當前，生物技術、信息技術、智能技術等高新技術迅猛發展，種業正邁入第四次科技革命時代。
新形勢下，如何推進作物育種與生物技術的融合發展，提升種業科技自主研發與創新能力？12月14-16日，受農業農村部種業管理司委託，國家良種攻關種業理論創新組和黑龍江省農業科學院在哈爾濱召開2019年作物分子育種技術培訓與創新應用研討交流會，10多位專家作主題報告，研討交流作物分子育種技術發展與應用，發揮全國作物育種行業協同創新優勢，促進我國作物分子育種技術創新、應用和人才培養。
黑龍江省農業科學院院長李文華、中國農業科學院副院長萬建民院士、農業農村部種業管理司副司長孫好勤出席開幕式並致辭。
重點推進科研單位與企業“雙主”融合發展
“種業正邁入第四次科技革命的時代。不加快創新不行，沒有重大的技術突破不行，不推動原始創新不行。”孫好勤在開幕式上說。
2017年以來，農業農村部成立國家良種聯合攻關種業理論創新組，匯聚全國優勢力量，聚焦育種前沿理論技術，凝心聚力，協作創新，在“闡析作物種質資源形成與演化機制，揭示重要性狀形成的分子基礎，挖掘豐產優質綠色新基因，鑑定創制高值作物新種質，突破單倍體、基因編輯、全基因組選擇、分子設計等主要作物育種核心技術，構建完善水稻、小麥、玉米和大豆資源數據庫和芯片”等方面，取得了階段性成效。
當前，技術不斷革新，我國種業對外開放的步伐不斷加快，品種保護的力度不斷加大。孫好勤指出，這種形勢下，迫切需要搶抓機遇，強化自主創新，搶佔種業科技制高點，在基礎研究上大突破，在資源材料上大整合，在育種技術上大集成，在產業鏈條上大貫通。
“最重要的是要推進‘雙主’融合發展。”孫好勤強調，一是科研單位在原始創新中的主力軍作用。二是企業在技術創新和應用中的主體作用。“主體要主動與主力軍對接，主力軍要主動融入主體，才能形成創新的強大合力。”
下一步，種業管理司將會同有關部門加強創新載體建設，加大基礎研究投入，培植一批有競爭力的種業重點實驗室，搭建一流科研平臺，掛牌支持一批種業基礎理論研究、育種關鍵突破技術創新、種質資源深度挖掘、規模化測試鑑定、品種展示示範等共性平臺。
開幕式現場
嘉賓精彩觀點
萬建民
加強原始創新和集成創新
驅動農業高質量發展
“生物技術是推動種業發展的新引擎，是提升種業競爭力的戰略利器。”種業理論創新組組長萬建民院士指出，依靠生物技術創新驅動，培育現代種業，對保障食物安全和營養健康、促進綠色發展具有重要意義。
種業理論創新組組長、中國農業科學院副院長萬建民院士
從國際看，基因工程育種技術發展呈現什麼趨勢？萬建民談到7點：植物基因組學研究取得重大突破；複雜性狀基因克隆及遺傳網絡解析不斷深入；新基因的挖掘與利用成為競爭焦點；育種技術向高效、精準、智能化發展；技術突破引發產業變革；品種研發呈多元化、高新化發展態勢；生物種業呈高增長態勢；生物產業成為各國發展的戰略重點。
技術要發展，面臨什麼挑戰？萬建民指出，核心技術創新尚需加強，基礎研究與育種應用結合不夠緊密，品種創新不能滿足新時期發展需求，基因工程產業化程度低。
“隨著組學和生物技術的迅猛發展，作物育種新技術、新方法不斷湧現和完善。”萬建民指出，下一步，要加強原始創新和集成創新，實現“基因發掘規模化、基因操作高效化、品種設計工程化、生物育種體系化”，培育突破性新品種，推動農業供給側結構性改革和農業高質量發展。
鄧興旺
第三代雜交育種技術流程化生產不育系
雜交優勢利用是我國糧食安全生產體系的核心技術之一。現有的作物雜交育種技術體系居國際領先地位，但仍存在一些亟待改進的問題。例如三系法（第一代雜交稻技術），由於恢保關係的制約，難以充分利用種質資源培育出優質、多抗、強優勢組合；兩系法（第二代雜交稻技術），不育系的育性受環境溫度影響，雜交制種存在風險。
怎樣解決隱性雄性核不育系的種子規模化繁殖技術障礙，實現雜交水稻配組自由，安全制種的理想目標？
北京大學現代農學院教授鄧興旺
