
湖南长沙“种业硅谷”为中国农业强“芯”(视频)
习近平总书记强调:“要下决心把民族种业搞上去,抓紧培育具有自主知识产权的优良品种,从源头上保障国家粮食安全。”
农以种为先。
春种一粒籽,秋收万颗粟。前不久,位于云南蒙自的袁隆平超级杂交水稻示范基地,101亩第二代杂交稻“超优千号”通过测产验收,最终测产结果为百亩片平均亩产1107.5公斤,实现连续4年百亩片平均亩产超1100公斤。而助力“超优千号”抗病性改良的,正是岳麓山种业创新中心的关键共性技术平台——华智生物,通过改良其亲本之一R900来实现的。
种子是农业科学的“芯片”,长沙早在2013年就着手打造“种业硅谷”,去年5月岳麓山种业创新中心挂牌启动,成为“种业硅谷”发展的重要里程碑,它是由湖南省政府联合中信集团共同打造的国际化生物育种技术创新中心。当天挂牌时,中国工程院院士袁隆平、邹学校、官春云、印遇龙、刘少军、刘仲华6位农业院士前来助阵,足以看出岳麓山种业创新中心的分量。
架好“高速公路” 提速基因筛选
岳麓山种业创新中心全景图
据介绍,“十四五”期间,岳麓山种业创新中心将建成面向全行业的开放性关键共性技术平台,突破一批前沿核心领域的关键共性技术,成为支撑生物种业发展的“国家战略科技力量”。
“百闻不如一见,请您到实验室来参观!”在岳麓山种业创新中心董事长田冰川的带领下,记者来到中心的高通量分子育种实验室。在这里,育种没有大棚,也没有田间地头农民忙碌的身影,只有一台台不停运行的高通量分型、检测、测序设备,科学家们通过这些高端仪器设备和强大数据算力的底座,准确预测被测植株的性状表现。
岳麓山种业创新中心董事长田冰川(右)在介绍分子育种的作用
“这个实验室包括制备样品DNA的提取以及功能基因的分型、检测、分析,这些大型设备主要是做功能基因的筛选、分型、检测,其突出的特点就是通量比较高,每天可以检测40万个数据点,它的检测能力,分型能力是普通实验室的10倍到20倍。”田冰川介绍,研究人员只要把需要检测的样品放进仪器中,它就能从成千上万的谷粒样品中寻找到研究人员最需要的基因类型。
“如果是传统筛选的话,我们只能手动给每一株水稻去染病,然后过一段时间再去观察。”在一旁的工作人员郭铭凯介绍道。
“分子育种技术已成为世界跨国种业巨头的核心竞争力,也是中国种业‘后发赶超’的重要抓手。”放弃国外优厚待遇的唐顺学博士也加盟到了国家级分子育种创新服务平台。
“传统育种要到田间实地查看作物生长,并根据经验对作物长势等外在表现来选择优良品种。分子育种技术是利用分子标记,不需要表型数据对优异基因型的直接选择。每个基因序列中的分子标记就如同高速路上的指示牌,标记优劣性状一目了然。分子育种通过基因的直接选择和有效聚合,可大幅度提高育种效率,缩短育种周期,实现‘精准育种’。”唐顺学补充道:“希望和祖国的科学家们一起努力,研发创新最前沿的育种技术,花15年时间赶上跨国种业巨头。”
分子育种技术应用场景从水稻、玉米等主要农作物已扩展到蔬菜、水果、中药材、畜禽、水产等40多个物种。科研人员介绍,在实验室内正在开发的棉花、油菜、对虾、鱼类等多个物种的液相基因芯片,都是完全自主知识产权的国字号产品,可取代国外技术垄断的固相基因芯片。
华智生物科研人员在做分子育种研究
岳麓山种业创新中心承载着关键共性技术和优势物种领域攻关任务,目前已建设了分子育种技术、生物育种智能大数据2个共性技术研究中心,同时联合省内种业领域优势力量建设水稻、油菜、畜禽、水产、蔬菜、茶树、油茶、中药材8个专业研究中心。迄今,水产和中药材的研究中心已经公司化运行,油茶研究中心有望11月注册成立公司。
在田冰川看来,分子育种技术和生物育种智能大数据2个共性技术研究中心是种业创新中心布局中的两条纵线,水稻等8个研究中心则是横线,两大共性技术研究平台是技术研发的“加速器”,为其他具体项目的研究铺好前进的“高速公路”。
“实验室+田间地头” 育出五高品种
“种业要发展,除了不断提高分子育种和生物智能大数据外,常规育种也很重要,三者缺一不可。”田冰川对农业充满情怀。
“水稻专业是一门应用科学,电脑里长不出水稻,书本里也长不出水稻,要种出好水稻必须得下田。”这是“杂交水稻之父”袁隆平院士生前对学生的教诲。
湖南隆回县羊古坳镇吨两优900超级稻测产现场
