12月22日，中国科学院在北京举行A类先导专项“种子精准设计与创造”（以下简称种子专项）系列科研成果新闻发布会。记者从会上获悉，六年来，该专项创制了37个“一增二减”先导型品种，累计推广先导型作物新品种1448万亩，取得了显著的社会经济效益。
创制37个“一增二减”先导型品种
我国农业可持续发展面临双重挑战，化肥用量、农药用量显著高于世界平均水平。同时，气候变化和自然灾害影响粮食生产。
据种子专项首席科学家、中国科学院院士李家洋介绍，种子专项于2019年11月启动，针对我国新时期粮食安全、生态安全及农业供给侧改革的重大战略需求，中国科学院联合院内外30家优势单位协同攻关，聚焦水稻、小麦等主要农作物和鱼等动物，以实现“一增二减”为核心目标，即增产（增加产量、提高品质）、减投（减少化肥和农药使用）、减损（减少自然灾害损失），最终实现精准创造增产10%～20%、减投15%～20%和减损15%～20%的动植物品种。
李家洋表示，六年来，种子专项挖掘了一批高产优质、氮高效利用、抗逆抗病等关键基因与调控网络，实现了基因组精准编辑、四倍体野生稻快速从头驯化等核心技术创新，创制了37个“一增二减”先导型品种，累计推广先导型作物新品种1448万亩，取得了显著的社会经济效益，获得“中国十大科技进展新闻”等多项荣誉。
展开剩余77%减少氮肥使用两三成，水稻不减产
面对化肥过量、病虫害频发、资源约束趋紧等农业“痛点”，种子专项的科学家们以“精准设计”为路径，找到了破局的关键“钥匙”。发布会上，专项总体组成员展示了在新理论、新技术、新产品三个维度取得的多项“硬核”突破，它们让种子能够“更智慧”地应对现有挑战。
中国科学院院士、植物研究所研究员种康介绍了两项直击农业生产痛点的理论突破。其一是让水稻“减肥”不减产。种康介绍，专项研究团队克隆了氮高效基因OsTCP19，使水稻在氮肥减少20%～30%的情况下产量保持稳定，为破解化肥过量使用难题提供了“基因钥匙”，有助于实现水稻“绿色革命”。
其二是给小麦装上“免疫盾牌”。白粉病是我国小麦生产面临的主要病害之一，年均危害面积为1亿亩，导致小麦平均年减产近15%。赤霉病在我国发生速度逐年加快，危害程度逐年加剧，已从长江中下游和江淮麦区逐步扩展到黄淮麦区，甚至蔓延至甘肃南部和青海东部等地区。小麦赤霉病常年发病1亿亩。“1965年，我在福建的大田里工作，当时南方小麦的赤霉病尤为严重，满目皆是，每次从田里出来，衣服都会被染黄。”中国科学院院士、福建省农业科学院研究员谢华安回忆。
种康表示，面对白粉病、赤霉病等农业“杀手”，专项研究团队挖掘出我国地方品种特有的广谱抗白粉病且兼具麦瘟病抗性的Pm24基因，还利用新型的赤霉病抗病模块培育出抗赤霉病高产小麦“中科166”，让农药用量大幅下降，推广面积已近150万亩，筑牢了主粮安全“防护网”。
利用优质野生资源，上万年驯化历程有望缩短到数年
曾几何时，育种靠的是经验、运气和一次次等待；传统育种工作者通过一代代杂交选育，周期长达8—10年，且难有突破性进展。如今，在中国科学家手中，育种已蜕变为一门可预测、可编程、可定制的精密科学。
基因组编辑是实现种子精准设计的变革性技术，中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员高彩霞介绍，利用自主研发的多重基因组编辑技术，她和团队打破“抗病不高产”的育种魔咒，创制出既抗白粉病又高产的小麦新种质。2024年，这个新种质获批我国首个口粮作物基因编辑生产应用安全证书。
如何有效利用优质野生资源是前沿科学问题。水稻、小麦、玉米历经上万年的驯化历程，而目前全球仅有约250个物种被完全驯化，自然界中存在着大量优异野生植物尚未被人类利用。李家洋团队的另一项技术开辟了全新的育种路径。团队首次提出并实践了异源四倍体野生稻快速从头驯化的新路径。他们像“农业工程师”一样，从零开始改造野生稻，攻克野生稻遗传转化、基因组注释等重重难关，成功创制出新型四倍体水稻材料，将上万年的驯化历程缩短到数年。
“中科发”系列水稻成为“明星品种”
没有小刺的鲫鱼、提前2～3个月上市的新粳米……设计育种将让百姓的餐桌更加丰富。
中国科学院院士、中国科学院水生生物研究所研究员桂建芳团队培育出具有高产、抗病、节粮三大优势性状的异育银鲫“中科6号”候选新品系。相较于底盘品种异育银鲫“中科3号”，“中科6号”生长速度平均提升25%，养殖存活率平均提升66.5%，饲料效率平均提升20.1%。
同时，研究团队还创制出异育银鲫“无肌间刺”新品系。桂建芳介绍，这种新品系鲫鱼没有小刺，食用时非常方便。同时，这一新品系的鱼不育后代，可以避免人们担心的养殖逃逸带来的遗传混杂风险。“新品系未来通过评审后，马上可以量产。”
有肌间刺鲫鱼和无肌间刺鲫鱼模型对比。新京报记者 张璐 摄
李家洋研究团队通过“分子设计育种”理念，聚合了粒型、产量、抗病、抗倒伏、耐盐碱等一系列优良基因，培育的“中科发”系列水稻已经成为“明星品种”。在东北稻区，“中科发5号”比当地主栽优质品种增产超20%，盐碱地亩产突破600公斤；在南方稻区，“中科发早粳1号”实现我国双季早粳稻品种“零的突破”，将优质新粳米上市期提前2～3个月，让老百姓更早吃上当年的新米。
中国科学院可持续发展科技研究局局长薛强指出，未来这场抢占种业科技制高点的胜利标志，不仅在于我们是否拥有“备份”的种源，更在于我们是否构建起自主的、引领性的种业科学体系与创新生态，要培育更高产、更营养、更节水、更抗灾的“智慧种子”，为全球粮食安全与农业可持续发展贡献“中国方案”。
新京报记者 张璐
编辑 白爽 校对 杨利
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