通过育种技术让水稻成为生命的战士——种康院士专访2022年1月17日，新华社报道。

这是一张水稻生长的照片，绿色的小苗正在成长。

中国科学院院士种康表示，水稻的育种是推动种业发展的关键，我们在水稻分子模块育种技术方面已经领先世界。

通过分子设计技术，我们将低温对水稻生长的影响降到了最低，让它们不畏惧寒冷的天气。这种技术性的进步将帮助我们打赢种业发展的战役。

让我们一起期待育种技术的不断提升，让更多植物成为生命的勇士。

食草动物的美味大餐——保障我国粮食安全的新选择一直以来，水稻的稳产问题是困扰种业发展的课题。但现在，科技的发展使得高纬度地区也能大面积种植水稻，这为我国的粮食安全提供了可靠的保障。

目前，我国只有619个饲草新品种通过审定，其中引进品种和引进改良品种占了三分之二，而“饲草之王”紫花苜蓿更是80%以上依赖进口。饲草的种类设计和创造已成为国家的重大战略需求。

为了解决这个问题，我们团队利用水稻基础生物学和育种研究的经验，致力于创设饲草复杂基因组功能解析和分子设计育种的理论和技术体系，带领饲草育种走向顶尖。

在未来，这些种类将成为食草动物的美味大餐，也将为我国实现粮食自给自足做出更大的贡献。

——摘自《瞭望》新闻周刊，记者：扈永顺。

保障中国粮食安全——种业发展的最重要基石中国人的饭碗，任何时候都必须紧紧握在自己手中。确保粮食安全的关键，主要依赖于中国的种业发展。种子就像是农业的“芯片”，是农业生产的基础和保障。

由于我国人均耕地面积不足世界平均水平的40%，因此在有限的土地上，我们需要确保2022年粮食产量稳定在1.3万亿斤以上，需要大力推进种源等农业关键核心技术攻关。

现代生物育种技术是支撑和推动我国种业发展的最重要基石。通过不断推陈出新，先进的生物育种技术能够满足不断增长的粮食需求，并为农业生产提供更好的保障。

近年来，我国在生物育种技术领域取得了显著的进展。尤其在水稻分子模块设计育种技术方面，我国已经走在了国际的前列，引领了育种发展的新方向。

保障全球粮食安全——分子设计育种技术的崛起种业发展仍然存在脆弱的基础，这个问题必须引起我们的重视。生物育种技术的产业化推进缓慢，需要制定更有利于生物育种等先进技术的配套法规，有序地推进生物育种产业化应用，实现种业科技的自立自强和种源的自主可控。这是中国科学院院士、中国科学院植物研究所研究员种康对《瞭望》新闻周刊记者的告诫。

种康和他的团队通过先进的分子设计方式培育出了耐寒水稻品种，为解决我国乃至全球粮食安全问题提供了重要的保障。这是一种全新的育种方法，让我们能够更好地适应温度变化和干旱等极端气候影响，让粮食产量得到更好的保障。

在围绕我国生物育种发展现状以及如何围绕国家重大战略需求布局生物育种重大项目等问题的讨论中，种康接受了本刊记者的专访。他认为，分子设计育种技术将会成为推动种业发展的重要途径，应该得到更多的关注和支持，以实现全球粮食安全的目标。

生命之树一样，从原始驯化选育到杂交育种再到分子育种，每个时期都取得了重大进展。而现在，我们迎来了生物育种技术发展的全新时代，智能分子设计育种（4.0版）将推动现代种业实现跨越式的发展。

在《瞭望》的采访中，种康表示，智能分子设计育种是利用遗传学、分子生物学以及现代生物工程技术等方法原理培育生物新品种的过程，是育种技术的未来方向。这种技术以其高效、精准的特点引起了广泛的关注。相对于传统育种技术而言，智能分子设计育种在杂交育种和分子育种基础上更进一步，研究者能够更好地对基因进行编辑，以实现更快速、更准确的育种。

