摘要:我国是大豆消费和进口大国,推动大豆产业振兴、强化大豆种业科技创新对于保障我国粮饲安全意义重大。结合2016年以来我国大豆种植面积、产量、进口量等数据及相关研究进展,深入分析我国大豆产业所面临的刚性需求量大且长期依靠进口、平均单产水平低且种植面积受限、大豆进口面临潜在风险且不易疏解等形势挑战,简述了“十三五”期间我国大豆种业科技创新发展成效,系统分析了我国大豆种业科技创新面临的种质资源研究水平不高、原始科技创新能力不足、商业化育种体系不完善、知识产权保护体系滞后等问题,并据此提出我国大豆种业科技创新发展的对策建议,以期为推动我国大豆种业科技自立自强提供重要参考。
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大豆原产于我国[1],迄今已有5 000多年的栽培历史[2]。当前大豆已经成为全球重要的粮食和油料作物之一,供给全球70.86%的植物蛋白和28.88%的植物油脂[3,4,5]。自1996年以来,我国开始由大豆出口国转为大豆进口国,且需求持续增长,2022年进口大豆9 108万t,对外依存度高达80%以上[6]。严重的产需不平衡对我国大豆产业发展造成巨大影响,导致产量和种植面积在一段时间内出现持续萎缩,并对上游种业发展造成严重冲击。立足“新阶段、新理念、新格局”,尽快补齐大豆产业发展和种业科技创新短板、提升我国大豆单产水平和自给能力对于深入贯彻落实党中央关于打好种业翻身仗重要决策部署和保障我国粮饲安全意义重大。鉴于此,本文通过查阅资料、实地调研、数据分析等方式,深入分析我国大豆产业和种业面临的新形势、新挑战,总结“十三五”期间大豆种业科技创新成效,并据此提出我国大豆种业科技创新发展的对策建议,以期为我国大豆种业发展提供参考。
1、我国大豆产业发展现状
1.1大豆刚性需求量大且长期依靠进口
21世纪以来,随着国民生活水平逐渐提高,对油脂、肉蛋奶的需求与日俱增,大豆作为我国食用油脂和养殖业蛋白饲料的主要来源,需求量从2000年2 561.5万t增长到2022年11 081.3万t,增长超3倍,我国成为世界大豆最大消费国和进口国[7]。当前,我国国产非转基因大豆主要满足国内对鲜食、豆制品加工等的食用需求,而作为油脂加工和养殖业蛋白质饲料的大豆主要由进口填补[8],2020年以来进口量持续维持在9 000万t以上(图1),受土地限制、单产偏低等因素影响,我国大豆长期依赖进口的现状在短时间内很难扭转。
图1 2016—2022年中国大豆进口量及需求量
1.2大豆平均单产水平低且种植面积受限
我国大豆平均单产水平低,2022年我国自产大豆2 028.3万t,平均单产132 kg·亩-1(1 980kg·hm-2),远低于世界大豆平均单产水平。同时,大豆种植成本高、利润低,造成农民种植积极性不高[9]。为摆脱这一局面,2019年我国启动实施大豆振兴计划,促进我国大豆生产恢复发展;2022年启动实施大豆油料提升工程,出台一揽子扶持政策,综合施策提升单产,大豆扩种增收效果较为明显,2022年大豆种植面积达1.54亿亩(1 024.4万hm2),产量达2 028.3万t,种植面积及产量总体呈现上升趋势(图2)。但受限于9 000万t产需缺口对6.6亿亩(0.44亿hm2)耕地的现实需求,加之水稻、玉米、小麦三大主粮的重要战略地位不能动摇,土地面积受限是大豆生产面临的现实困难。
图2 2016—2022年中国大豆种植面积及产量统计
1.3大豆进口面临潜在风险且不易疏解
2022年,我国进口大豆9 053万t,占全球总产量的25%以上,且进口国比较集中,主要由巴西、阿根廷、美国等国家供应。虽然我国通过拓宽大豆进口渠道、降低美国大豆进口量、培育自有大型粮商、强化资本运作等方式降低进口风险,但受到当前俄乌战争风险、极端气候灾害频发、供应链不畅等不利因素交织影响,加之南美洲大豆种业核心技术仍受美国把控制约,我国大豆进口潜在风险将长期存在。
基于我国大豆生产实际,保障大豆产业安全刻不容缓,需立足我国资源禀赋,打好内外组合拳。对内,要提高国产大豆自给率:加快种业科技创新,培育突破性新品种,形成“推广一批、更新一批、储备一批”的大豆品种梯次发展格局,提升大豆单产和品质;积极发展大豆-玉米带状复合种植,扩大种植面积,改善土壤肥力,推动粮豆均衡高产,持续增加国产大豆有效供给。对外,要增强全球大豆供应链管理能力:充分利用国际资源和市场,积极构建大豆进口多元化格局,加强与“一带一路”相关国家的合作[1,10],确保进口大豆买得到、买得起、运得进;充分利用国际耕地资源[11],开展跨境农业补充我国大豆需求。
