民以食為天，農(nóng)業(yè)是一切發(fā)展的基礎(chǔ)。一粒種子，包含成千上萬(wàn)的遺傳密碼，被稱為農(nóng)業(yè)的“芯片”。米飯香不香、大豆能出多少油、玉米糯不糯、水果甜不甜，種子是關(guān)鍵。中國(guó)種子都來自哪里？?jī)?yōu)質(zhì)品種是怎么培育的？又該如何保障好中國(guó)人的糧食安全呢？今天通過剖析一粒玉米種子，來體驗(yàn)如何打造中國(guó)農(nóng)業(yè)“芯片”。
盛夏，北京郊區(qū)的一片農(nóng)田里，幼兒園的老師們正帶著孩子，收獲今年春天他們自己種下的玉米。
玉米，原產(chǎn)南美，500年前傳入中國(guó)后，逐漸成為中國(guó)人最主要的口糧之一。現(xiàn)在，中國(guó)人每年要吃掉接近1000萬(wàn)噸玉米，大家對(duì)玉米的需求，早已不只是填飽肚子那么簡(jiǎn)單。
今天，消費(fèi)者在菜場(chǎng)、超市里挑選的各類玉米，很少是農(nóng)民自己留種種出來的，大多是育種專家們選育的品種。
中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所所長(zhǎng)錢前：吃飽了以后肯定要吃好，吃好可能還是要靠科學(xué)家。玉米以前沒有香玉米，玉米能成為香玉米，就是從種質(zhì)資源入手，有的放矢地育種。
目前在我國(guó)，雜交育種仍是農(nóng)作物最主要的育種方式。想要培育出一款又甜又糯的玉米，首先就要找到優(yōu)質(zhì)的甜玉米和糯玉米。對(duì)育種專家來說，找到攜帶優(yōu)質(zhì)基因的父本和母本，是育出好種的最大前提。
在位于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院的國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)里，李立會(huì)正和團(tuán)隊(duì)人員一起查看剛剛從全國(guó)各地收集來的種子。這里是中國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源戰(zhàn)略保存中心，除了保存在各地種質(zhì)圃中的多年生、無性繁殖以及野生資源外，這里保存著45萬(wàn)余份農(nóng)作物種質(zhì)資源，光玉米種質(zhì)資源就有3萬(wàn)多份。農(nóng)作物種質(zhì)資源，也是農(nóng)作物的遺傳資源、基因資源，決定著農(nóng)作物的所有特征性狀。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所種質(zhì)資源中心主任李立會(huì)：比如說株高是多高，成熟期是什么時(shí)候，或者是穗粒數(shù)有多少粒。可能你覺得它的產(chǎn)量不行，但是它在某些方面，確確實(shí)實(shí)是有長(zhǎng)處的。比如說下雨了，下雨它能不倒，比如說病害來了它不發(fā)病。老百姓種的都是上百年、上千年的東西了，能夠從里面發(fā)掘出新的基因，對(duì)未來的改造或者是改良是有價(jià)值的。
此前，我國(guó)曾先后在20世紀(jì)50年代和80年代開展過兩次農(nóng)作物種質(zhì)資源普查，收集保護(hù)了一大批珍稀、重要資源，但當(dāng)時(shí)普查并不全面，還有不少品種散落在各地。2015年，農(nóng)業(yè)部啟動(dòng)了第三次全國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動(dòng)。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所種質(zhì)資源中心主任李立會(huì)：我們現(xiàn)在第三次普查，基本上到的地方都是車開不進(jìn)去的。我們?cè)谏轿鳎相l(xiāng)們就支了一個(gè)平底鍋，這個(gè)平底鍋在爆爆米花，我看這個(gè)米花跟我們?cè)陔娪霸豪锩尜I那個(gè)爆米花相比一點(diǎn)都不差，確實(shí)香味比較濃。這個(gè)品種當(dāng)時(shí)我們?cè)谀强戳艘院螅_確實(shí)實(shí)是有價(jià)值的。
保護(hù)種質(zhì)資源，就是保護(hù)我們農(nóng)業(yè)“芯片”的根本。放眼世界，每個(gè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)，都需要擁有強(qiáng)大的種質(zhì)庫(kù)。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所種質(zhì)資源中心主任李立會(huì)：這幾年我們國(guó)家對(duì)原始創(chuàng)新非常非常重視，種質(zhì)資源它是種業(yè)創(chuàng)新的源頭跟源泉。