种康认为，智能分子设计育种技术将助推现代种业实现跨越式的发展，成为推动生物育种发展的主要途径。未来，我们有理由相信，这项技术将在全球范围内发挥着不可替代的作用，助力我们更好地应对世界面临的各种挑战。

种领域里程碑事件 —— 科学家用创新技术推动着作物育种的进步

科学基础研究的进步密不可分，正是在遗传学、分子生物学、基因组学、计算生物学和系统生物学等理论和技术的发展基础上，科研人员不断地深化对农家品种杂交育种、半矮秆新品种培育、高产优势育种、分子模块以及分子精准设计育种等技术的研究。

在这个进程中，作物育种里程碑式事件不胜枚举。例如，早在1904年，加拿大科学家培育的生产用春小麦杂交品种“马奎斯”就成为了最早的杂交种，为杂交育种技术的发展奠定了基础。另外，1943年商用杂交种玉米双交种的成功推动了商业制种产业发展，而上世纪50年代发现的半矮秆基因，则引发了作物育种的“第一次绿色革命”，培育出耐肥、抗倒伏以及高产的半矮秆小麦、水稻等新品种。又例如，上世纪70年代开始，科学家利用杂交子一代的优势，培育了大量杂交水稻、杂交玉米组合产品，对作物的环境适应性、产量以及抗性方面均有显著提升。

这些科学家们的创新和努力，推动了作物育种技术的发展，也带来了一系列创新和进步。现在，基于这些里程碑式事件的经验，越来越多的育种专家正探索如何利用创新技术，在作物育种中实现更大的突破。

产效益、品种创新和市场竞争力方面，智能分子设计育种是未来方向。该技术可以通过基因组学大数据、人工智能和高通量快速鉴定等创新技术，实现对农艺性状和优势基因的快速准确预测，大大缩短育种周期。

 

然而，在过去种业发展中，杂交育种依靠育种专家的经验来对农艺性状进行选择，需要进行大规模田间形态学筛选，工作量大、效率低、周期长。这一情况在DNA分子标记技术和转基因生物技术的发展与成熟后得到了改变。分子标记辅助育种和转基因生物技术育种等分子育种技术的发展，已发挥出越来越重要的作用，推动了种业的发展。

如今，国际一流种业公司正在跨越智能分子设计育种（4.0版）的门槛，而我国仍处于表型选择（2.0版）和分子育种（3.0版）之间。而智能分子设计育种技术，则采用了基因组学大数据、人工智能和高通量快速鉴定等创新技术，在预测育种性状和优势基因方面，实现了快速精准，大大缩短了育种周期，在产业创新和竞争力方面将发挥巨大作用。

尽管在生物育种技术方面，我国仍处于追赶状态，但在水稻生物育种技术领域，我国仍走在了世界前列。这一点在分子模块设计育种技术方面特别明显，引领了国际育种发展的方向。

为了解决多基因调控和特殊“模块化”特性对农艺（经济）性状造成的影响，科学家们采用了基因组学、计算生物学、系统生物学、合成生物学等多种手段，来分析和解析高产、稳产、优质、高效等重要农艺性状的分子模块，揭示了分子模块系统的解析和耦合规律。

这些技术的发展将有助于推动农业的现代化进程，提高农业生产效率，满足人们不断增长的需求。正是这些科学家们的不断创新和努力，为我国走向现代农业产业化道路奠定了坚实的基础。

利用分子模块设计育种的理念和技术，科学家们通过组装多种模块培育新品种。其中，中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员李家洋院士团队培育的中科804等粳稻新品种，耦合了粒型、抗稻瘟病、优异稻米品质、抗倒伏等标志性品种的分子模块，实现了精准设计。

