在育種4.0時代，要加快智能設計育種的種質資源數字化，實現生物技術與信息技術“BT+IT”融合，將種質資源優勢進一步轉化為育種創新優勢。還要利用基因編輯等生物技術改良恢復系，對品種進行定向改良。探索推動水稻工廠化生產……

1月22日，第二屆“一帶一路”糧食安全論壇暨2024年熱帶農業科技合作國際學術交流會在海南三亞開幕。中國科學院院士錢前作《從水稻育種成就看種子的力量》報告，回顧中國水稻育種發展并展望未來。

種子“革命”源自突破性種源

我國作物種質資源保存量54萬份

春種一粒粟，秋收萬顆子。“農作物生產正是人類利用種子驚人繁殖能力、強大生命力的過程。”錢前指出，作為遺傳物質的主要載體，種子在全球保存的740余萬份種質資源中占比達90%。

一粒種子可以改變世界，最直觀的表現是帶來糧食產量提升，更高維度則是助力解決全球范圍內的糧食危機。

以水稻為例，種子“革命”帶來水稻單產大幅提升。從第一次“綠色革命”到雜交水稻培育，再到理想株型育種，以中國為代表的世界水稻產量持續增長。“自水稻領域的綠色革命開啟，上世紀80年代末水稻年產量比70年代初平均增產60%以上，解決了眾多發展中國家的糧食自給問題。”

而每一次重大突破，都源自于重大突破性的種質資源。世界著名的“奇跡稻”IR8，正是源自矮小堅強的中國品種“低腳烏尖”和高大繁茂的印尼品種“皮泰”。據介紹，水稻、大豆、小米等作物均起源于中國、馴化于中國，為世界農業發展做出巨大貢獻。

“全國性的農作物種質資源收集保證了文明火種的賡續。”錢前表示，我國先后開展三次全國性的農作物種質資源普查與收集行動，不斷完善農作物種質資源保護體系，目前共保存糧、棉、油、果、蔬、茶、糖、桑、草等340類作物2180余種，總量達54萬余份。

從“三家”“兩系”到“一系”

我國率先將雜種優勢應用于水稻生產

水稻具備雜種優勢嗎？國際上曾長期公認水稻等自花授粉作物不具備雜種優勢。美國、日本自1926年起投入大量資金、設備進行研究，但發現雜種優勢并不明顯，無法在生產上推廣。

“種質創新是育種的靈魂，中國雜交水稻是理論創新的成果。”錢前介紹，1970年，袁隆平院士團隊發現天然不育野生稻，開創雜交稻新紀元。隨后十年里，中國科學家合力攻關完成三系雜交水稻體系的構建，助推中國成為世界首個將水稻雜種優勢應用在生產上的國家。

從三系到兩系，最終實現一系法，中國科學家還在努力攻克雜交稻無法留種的難題。錢前介紹，雜交水稻要從“三系”轉向“兩系”最終走向無融合生殖的“一系”，朝著應用方法由繁到簡、效率越來越高、優勢水平由品種間到亞種間，甚至遠緣雜種優勢越來越強的方向發展。

此外，中國水稻研究所水稻生物學國家重點實驗室團隊利用基因編輯技術同步編輯多個生殖發育關鍵基因，首次獲得了雜交稻的克隆種子，固定了雜交稻的雜合基因型，實現了雜交水稻自留種“從0到1”的突破。

“種質資源在雜交稻發展中發揮了重要作用，中國雜交稻的成功是一代代科學家集體智慧的結晶。”錢前指出，水稻雜種優勢利用凝聚了幾代水稻育種人智慧，結合多種不同特性的種質資源，使品種不斷完善，逐步形成了中國農業科技創新最具代表性的學科。自1979年起，雜交稻遠播五大洲近70國，為世界糧食增產和農業發展作出了突出貢獻。

超級稻育種技術創新獨步全球

加速把種質資源優勢轉化為創新優勢

1994年9月，美國世界觀察研究所所長萊斯特·布朗發表了長達141頁的《誰來養活中國》。他認為到2030年，中國人口將從1994年的11.1億增長到16億，并且水資源短缺、耕地減少，糧食缺口將達總量的57.5%。

水稻穩產增產離不開良種支撐。我國水稻育種歷經矮化育種、雜種優勢利用和超級稻培育三次飛躍，不僅實現種源基本自給自足，良種覆蓋率超96%，還奠定了水稻育種科研水平國際領先地位。目前我國水稻種植面積占全球近五分之一，2011年來我國稻谷產量連續穩定在2億噸以上。

“創新育種技術路線是中國超級稻獨步全球的核心。”據錢前介紹，中國超級稻育種注重理想株型塑造與雜種優勢利用相結合，科學家進一步研究發現，理想株型基因“OsSPL14”（IPA1）是超級稻高產的核心基因。優異基因“DEP1”則具有“一因多效”，不同的等位變異賦予了水稻優質、高產和氮高效等優良性狀，協同提高了水稻的產量、品質和氮肥利用效率。

作物育種歷經馴化選育1.0、雜交育種2.0、分子育種3.0時代，如今智能設計育種4.0時代正從理論變成現實，朝著數字化、信息化、智能化方向發展。“育種是藝術，更是科學。”錢前希望中國在智慧育種的新賽道上能走在國際前列。

他指出，在育種4.0時代要加快智能設計育種的種質資源數字化，要盡快實現生物技術與信息技術“BT+IT”融合，將種質資源優勢進一步轉化為育種創新優勢。還要利用基因編輯等分子技術改良恢復系，對品種進行定向改良。探索推動水稻工廠化生產……

據了解，數字化技術有助于將種質資源優勢轉化成基因資源優勢，能幫助育種工作者從經驗選擇轉向精準選擇，進而創制出更好的品種。此前，騰訊公司與中國農業科學院國家作物種質庫共建“數字種質庫”，建設和完善數據集成與分析系統，提升作物種質資源鑒定能力條件，為全國育種機構和科研人員提供數字化支持。