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