科学家们还利用氮高效分子模块培育出中禾优1号，在减少氮肥的情况下提高了产量。

中国科学院设立了种子精准设计与创造战略性先导科技专项，旨在在种业科技领域取得重大理论和关键技术突破，并抢占种子创新科技的制高点。这将有助于推动农业的现代化进程，提高农业生产效率，满足人们日益增长的需求。

中国科学院种子精准设计与创造专项聚焦于水稻、小麦和鱼类，通过精准的理论控制、技术设计和产品创造，成功研发出一系列设计型新品种，提高了作物产量和品质，降低了投入和损失，推动了育种技术从分子育种走向精准设计育种的跨越。

李家洋院士团队以精准设计创造新作物为理念，在原始野生稻的基因上进行精准改造并成功创制了一种新的水稻材料。这种新材料降低了落粒性、缩短了芒长和抽穗时间，同时提高了株高、粒长和茎秆粗度。这项技术将野生稻的驯化过程缩短到十余年，为培育未来的水稻新品种提供了技术路线。

先进的育种技术成为中国现代种业迈向新时代的重要支撑。为了更好地适应寒冷气候，科学家们正在研发出耐寒的水稻品种。

《瞭望》杂志：您的分子育种研究已取得哪些具有重要育种价值的成果呢？

种康教授：我主要着眼于作物感知温度方面的研究工作。水稻这个主要栽培作物，又分籼稻和粳稻两个亚种，它们的耐寒性机制和性状改良才是我的研究核心。

温度是水稻生长受限制的主要因素之一。粳稻较为耐寒，在我国的黄河流域、东北、华北和长江中下游地区分布广泛。尤以东北地区是我国优质粳稻的主要产地。在该地区的稻米品种审定中，耐寒性是评判这些品种的农艺指标之一。籼稻则较为脆弱，主要分布在中国南方的热带和淮河以南地区。然而，南方的倒春寒气候也会影响籼稻和超级杂交稻的生长，这时耐寒性便尤为重要。

我的研究重点之一是通过分子设计改良水稻品种，使其能在低温环境下存活并保持稳定的产量。这样不仅可以解决现有生产区域的水稻稳产问题，也有可能在高纬度地区大规模种植水稻，为解决我国粮食安全问题提供保障。

我们在研究过程中发现，影响水稻耐低温的关键基因COLD1在籼稻和粳稻之间存在明显差异。改变COLD1基因中的单个核苷酸，就能显著提高水稻的耐寒性。《细胞》等权威期刊也多次发表专题评述，认为我们的研究成果有可能为全球环境变化可能带来的粮食短缺提供新的解决途径，可能对稳定主粮生产、保障全球人口提供更多有益贡献。

我们与钱前院士合作，基于分子模块设计和分子育种等技术，从根源上探究耐低温机制，开发创新型的水稻优质品种，进一步推动我国水稻产业的升级和发展。

我们采用先进的分子模块技术路线，成功地将COLD1基因组装成了新的杂交水稻品种——嘉禾优7号，该品种既具有极高的耐寒性，又表现出高产、优质、抗病等优异性状。我们的成果已于2020年通过国家稻品种审定，成为可以广泛种植的新品种。

此外，我们的团队也一直在深耕水稻生物育种基础理论研究和技术创新。目前，我们正在系统挖掘水稻耐冷、耐盐等耐逆分子模块，并揭示其与高产优质模块之间的耦合机制。同时，我们也在与育种专家合作，攻克多模块耦合优质品种分子设计育种技术路线，以建立更加高效的育种体系。

我们也希望能推动饲草育种尽快步入设计育种的时代。

《瞭望》：为什么你们将下一个目标瞄准在饲草育种上呢？

随着人们生活水平的不断提高，膳食结构中肉蛋奶等蛋白质食品的比例越来越高。根据统计数据，在我国的国民食品消费结构中，2013年粮食谷物的消费占比达到41.09%，但到2019年这一比例已经下降到了35.12%。人们对蛋白质类食物的需求量不断增加，而这些蛋白质主要来自于饲草食用的牛羊，以及以大豆、玉米等饲料为主的猪、鸡和水产品等。