應對挑戰，北京大學現代農學院教授鄧興旺團隊研發出第三代雜交育種技術，實現流程化生產不育系。第三代水稻雜交育種技術有效解決現有二系、三系法在雜交育種、制種中的技術瓶頸問題，具有不受恢保關係制約，配組自由；花粉育性不受光溫影響，制種安全；不育系及雜交種均不含有轉基因等優勢。第三代小麥雜交育種技術體系研究也取得有效進展，為完成可大規模商業化小麥雜交育種體系打下了堅實基礎。
林敏
合成生物技術引領未來農業發展
“合成生物學是一個嶄新的科學前沿。”中國農業科學院生物技術研究所研究員林敏表示，合成生物學創建的合成生物，作為工具應用，將催生新一代生物技術，推動生命科學從“認識生命” 走向“合成生命”的新階段，被認為是改變世界的顛覆性技術之一。
我國合成生物領域起步略晚、進展很快。林敏介紹，在科技部973、863等計劃的支持下，我國合成生物學研究取得了長足進步，目前論文和專利數量僅次於美國，位居世界第二；在代謝途徑正交設計、新酶設計等方面取得突破，與國際水平並行，為人工合成生物體系的設計提供了重要基礎；在人工生物系統的理論與應用基礎研究方面取得多項突破，實現了人工生物系統從理論走向應用的飛躍，達到國際先進水平；在植物提取物合成、重要材料與化學品生物製造方面構建了一系列細胞工廠，實現了目標產品從無到有、從少到多的生物製造，部分產品已進入產業化，處於國際領先水平。
林敏指出，合成生物技術引領未來農業發展，可為高光效高產、生物固氮節肥增效、非生物抗逆（節水耐旱等）和細胞工廠（未來食品）等世界性農業生產難題提供革命性解決方案。
李新海
加強玉米種質創新與育種技術研究
2019年中國玉米種植面積6.19億畝，飼料加工增加900萬噸，工業原料增500萬噸，預計2020年市場年度將可能缺口2000萬噸左右。
種業理論創新組秘書長、中國農業科學院生物技術研究所所長李新海
“產業發展需要豐產優質綠色品種，提高品種改良效率。”種業理論創新組秘書長、中國農業科學院生物技術研究所所長李新海研究員指出，雜種優勢群是種質改良的理論基礎；提高優良等位基因頻率是種質改良的核心；抗逆性是種質改良的選擇；而
生物技術是提高種質效率的重要手段。李新海認為，育種原始創新能力薄弱、種質改良技術有待加強、品種創新尚不能滿足多元化需求，是目前玉米遺傳改良與種質創新中的挑戰。如何應對？要強化種質改良的基礎研究、強化種質改良新技術研究、強化種質改良技術流程規範化、強化新種質創造、強化新品種培育。“加強多元化品種選育，培育高產優質、抗逆廣適、優質專用、資源高效的品種，也要加強高效制種、種子檢測、加工技術等方面的研究。”
張學勇
解析基因組大片段是未來小麥育種理論的中心內容
“產量是永恆的主題，但不同時期又有明顯的時代特徵目標。”中國農業科學院作物科學研究所研究員張學勇以小麥育種選擇基因組的非對稱性及骨幹親本遺傳效應解析為題作報告。他指出，小麥育種早期選擇的基因數量要更多一些，光合作用系統 是重點；後期選擇目標更趨於集中，澱粉合成通路是選擇的重點。怎樣從基因組水平認識和解析骨幹親本？張學勇指出，小麥育種中存在比較多的基因組大片段（單元型區段）現象，在優良品種中呈現高頻傳遞，它們往往與重要農藝性狀相關聯，解析其組成應是未來小麥育種理論的中心內容。
邱麗娟
發掘大豆種質資源多樣性促進遺傳改良
種質資源是育種的源頭，目前全球大豆資源約17萬。中國農業科學院作物科學研究所研究員邱麗娟表示，大豆資源多樣性已在發掘優異等位基因和優良特性，培育品種中利用，為大豆基礎和應用研究提供了材料支撐；大豆演變機制的解析加深了對資源多樣性和適應性認識，為基因編輯等分子設計育種及加速改良提供了理論依據；表型組、大數據及智能化技術在資源多樣性發掘中的運用將會給大豆遺傳改良帶來革命性的變化 。
王益華
解析谷蛋白轉運機理，改良稻米蛋白品質