截至今年6月，第三次農(nóng)作物種質(zhì)資源普查已經(jīng)收集到了11.3萬(wàn)份種質(zhì)資源。這些新收集的種子，將在田間種植2—3年，定期觀測(cè)記錄，鑒定確認(rèn)為獨(dú)一無二的特征后，最終形成一份包含30多項(xiàng)表型特征的“身份證”，然后入庫(kù)。
就在去年，國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)新庫(kù)開始試運(yùn)行。在這里，每一份種子將能保存50年，在這期間，這里的科學(xué)家們將持續(xù)對(duì)它們進(jìn)行基因測(cè)序、深入探究這些種子的遺傳奧秘，也為全國(guó)的育種專家們提供育種資源，讓中國(guó)種子的研發(fā)掌握在中國(guó)人自己的手中。
中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所所長(zhǎng)錢前：只有攥緊中國(guó)種子，我們才能保障中國(guó)的糧食安全。
在我國(guó)，玉米不但是重要的口糧，更是主要的動(dòng)物飼料和重要的工業(yè)原料，國(guó)內(nèi)玉米產(chǎn)量一直存在缺口。增產(chǎn)是這些年玉米育種的一個(gè)重要方向。
夏末，在北京順義的試驗(yàn)田里，黎亮和學(xué)生們正在和新培育的玉米品種進(jìn)行一場(chǎng)特殊的拔河比賽。把玉米莖稈拉到一定角度，精確測(cè)量所需要的拉力，就可以直觀地看到,這個(gè)試驗(yàn)品種抗倒伏的能力有多強(qiáng)。
玉米要提高畝產(chǎn)，提高種植密度是主要途徑，但是種植太密，很容易發(fā)生倒伏。
黎亮和他的學(xué)生們正在培育的這個(gè)玉米品種，是一個(gè)高產(chǎn)又不易倒伏，適合機(jī)器收獲的品種，它的抗倒性，正是來自國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)中保存的遺傳資源。
在田間，黎亮一直隨身攜帶著平板電腦，每一株玉米都有一個(gè)二維碼，他只要輕輕一掃，就能看到這株玉米的所有信息。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員黎亮：基本上我走到田里任何一個(gè)地方，你問我這個(gè)材料是什么，我能給你講出它的上一代，它的爸爸媽媽，它有什么利用價(jià)值。今年這塊地里有什么病害，這里面都有記錄。
在這個(gè)試驗(yàn)田里，每個(gè)玉米品種只種植一行，兩畝地里一共種著1000多個(gè)不同品種的玉米。在它們當(dāng)中，最讓黎亮惦記的是這幾株看起來并不起眼的玉米，被叫作“單倍體誘導(dǎo)系”，它本身并不攜帶增產(chǎn)抗蟲等優(yōu)質(zhì)基因，但卻能大大縮短中國(guó)育種專家們育種的時(shí)間。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員黎亮：它的花粉和別的材料雜交，就會(huì)讓另外一個(gè)材料產(chǎn)生單倍體。傳統(tǒng)的我們做雜交育種的時(shí)候，要先把一個(gè)雜合型的個(gè)體變純合，至少八到十年。那么你用單倍體技術(shù)只需要兩個(gè)步驟，七個(gè)月就可以實(shí)現(xiàn)了，所以說這個(gè)育種的速度大大加快。它目前處于國(guó)際的一流水平，已經(jīng)分發(fā)到全國(guó)50多個(gè)單位在使用了。
從種質(zhì)資源創(chuàng)新到育種技術(shù)創(chuàng)新，中國(guó)育種專家們深耕農(nóng)作物育種基礎(chǔ)創(chuàng)新，讓中國(guó)育種從1.0時(shí)代逐漸向世界最先進(jìn)的4.0時(shí)代追趕。
中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所所長(zhǎng)錢前：育種進(jìn)步也是跟著國(guó)家科技進(jìn)步一起的，第一個(gè)階段是農(nóng)民育種，在田間發(fā)現(xiàn)好的；第二是20世紀(jì)20年代、30年代開始使用雜交育種；第三是知道性狀怎么控制，遺傳基因在哪個(gè)區(qū)域里面，進(jìn)行分子標(biāo)記輔助選育；現(xiàn)在做到4.0，生物育種逐漸開始成為主流，從隨機(jī)到定向選擇。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，中國(guó)農(nóng)作物種子國(guó)產(chǎn)率也不斷提升，目前我國(guó)農(nóng)作物自主選育品種面積占比超過95%，“中國(guó)糧”基本都用上了“中國(guó)種”，糧食產(chǎn)量近年來屢創(chuàng)新高。在這背后，還有中國(guó)育種專家們不斷繼續(xù)創(chuàng)新的努力。