由于我国的畜牧业对饲草需求量很大，因此培育优质的牧草品种变得十分紧迫。据统计，截至2018年底，我国牛、羊存栏数达到7.5亿个羊单位，其中牛、羊是以草食为主的家畜代表，每年需要消耗5亿吨干草。然而，我国天然草地每年只能产出约3亿吨干草，缺口超过2亿吨以上。

我国饲草产业发展的瓶颈问题之一在于优异饲草新品种缺乏。由于我国的饲草育种产业起步较晚，研究力量分散、薄弱，育种队伍群体小，相关学科基础积淀不足，以及生物育种技术相对落后，这些问题制约了我国饲草种业现代化进程。

据统计，目前我国仅有619个饲草新品种通过审定，其中引进品种和引进改良品种占三分之二。相比之下，欧美国家的饲草新品种高达5000多个。此外，我国自主研制的饲草品种品质、生产性能和耐逆性也难以超越引进品种，因此，我国商业化生产饲草的种源以进口为主，比如“饲草之王”紫花苜蓿用种量的80%以上依赖进口。

在全球范围内，饲草育种水平明显落后于主粮作物。饲草育种技术仍处于起步阶段，但我国正朝着掌握高效育种方法、加速育种速度和提高育种效率的方向迈进。

目前，采用基于表型的杂交育种阶段来选育饲草品种的效率较低，周期长，一般需要12～15年的时间。另外，由于饲草的基础生物学问题尚缺乏系统研究，这也制约着产量、耐逆性和品质等重要农艺性状关键基因的挖掘、解析和利用。

近年来，中央政府多次强调加快发展草牧业，并认为饲草的种质设计与创造是国家的重大战略需求。因此，我们的研究团队根据国家需求调整了研究方向，借助水稻基础生物学与育种研究的经验，致力于建设饲草复杂基因组功能解析、饲草分子设计育种的理论与技术体系，推动饲草育种尽快步入设计育种时代，实现饲草优异种质的设计与创造。

在回答《瞭望》杂志的提问时，我们建议国家优先启动的生物育种重大科技项目应该包括：基于基因组学的育种方法研究，基因组编辑技术在农作物育种中的应用，以及利用人工智能和大数据技术来加强育种数据分析和决策。

种康表示，希望国家能够实施更多的饲草生物育种科技创新研究项目。这些研究项目应该包括饲草优异种质资源的挖掘、解析和利用，以及作物逆境分子模块挖掘与品种设计等科技专项。

具体的研究方向包括构建苜蓿、羊草等重要饲草的核心种质，全面解析饲草的基础生物学特性。同时，我们还需要建立饲草基因组解析、全基因组扫描和分子设计育种的技术体系，以获得可用于分子设计的分子模块。

为提升饲草供给能力，我们不能与口粮争地，而是需要考虑利用盐碱地等非耕地资源以及光伏发电板下的土地资源。因此，我们需要系统解析饲草的耐逆机制和分子网络，并发掘可用于设计耐逆饲草的分子模块。

在这些研究中，我们希望能够为饲草生物育种做出重大贡献，以助力生态养殖模式的转型升级，提高我国畜牧业的生产效率和质量。

为了推进饲草种质创新和品种培育平台建设，我们可以借重国家重点实验室体系的契机，建立饲草种质设计的国家战略科技力量。

这将为我们探索饲草基因组学、饲草分子设计育种等领域提供强有力的支持，进一步加强饲草相关领域的研究，推动饲草育种技术的不断创新和发展。

因此，在此次国家重点实验室体系建设中，我们应该充分利用各级科研机构和企业的资源，加强合作，建立一个强大的饲草种质创新和品种培育平台。这个平台将为饲草的研究和利用提供不竭动力，加快我国畜牧业的科技进步，实现优质、高效、绿色的发展。

参考来源：https://www.toutiao.com/i7054074761843835400/

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