2、“十三五”期间我国大豆种业科技创新成效
从大豆种业科技创新水平来看,近年来成效显著。育种方向进一步优化,逐渐从单一高产型向高产、优质、抗病和专用型转变,优良大豆新品种不断涌现,为我国大豆生产提供了有力保障。截至2020年底,我国大豆品种累计审定总数为3 112个,基本满足大豆生产需求[12]。高产攻关屡创纪录,2022年我国大豆单产最高纪录达到442 kg·亩-1(6 630 kg·hm-2)[13],平均单产由2016年的119kg·亩-1(1 785 kg·hm-2)提高至2022年的132kg·亩-1(1 980 kg·hm-2)。大豆生物技术育种进展显著,继耐除草剂大豆SHZD32-01、DBN9004、中黄6106转化事件获得转基因生物安全证书后[14],抗虫大豆CLA16、抗虫耐除草剂大豆DBN8002等多个转基因大豆品种相继获得转基因生物安全证书;2023年12月26日,10个转基因大豆品种获得生产经营许可证,推进了转基因大豆品种商业化进程,生物育种产业化不断提速。
“十三五”国家重点研发计划启动实施了“七大农作物育种”专项,支持作物育种相关科研项目,为我国种业科技创新提供了强力支撑。我国在大豆种质资源挖掘与创新利用、育种关键技术和新品种选育等方面进展成效显著。一方面,构建了重要育种性状鉴定平台及多点试验网络,有效完善了大豆表型组和基因型鉴定平台;构建了大豆新品种多点联合试验网络,精准鉴定和创新利用了一批优异种质,为大豆新品种选育提供了重要材料、基因资源与路径。另一方面,创建了大豆重要育种性状分子标记辅助选择技术体系和全国统一的大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)株系鉴定体系;利用分子标记辅助选择,聚合不同抗性基因,创造了广谱抗性新种质;开发了大豆5K育种芯片。同时,良种、良法协同攻关取得显著成效。专项选育了东农63、黑科60、齐黄34、中黄301、南农66等168个大豆新品种,累计推广面积3 600万亩(240万hm2),并研发了与大豆新品种配套栽培技术,有效推动我国大豆种植面积、单产和总产提升。
3、我国大豆种业科技创新存在的短板
3.1大豆种质资源研究水平不高,尚未转化为产业优势
我国为大豆起源国,具有丰富的大豆种质资源,目前已搜集保存大豆种质资源4.3万余份[15],高居世界第一位[16],但我国大豆种质资源精准鉴定相对滞后[17],对优异基因与性状挖掘能力不足,资源优势尚未转化为遗传优势和产业优势,在创制理想株型、抗病、抗虫、耐逆等育种材料方面始终没有取得实质性突破。同时,我国大豆野生种质资源在急剧减少[18],造成遗传多样性的降低,这也将进一步限制优良新品种的培育[19]。
3.2原始科技创新能力不足,高产优质突破性品种匮乏
随着多组学技术和分子生物学技术的兴起和发展,标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS)、全基因组选择(genomic selection,GS)等技术的应用有效加快了育种进程[3]。相较于美国,我国大豆仍以常规育种为主[20],且组学技术、分子生物学技术与常规手段结合不够紧密,重要性状遗传、分子调控、基因聚合理论与应用研究进展缓慢,限制了育种技术的创新和突破性新品种的选育。在利用基因育种技术方面,国际种业巨头培育转基因大豆品种已经进入第三代,至少集合2~3个目标基因[12]。2021年6月10日,拜耳公司第三代转基因大豆Intacta 2XTend在巴西正式上市,其除了具有耐草甘膦的性状、抵抗部分鳞翅目害虫的侵袭外,还具有耐麦草畏的特性,优势显著,而我国仍主要以单基因耐除草剂大豆品种为主[21]。同时,我国大豆品种生产性能与国际先进水平相比差距较大,平均每公顷与美国相差1 352.55 kg(2022年美国大豆单产3 330.00 kg·hm-2)[22],高产稳产品种差距显著;且我国大豆品种繁杂,高蛋白、高油品种匮乏,直接导致我国大豆品质差、效益低,降低农民种植积极性。我国良种良法推广和应用也不到位,配套化栽培技术、耕作制度、农机装备推广应用不足,严重制约了我国大豆品种增产增收的潜力,造成我国大豆生产成本偏高,综合竞争力弱。
3.3大豆种企核心竞争力弱,商业化育种体系不完善
