创新分子育种科技支撑我国种业发展

中国种业现状与瓶颈

“农以种为先”，种子是农业的“芯片”。根据国际农业生物技术应用服务组织（ISAAA）最新发布的报告，2017 年全球种子市场规模超过 560 亿美元。全球商品化种子市场呈现出明显的区域性，大多数商品种子市场集中在 20 个国家。其中美国位列全球第一，约占全球市场 4 成左右。多年来，我国一直是全球第二大种子市场，2015 年市场规模达 780 亿元人民币，其中国内种子产量已达 1 865 万吨。预计到 2020 年中国商业种子市场潜在规模将超过 1 000 亿元人民币，种子需求量将达到 2 000 万吨。在销售的种子类别中，水稻种子约占 29.9%，玉米种子占 40.4%，蔬菜、棉花、油菜和瓜果等种子占 29.7%。整体而言，我国种业公司的数目达到 4 500 家左右，远远高于欧洲和美国占市场垄断地位的公司数目，但也反映出我国种业公司集中度较低，行业寡头尚未出现。此外，种子企业研发投入低、创新能力亟需提高、种子生产成本持续走高等，都是我国种业的短板。

综上所述，我国种业很难适应全球种子市场发展的高速化、全球化和垄断化大趋势带来的冲击。国际种业巨头凭借雄厚的资本、先进的技术和一体化的经营模式，控制了国际种子市场。孟山都、先锋等全球十大种业公司，占据了全球 70% 的市场规模，呈现出高度集中的态势。虽然我国拥有世界第二大种业市场，也将是世界种子市场增长的主要引擎，但只有培育一批“育繁推一体化”的种业集团，才能守住中国种业安全的底线。在国家出台政策的积极引导下，我们可喜地看到中国化工成功收购了先正达；同时中国隆平高科也正在加大发展与并购步伐。从而在 2017 年全球十大种业公司中，中国公司占据了两个席位。

然而，要从根本上改变不利局面，做大做强种业，需要顶层设计，从源头开展种业科技创新。作为我国“种业之痛”的大豆产业沦陷、蔬菜种业被国外公司垄断、玉米品种被“先玉 335”打败等现象，显示出我国种业科技供给能力匮乏。中美粮食生产能力的比较表明 1 个美国农民的生产能力约等于 236 个中国农民的，这背后的根本原因之一是粮食生产科技供给能力的差距。多年来，我国种业自主创新能力不足，许多技术创新能力亟待进一步加强，原始创新、集成创新能力不够，在研发组织上研究内容重复、研究深度不够，行业条块分割、科研布局分散，从而形成了育种理念和手段落后、遗传多样性狭窄、育种周期长（一般需要 10 年以上）以及育种存在盲目性且主要依赖经验的现状。

新时代种业发展呼唤新的突破性育种创新体系。转基因生物育种技术在过去的 22 年中，取得显著成绩，在 67 个国家和地区累计种植面积达 23 亿公顷，增加了 112 倍，2017 年产值达 172 亿美元。然而，转基因技术主要针对少数单基因控制的性状改良，难以培育针对复杂性状改良的突破性新品种。全基因组选择，即标记辅助选择方法在全基因组范围内的扩展，一直被认为是预测表型未知群体，实现对品种复杂性状更加全面、可靠选择的最佳方法。但是，该方法不强调基因功能与互作的机理研究，使得育种选择更多的是理论模型预测“游戏”，迄今也尚未有复杂性状集成育成品种的报道。孟山都公司利用分子标记将多个不同的抗旱位点聚合育成高抗旱玉米品种（gene stacking），这是复杂性状通过分子标记获得育成品种的成功案例。此外，近期利用可控环境加速作物生长的技术体系的出现，也为加速育种（speed breeding）提供了很好的表型鉴定，为缩短育种周期提供了新的思路。但这些进展并没有从系统设计的角度，结合分子和细胞水平的基因功能和互作研究与基因组层面的选择，发展新的复杂性状的育种理论与科技体系。因此，研发新一代育种理论和技术体系是现代种业发展的迫切需求。