农业专家话三农|打好马铃薯种业翻身仗 筑牢产业高质量发展根基

实施种业强国战略,落实种业振兴行动,是贯彻落实习近平总书记“实现种业科技自立自强,种源自主可控”指示的要求,是种业工作者在全面构建新发展格局中的历史自觉和使命担当。我国马铃薯种业发展成效显著,但依旧存在瓶颈问题。如何打好种业翻身仗,实现马铃薯种业科技高水平自立自强和种源全面自主可控,是我们面临的挑战。

我国马铃薯种业发展现状

马铃薯营养全面丰富,在我国各地广泛种植,对于保障我国粮食安全、巩固拓展脱贫攻坚成果、全面推进乡村振兴和满足人民美好生活有重要作用。“十三五”期间,全国年均种植7410万亩、鲜薯总产量9615万吨,平均亩产1297公斤。2020年全国种植7268万亩、总产鲜薯9762万吨,亩产鲜薯1343公斤。

目前,全国大约保存种质资源6000多份次(包括复份),数量是20世纪末的5倍。研究结果证实了我国马铃薯品种和种质资源遗传背景狭窄、遗传多样性差。比欧美整整晚了近百年,直到20世纪60年代我国才育成了自主知识产权的马铃薯新品种。近20年来,共育成了552个审定或登记新品种,是上个世纪50多年育成新品种的3倍,且类型更丰富、外观和营养品质显著改善,加工用品种的比例从零增加到15%。2019年推广5万亩以上的品种100多个。目前在生产上,国外品种面积占25%左右,尤其早熟品种占49%。

我国脱毒种薯生产技术研究始于1970年代,直到上个世纪末基本形成以组培快繁、微型薯繁殖和田间种薯生产技术为基础的脱毒种薯生产技术体系。2000年,与种薯相关的一系列国家、行业标准和技术规程相继出台,财政和企业投入建设了数百个种业相关项目和基地。“十三五”期间,农业农村部在北方一季作和西南高海拔地区认定了30来个国家区域性良繁基地。种薯生产主体已从科研单位和主产区分散农户转变为企业。据调查,2020年全国规模以上种薯企业360多家,生产原原种近31亿粒,全国繁种面积230万亩以上,生产各级种薯400万吨左右,二级种薯以内覆盖率45.9%,较2006年增加了一倍。

我国马铃薯种业发展存在的关键问题

目前,新品种选育主体是科研单位和大专院校,种薯繁育和推广主要是企业。但由于研发投入严重不足,种业创新明显滞后于产业发展。如“十三五”重点研发计划中马铃薯育种仅仅得到600多万元经费支持。同时,因登记品种真实性鉴定和品种权保护难、经营成本高和风险大等问题,企业缺乏创新能力和动力。

优异种质资源不足,资源引进、精准鉴定、评价和共享困难,品种专用性不强成为马铃薯种业发展“卡脖子”问题。我国保存的马铃薯种质资源不到全球保存数量的8.5%。目前加工品种基本上是国外引进品种,早熟种植面积中,外国品种已占49%。

种薯生产面临成本高和质量差的严重挑战。种薯生产体系中的组织培养和原原种生产环节投入多、产能过大,而种薯基地建设投资偏少、基础条件差,限制了整个体系的最终效率。有效的质量检测和监控体系尚未建立,造成生产非标准化,种薯质量良莠不齐,市场秩序混乱、竞争无序。目前脱毒种薯应用率不到先进国家的50%。

我国马铃薯种业创新的重要进展

我国主导完成了马铃薯双单倍体DM全基因组框架图,最近通过分子设计培育出二倍体杂交种,取得了标志性成果。明确了与部分重要性状形成、重要物质合成和块茎发育相关的分子机理,精细定位和克隆了产量、品质和抗性等相关的功能基因(位点),为分子设计育种提供了理论基础。开发了抗病性、熟性和蛋白含量等一大批重要性状的分子标记并建立辅助选择技术。孤雌生殖诱导、2n配子利用和体细胞融合等倍性技术得到应用并育成了品种。

我国还完成了2000多份种质资源编目,建立了国家马铃薯种质资源数据库,筛选了一批优异种质并用于育种材料创新中。育成了740多个审定和登记新品种,其中“十三五”期间育成了227个,且品种类型更丰富,加工品种和早熟品种显著增加了25.11%和28.19%。病毒快速脱除、组培快繁以及基质、雾培和水培等多种技术应用于原原种繁殖。种薯质量认证试点示范进行了4年,已完成实施方案。