9月15日,在湖南隆回县羊古坳镇牛形村,农业部对袁隆平团队选育的品种——吨两优900超级稻进行测产,最后评定结果为:三块田平均稻谷产量为905.5公斤/亩。比农业部超级稻780公斤/亩的标准高出100多公斤。
“吨两优900超级稻最大的特点是耐高温。水稻是喜温作物,但是在抽穗扬花的时节又怕高温,如果一天超过35℃,产量就可能会减少一成,而吨两优900能够抵抗38℃以上的高温,适合在江汉平原、洞庭湖平原等水稻主产区大面积推广。”杂交水稻国家重点实验室主任邓启云介绍道,这种水稻和非洲稻还有血缘关系,团队成员对它的株型进行了改良,所以不仅产量高、抗高温,而且个头壮实抗倒,穗粒饱满米质优,种子供不应求。
湖南隆回县羊古坳镇的吨两优900超级稻成熟了
邓启云在袁隆平院士身边学习和工作了30多年,是袁院士最得意的弟子之一,田间育种经验丰富。2002年,因为选育了一个每穗稻谷重达8克的超级稻品种,袁院士亲切地称呼他“邓八克”。
“做育种必须‘理论+下田’。”邓启云向记者打了个比方,育种家好比钢琴家,既要有乐理知识,又要坚持练习,才能弹出行云流水的曲子,这是一个熟能生巧的过程。水稻有5万多个功能基因,在分离世代每一个单株表型都是5万多个基因在特定条件下综合表达的结果,在田间选择时,要根据遗传学、形态学、生理学、气象学、土壤学等各方面的综合因素来评判单株能不能胜任父本或母本。育种家的“火眼金睛”也是通过到田间实践,千锤百炼而来。
“超级杂交水稻也能育出优质稻品种,只是杂交稻优质化培育过程相比常规稻品种的优质化过程,时间要长3至5年。”邓启云表示,团队培育的贡香优系列是优质超级稻品种,比如湖北天门、安徽霍邱农民试种的贡香优818亩产都在800公斤以上,谷粒长,煮熟后散发出一股茉莉香味,口感柔滑。现在还处于区域试验阶段,试种及观摩的农民都赞不绝口。
“要保障人民吃饱的同时吃好,我们会继续坚持超高产的前提下,追求超级稻品种的优质化发展。这也是我的导师袁隆平先生一直坚持的原则和理想。事实上,超高产和优质并不矛盾,只是同时‘兼容’两者,攻关难度更大。但我们有信心。”邓启云肯定地说。邓启云团队的目标是培育出高产、高质(高档优质)、高抗(抗病抗逆)、高效(易制种易栽培效率高)、高适(广泛的生态适应性)的“五高”超级杂交水稻品种。
种业发展 关键是人才
种业发展,技术创新,人才是关键。多年来,长沙的“种业硅谷”中,“生长”着“油菜院士”官春云、“生猪院士”印遇龙、“辣椒院士”邹学校、“茶叶院士”刘仲华、“水产院士”刘少军等湖南农业领域的“参天大树”,生物育种产业长沙“风景独好”。在院士的领衔下,90多名市级以上高精尖人才、2500多名副高以上专家纷纷聚集到“种业硅谷”,目前,长沙已拥有中国科学院亚热带农业生态研究所、湖南农业大学、湖南省农业科学院、湖南杂交水稻研究中心等高校科研院所25家。
湖南杂交水稻研究中心栽培室主任李建武在田间授粉
“我们搞杂交水稻科研工作的,远看像个种田的,近看像个卖炭的,仔细一看是做杂交水稻科研的。”85后李建武自我调侃着,他曾是袁隆平身边最年轻的研究人员,现在担任湖南杂交水稻研究中心栽培室主任。对于这位年轻的育种人来说,下田就跟吃饭一样频繁,一年365天,他80%以上的时间都在田里。为了检验品种的适应性,他还常常把一个品种种到云南、江西等不同生态区域。
“我们是打着‘飞的’大江南北地种田。”李建武古铜色的脸,笑起来时露出洁白的牙齿。如今,有一批像李建武这样的年轻人接过育种接力棒,为着实现袁隆平院士“高产更高产的禾下乘凉梦”而在努力追寻。最近,李建武忙着穿梭于云南、四川等地,检查稻谷生长情况。去年杂交水稻双季稻亩产突破1500公斤,项目攻关成功曾让袁隆平院士激动不已,今年袁隆平团队在全国各地成片的试种,10月底将出结果,李建武对此满怀期待。
长沙的“种业硅谷”正处于快速成长期,我们仿佛听到了它拔节生长的声音。在“种业硅谷”,以隆平高科全国种业领军企业为代表的种业湘军们向全世界发出的杂交水稻、杂交谷子和杂交食葵市场占有率全球第一,杂交黄瓜、杂交玉米、杂交辣椒市场占有率全国第一,近两年通过国审水稻品种,占全国总量的三分之一强。
策划丨潘开政
撰稿丨陈路莎 李婷婷
摄像丨颜欢 黄一珂 谷桢 彭伟
编审丨鲍新文 雷艳飞
出品丨曾雄
责任编辑:贺艳花