我国大豆育种企业与国际种业巨头存在很大差距。当前,我国大豆育种仍以公益性科研教学单位为主,大豆种子企业自主研发投入积极性不高,且难以维持长期的育种研发投入[23],绝大多数大豆种子企业还停留在购买品种经营权、种子生产和营销阶段,具有自主知识产权品种的企业匮乏,商业化育种体系不完善,且明显落后于国内从事水稻、玉米等作物育种和种子经营的企业。据统计,全国经营大豆种子企业有442家[12],其中“育繁推一体化”企业仅2家。而美国得益于生物技术专利的快速发展,转基因大豆品种市场占有率达94%以上,商业化育种已经占据主导地位[24]。同时,我国大豆育种效率较低,相比发达国家和地区流程化、模块化的高效率育种,我国缺乏大豆现代化育种平台,育种多在低水平重复,致使我国大豆育种效率低、突破性品种少。另外,杂交大豆较普通大豆可增产15%~20%,是我国大豆产业重要突破口之一[25],但杂交制种产量低等难题尚未完全突破,制约杂交大豆产业化进程。
3.4知识产权保护体系滞后,大豆种业创新环境亟待完善
我国品种知识产权保护体系相对落后,我国现适用的《中华人民共和国植物新品种保护条例》于1997年颁布,多年来未做实质性调整修订[26]。为进一步保护种业知识产权,激励种业原始创新,该条例于2022年11月公开征求修订意见,首次进行全面修订。在国内大豆种子市场上,“三无”种子问题仍存在,农民自繁自用导致种子商品化率不足50%[12],育种者和种子合法经营者的权益不断受到损害,种业创新环境亟待完善。对比美国、巴西等国家和地区,其通过设计品种知识产权有偿使用制度,有力保护了企业品种创新的积极性,有效推动了突破性新品种的选育。同时,我国品种打假鉴定技术相对薄弱,针对植物新品种技术鉴定的专业机构和人才比较缺乏,技术支撑相对薄弱[27],且大多数品种没有鉴定标准和规范性文件,增加了我国种业监管和执法难度。
4、我国大豆种业科技创新发展建议
4.1加强资源精准评价,深化种质创新与利用
加强大豆种质资源的收集、鉴定和创新力度,尽快在分子水平上摸清我国大豆种质资源家底。针对不同生态区主要育种目标,建立区域化的种质资源性状、分子数据和载体品种等信息数据库,实现平台共享。大力推进优异种质资源创制与利用[28],积极挖掘重要性状相关优良基因,为现代化大豆育种提供优异资源、优良基因,支撑我国大豆育种水平的持续提高。
4.2强化种业科技力量建设,推动种业科技攻关
在打造种业国家战略科技力量中突出大豆种业战略地位,在谋划全国重点实验室、技术创新中心等建设中重点布局大豆种业科技创新平台,集中我国大豆种业优势力量,强化大豆种业重大基础理论和科学问题研究。大力实施大豆种业科技攻关,加强原始科技创新能力建设,挖掘关键基因,攻克大豆优良品种培育中的技术瓶颈,积极培育突破性大豆新品种。强化良种良法配套开发与推广[29],有效集成配套粮豆轮作、大豆玉米带状复合种植等绿色高效生产技术和模式,充分挖掘释放大豆良种增产潜力,提升大豆综合产能和效益。
4.3加强育种体系建设,完善协同育种机制
加快推动大豆商业化育种进程,推动行业头部企业、优势科研院校等联合组建创新联合体,构建商业化育种与公益性科研支撑相结合的育种体系;培育具有国际竞争力的大豆战略型领军企业,促进大豆“育繁推一体化”发展。积极推动各类主体集聚乡村振兴主战场,充分调动科研院校、园区、企业各类主体积极性,发挥各自优势,形成种业创新合力;持续推动科技成果“进园入县”,加快推动大豆种业科技成果转化落地,加快推动我国大豆产业振兴发展。
4.4加强种业知识产权保护,优化创新环境
不断强化种业知识产权保护,着力抓好政策制度建设,加快修订植物新品种保护相关法律法规及配套规章,切实解决农民种子自繁自用与育种者知识产权保护间的矛盾,提高大豆品种权保护力度和商品化率。全面加强大豆品种管理,强化技术支撑,加快建立作物分子指纹库,严格和规范品种审定,逐步解决大豆品种同质化问题;同时加强种业执法保障力度[30],着力打击侵权套牌、制售假劣种子等违法行为。生物育种已经成为推动现代农业产业发展的新引擎,应着力强化生物育种政策支持,通过不断强化我国生物育种支撑政策,塑造我国农业竞争新优势,推动我国大豆种业科技自立自强。
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文章来源:王文月,姚志鹏,于洋等.我国大豆种业科技创新发展现状及对策建议[J].中国农业科技导报,2024,26(03):1-6.
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