“十三五”时期,中国农科院研究团队遵照习近平总书记“四个面向”总体要求,持续加强马铃薯基础研究、关键技术研发和重大新品种培育等工作。在二倍体马铃薯分子设计育种技术上取得了重大成果,四倍体育种上建立了熟性、抗病抗逆和营养品质等常规技术与分子标记辅助选择相结合的育种技术,育成中薯系列新品种30多个,其中“中薯早35”“中薯早43”和“中薯27号”是抗病抗逆绿色优质新品种。“早熟优质多抗马铃薯新品种选育与应用”2017年获得国家科技进步二等奖,2021年马铃薯产业技术扶贫团队获得了中共中央国务院全国脱贫攻坚先进集体表彰。

打好马铃薯种业翻身仗的建议

一是坚持科技创新、企业主体和市场导向,构建以公益性研究为主体的资源保存和鉴定、重要性状遗传解析和改良、育种新技术研发、材料创制和新品种培育,以企业为主的商业化品种选育、脱毒种薯繁育和市场流通,以独立第三方为主的脱毒核心苗供应、种薯质量监督检测,各环节有机衔接利益共享的马铃薯种业体系,实现品种专用化、种薯生产标准化和质量可控化,打好种业翻身仗。

二是探索多元化投入机制,增加研发投入,将马铃薯种业创新列入国家相关科技计划,鼓励企业和社会投入,推动良种科研联合攻关,形成符合我国马铃薯种业发展需求、技术先进可靠、成效客观评价、利益合理分享、政产学研用结合的新机制,巩固科研单位公益性创新优势,增强企业创新能力,构建种质发掘与创制、生物育种技术研发、新品种(系)测试和种薯繁育等协同创新平台,持续创制优异种质和选育重大新品种,切实提升我国马铃薯种业自主创新能力。

三是加强种质资源收集、评价和创新利用。推进国内种质资源的收集和整理工作,摸清我国现有种质资源家底;通过多种途径收集和引进国外种质资源,构建高通量精准鉴定平台,发掘特异种质材料,定向改良创制多抗、优质和特色新种质,并应用于育种进程。

四是选育绿色优质重大新品种。面向保障粮食安全、乡村振兴、美好生活和产业高质量发展的重大需求,建立绿色智能化育种技术体系和全国范围规模化品种测试体系,加强国家品种试验,培育绿色优质专用马铃薯新品种,重点选育抗晚疫病和土传病害、耐旱、高水肥利用效率的绿色优质、早熟、加工专用和高营养新品种。

五是优化种薯繁育和质量控制技术,实施种薯质量认证制度,实现标准化生产,提高优质种薯应用率。建立低能耗、高繁殖率和劳动力节省的高效种薯繁育技术体系,高检测准确率、大通量、低成本和规范化的种薯质量控制技术体系,安全、高效和智能的种薯采后加工和贮藏技术体系。以企业为主体、整合各类资金,合理布局种薯生产基地,加强区域性良繁基地建设,实现标准化种薯生产,引导扶持企业打造品牌,推动有序竞争,增强优质种薯的供应能力。建设第三方检测机构,实行种薯质量认证制度和溯源制度,规范市场流通秩序,将全国优质脱毒种薯应用率提高到60%。

六是加强品种管理和知识产权保护,实现品种真实性鉴定,明确新品种的区域适宜性、丰产性和专用性;增强品种权保护力度,建立共享和成果转化机制,促进科企合作,通过材料共享、成果转化和人才培养等提升企业创新能力,推动商业化品种选育。

七是增强新品种示范和推广能力,推动品种更新换代。发挥科研单位的平台人才优势、企业的基地条件和市场感知优势以及专业合作社的延伸优势,进行全国范围的新品种示范和推广。区域性良种繁育基地,加强对市场需求强的苗头新品种的展示和表现突出品种的示范,推广和培育重大突破型品种,促进主栽品种更新换代。

(作者:金黎平,中国农业科学院蔬菜花卉研究所,研究员;徐建飞,中国农业科学院蔬菜花卉研究所,研究员。)