海南三亞，在北方只能種植一季的作物，可以在這里實(shí)現(xiàn)兩季甚至三季種植，吸引了來自全國(guó)各地的育種專家。
滕文濤是一家農(nóng)業(yè)科技企業(yè)玉米種業(yè)研發(fā)人員，他拍攝的這段視頻，正在給外地的同事介紹今年不同玉米品種在海南種植的最新情況。
草地貪夜蛾是來自美洲的玉米天敵，兩年前開始遷徙到亞洲，已經(jīng)成了中國(guó)南方玉米種植最大的蟲害。遠(yuǎn)在陜西楊凌的育種團(tuán)隊(duì)正在仔細(xì)觀看他發(fā)回的視頻。
中國(guó)中化種業(yè)玉米研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人徐加新：草地貪夜蛾在廣西、海南、貴州、云南等地方都是比較嚴(yán)重的，它對(duì)產(chǎn)量危害是很嚴(yán)重的，有可能顆粒無收，它還有從南往北遷徙的這樣一個(gè)跡象。
以往，面對(duì)農(nóng)作物蟲害，大多只能通過噴灑農(nóng)藥應(yīng)對(duì)，但這樣不僅容易增加農(nóng)藥殘留，而且害蟲耐藥后防蟲效果也會(huì)不斷降低，如果能通過生物育種技術(shù)，培育出“蟲子不喜歡吃”的玉米，既能減少農(nóng)藥帶來的副作用，害蟲的耐藥性也能有所減緩。
中國(guó)中化種業(yè)玉米研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人徐加新：針對(duì)這一個(gè)蟲害目前有效的解決路徑就是加入生物技術(shù)的性狀，選到我們這樣一個(gè)抗草地貪夜蛾、抗蟲害的一個(gè)品種。
然而，不論用什么方法育種，在試驗(yàn)階段，育種專家們都要面臨成千上萬(wàn)粒性狀不同的種子，怎么能從這上萬(wàn)粒種子中找到最抗蟲的那一粒呢？
在陜西楊凌高新技術(shù)區(qū)，企業(yè)專門建設(shè)了一個(gè)現(xiàn)代育種工廠，在這里，通過生物育種得到的種子都要先在這個(gè)檢測(cè)設(shè)備中做一個(gè)掃描，育種專家解讀種子的遺傳信息后，留下最可能發(fā)揮抗蟲作用的種子種入試驗(yàn)田里。
中國(guó)中化種業(yè)玉米研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人徐加新：因?yàn)橛N就是一個(gè)預(yù)測(cè)的科學(xué)，從大海里面撈魚，要抓到最好的一條，一般第一步會(huì)保留35%，其他的就可以淘汰，這樣在下地之前就可以虛擬預(yù)測(cè)了，一般的育種可能需要3年的時(shí)間，現(xiàn)在因?yàn)橛袛?shù)據(jù)依據(jù)，有這些技術(shù)，縮短1到2年的時(shí)間。
在育種工廠，每年可以檢測(cè)二三十萬(wàn)份種子，加上單倍體技術(shù)快速育種，兩年不到的時(shí)間內(nèi)，企業(yè)就培育出了幾個(gè)蟲子不喜歡吃產(chǎn)量又高的品種，在溫室種植后表現(xiàn)很好。
不過，抗蟲新品種究竟是否有用，還要經(jīng)過大田里的測(cè)試。在海南育種的滕文濤，也把抗蟲玉米品種在測(cè)試大田里的表現(xiàn)及時(shí)反饋了回來。
在培育這個(gè)種子的過程中，從抗病蟲性狀的尋找到新品種的培育，背后是成百上千名種子科學(xué)家的努力，每一步都由創(chuàng)新技術(shù)來驅(qū)動(dòng)。
中國(guó)中化北京創(chuàng)新中心負(fù)責(zé)人張蓓：現(xiàn)在農(nóng)業(yè)育種已經(jīng)完全是一個(gè)高科技的行業(yè)，所以說到底還是創(chuàng)新的能力，最后比拼的是誰(shuí)掌握核心的技術(shù)、核心的專利，才能夠真正占領(lǐng)市場(chǎng)。
十年來，國(guó)內(nèi)科研院所、育種企業(yè)不斷加大種業(yè)研發(fā)投入，我國(guó)每年審定的玉米品種數(shù)量不斷增加。
一粒玉米種子，外表并不起眼，卻匯集了諸多創(chuàng)新。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，種子是基礎(chǔ)，必須把民族種業(yè)搞上去，把種源安全提升到關(guān)系國(guó)家安全的戰(zhàn)略高度，集中力量破難題、補(bǔ)短板、強(qiáng)優(yōu)勢(shì)、控風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)種業(yè)科技自立自強(qiáng)、種源自主可控。從種子入手，在種質(zhì)資源、育種技術(shù)上不斷創(chuàng)新，打好種業(yè)翻身仗，讓種業(yè)裝上更多“中國(guó)芯”，我們才能把飯碗端得更牢、更好。
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