貯藏蛋白是稻米中的第二大類營養物質，其含量和組成直接影響稻米的各項品質指標和營養價值。稻米貯藏蛋白主要由谷蛋白，醇溶蛋白和球蛋白構成，其中谷蛋白含量最高。“挖掘利用調控谷蛋白轉運途徑的重要功能基因，對改良稻米蛋白品質有重要意義。”南京農業大學教授王益華表示，57H突變體是谷蛋白轉運分子機理解析的理想遺傳資源，目前團隊已經篩選獲得了一批谷蛋白57H突變體，取得一定研究成效，後續研究目標是構建谷蛋白轉運完整的分子網絡途徑，為蛋白質含量和組成的精細調控提供理論、基因和材料支撐。
夏先春
分子標記應用主要集中在品質改良及抗病基因聚合
“
分子標記輔助育種準確有效、簡單經濟、高通量。”中國農業科學院作物科學研究所研究員夏先春團隊在2006-2019年，每年對7000-10000份材料進行了檢測。他對分子標記應用進行小結表示，每年做15-20個重點組合，供體親本也具有良好的農藝性狀；分離世代大群體，田間先進行農藝/產量性狀選擇，室內考種，入選個體再進行標記檢測；高代品系進行品質檢測和抗病鑑定，確認標記檢測的效果；標記應用主要集中在品質改良及抗病基因聚合，農藝性狀改良主要是田間直接選擇；利用分子標記進行全基因組檢測，淘汰攜帶不良等位基因的個體/家系。
賴錦盛
全基因組技術助力選擇育種
“大多數的農藝性狀都是由許許多多效應值很低的位點構成的。”中國農業大學教授賴錦盛表示，常規育種需要對所有組合全部多年多點表型（產量）測試，而全基因組選擇技術通過建模群體、預測群體進行選擇育種，高效便捷，可以大幅降低成本。全基因組選擇育種需要什麼條件？要有高通量低成本基因型分析方法：芯片、測序（GBS），以及全基因組預測模型（算法）：DL。他介紹了高通量、低成本的基因型分析技術-hGBS，hGBS能夠有效富集基因的外顯子區域，整個流程操作簡單，成本低廉，適用於大規模群體，適用於不同物種。
田誌喜
加速大豆分子設計育種體系建設，突破育種瓶頸
提高產量是解決我國大豆進口的關鍵。大豆育種存在哪些瓶頸？中國科學院遺傳與發育研究所研究員田誌喜表示，一是遺傳多樣性丟失，二是性狀的關聯。如何應對大豆育種難題？通過中國科學院戰略性先導科技專項（A類）“分子模塊設計育種創新體系”的實施，已經鑑定到若干高產、優質分子模塊，解析了部分重要農藝性狀的模塊耦合效應，創制了一批大豆優異種質材料，成功培育多個高產、優質的初級模塊大豆新品種，初步建立了大豆分子模塊設計育種體系。
谷曉峰
表觀遺傳學研究和育種是品種選育新路徑
“表觀遺傳學研究和育種是培育高產穩產品種的新路徑和方法。”中國農業科學院生物技術研究所研究員谷曉峰表示，表觀遺傳對作物產量、環境適應性等起著關鍵調控作用。他指出，作物表觀遺傳調控技術在精準調控複雜性狀中起著核心作用，是響應環境信號的關鍵因素，提供基因工程前沿技術支撐；
表觀遺傳設計育種則通過全基因組表觀修飾位點的選擇，結合智能預測及響應，通過輔助和設計育體系種創制新品種。夏蘭琴
CRISPR-Cas介導的基因組精準編輯技術加速育種進程
以CRISPR-Cas系統為代表的基因編輯技術可對靶標基因進行定點敲除、插入、替換等，快速進行基因功能分析，定向創制農作物新種質，已成為農作物改良的重要工具和研究熱點。
中國農業科學院作物科學研究所研究員夏蘭琴介紹，目前利用CRISPR編輯了18個以上不同的農作物，編輯性狀超過18個不同農藝性狀。國際上，2017年美國利用CRISPR編輯農作物進入田間實驗的已達300例以上，Calyxt 公司於2019年3月宣佈基因編輯高油酸大豆商業化生產，杜邦先鋒的CRISPR基因編輯糯玉米即將進入商業化生產。“我國農作物基因編輯近年取得重要進展，處於世界領跑或並跑地位。”夏蘭琴指出，基因編輯介導的同源重組進行優異等位基因替換，在農作物改良中具有重要意義 。目前，利用基因編輯介導的同源重組，進行等位基因替換或定點整合，效率低、成功報道少，仍然具有挑戰性。
中國農業科學院作物科學研究所研究員夏蘭琴
記者丨農財君
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