海南向種圖強:一粒種子「芯」又「新」

每年冬春季節,數以千計的科學家、技術員從全國各地聚集到海南,利用這裏獨特的熱帶氣候條件育種、製種,這種候鳥式的育製種方式就是「南繁」。

全國主要農作物新品種,超過70%來自南繁培育。目前海南集聚了2800多家種業創新企業,南繁種業的產值突破120億。

種子是農業的「芯片」,種業發展關乎農業生產和糧食安全的命脈。近年來,海南以種子創新和種業發展為導向,加速推進農業科研平台建設,聚焦種業創新,壯大「芯」力量!

模式新 讓科學家專心育種

4月的海南,已經烈日炎炎。

在海南省三亞市的海南大學三亞南繁研究院試驗田中,負責管護的海南農樂南繁科技有限公司工作人員正在對田里的水稻進行觀測並記錄相關數據。

海南三亞,種業CRO企業在「幫科學家種地」。受訪者供圖海南三亞,種業CRO企業在「幫科學家種地」。受訪者供圖

高校的試驗田,怎麼會有其他單位的人出現?

「看我們公司的名字帶‘南繁’就知道了,我們是第三方服務商。」海南農樂南繁科技有限公司董事長王仕明說,他們的任務就是「幫科學家種地」。

按照傳統「南繁」的模式,從選地到育苗,從種植到觀測,這些繁重的體力勞動,都需要育種專家親力親為,他們既是科學家,又是農民和採購員。「雜事」太多,讓科學家無法專心育種。

如今,這些「雜事」都可以通過三亞崖州灣科技城種業CRO服務平台獲得專業服務。

CRO,全稱Contract Research Organization,中文稱作合約研發組織。南繁種業CRO聯合有資質的企業和科研機構,為南繁種業各環節提供資源創製、檢驗檢測、田間育製種和知識產權等專業外包服務。

省成本、提效率、減壓力,是南繁種業CRO給育種專家張朝暉的感受。這種「讓別人幫種地」的方式,不僅減少了育種專家常駐海南的經濟成本,更將他們從繁雜勞動中解放出來,專心致誌開展育種科研。

「今年我們採購了第三方服務來代繁棉花種子,租用30畝地種植1000多份材料,由他們負責供地、田間管理,我們只需在播種和收穫時到場指導即可,特別方便。」張朝暉說。

位於三亞崖州灣科技城的種業專業研發外包服務公共平台(CRO)實驗室內,工作人員在工作。中種集團供圖位於三亞崖州灣科技城的種業專業研發外包服務公共平台(CRO)實驗室內,工作人員在工作。中種集團供圖

如今,種業CRO模式已覆蓋產業鏈全流程,高端實驗室可以「共享」。數據顯示,採取種業CRO模式能使科學家田間育種作業時間減少70%、專利申請週期從數月壓縮至7日。

為促進種業CRO產業發展,海南已陸續出台《南繁種業全產業鏈發展實施方案》《海南省南繁種業合約研發組織(CRO)認定管理辦法(試行)》等文件,編製《南繁科研育種田間綜合服務規範》,為產業發展提供制度保障。

技術新 給種業裝上「加速器」

傳統育種手段多依靠經驗篩選符合需求的育種材料,有時,甚至需要好幾年時間。隨著生物技術和人工智能等技術的提升,能不能快速提高新品種選育效率?

答案是:能!

「全流程智慧育種平台以‘基因型’為中心進行育種。基因數據容易進行精確計算和建模,並能通過計算機模擬育種過程,在計算機上對後代進行選擇,評價育種選擇方法,育種效率較高。」智慧育種研究團隊有關負責人表示。

「每個植株上都綁了條形碼,育種專家手持專業設備掃瞄後,就能像超市里工作人員掃瞄商品條形碼一樣快速採集到植株的數據。同時,通過無人機全週期全天候監測作物生長情況,實時獲得各項指標數據並上傳到智慧育種平台。」中國農業科學院國家南繁研究院副院長李慧慧說。在平台上建立數據分析任務後,即可在大數據與算法的加持下,實現對作物性狀的精準預測和優異基因型的篩選,提高品種選育的精準度和效率。

據統計,已有來自非洲、國際畜牧研究所和國內的65家單位使用該平台。

傳統育種方法用時長,能不能實現加快育種?

答案也是「能」!

2023年8月,我國首個用於作物誘變育種的電子加速器在三亞電子加速器誘變育種實驗室安裝調試完成並正式投入使用。

「用電子加速器控制誘變品種的強度、控制時間、控制種子的分子結構,工作效率保守估計能夠提高100倍以上,平均1—3個小時就能處理一份新材料。」三亞電子加速器誘變育種實驗室首席科學家、中國農業科學院原院長翟虎渠說。

據悉,三亞電子加速器誘變育種實驗室已為海南省各大院校、科研單位和種業企業等60多家單位提供輻射誘變育種,涵蓋玉米、大豆、水稻以及海南紅毛丹等熱帶植物,助力培育出更多的新品種和新的種質資源。

如今的南繁育種,已貫通種子鑒定、種質資源保存、基礎研究等全過程。孕育的新種良種從實驗室走向田地,從海南島撒向全國各地。

體制新 賦予科學家更高「話語權」

除了產業模式的創新,在海南,關於種子的科研方式,也在不斷更新。

在崖州灣實驗室玉米項目首席科學家、華中農業大學教授嚴建兵看來,自己在科研項目上的「話語權」提高了。「課題立項、團隊組成、經費使用等,我都有決定權。而以前,這些事項都需要審批。」嚴建兵說。

中國科學院院士、崖州灣實驗室副主任楊維才介紹,這一變化源自實驗室成立後實行的「首席科學家負責製」——重大課題所需經費、隊伍組建等都由首席科學家決策。通過改革科研管理體制,打通產學研創新鏈、產業鏈、價值鏈,「掃除了以往研究分散、各自為戰等障礙。」楊維才表示,目前實驗室已有11個以種業為主攻方向的「首席科學家負責製」團隊。

此外,三亞還發起了多次以市場需求為導向,促進創新主體與種業企業深度產學研融合的「揭榜掛帥」行動和「企業出題,院所答題」行動。

主要從事大豆育種、栽培技術研究的黑龍江省農業科學院牡丹江分院大豆研究所所長王燕平認為,「揭榜掛帥」是一個非常好的合作形式,「通過項目我們可以真正地將產學研用結合起來。」

昂首闊步創新路,種業正迸發高質量發展澎湃動力。

《國家南繁矽谷建設規劃(2023—2030年)》提出:要努力把南繁矽谷建成國家級種業創新基地、種業高質量發展新引擎、種業科技國際合作大平台和種業深化改革開放試驗區。將於2030年全面建成集科研、生產、銷售、科技交流、成果轉化為一體的服務全國的南繁矽谷。

與此同時,海南也在加大支持保障力度,進一步改善科創平台的硬件條件,積極爭取多渠道資金支持,吸引更多高端人才,著力探索種業產業鏈和科技創新鏈銜接,支持推動創新聯合體的組建,支撐科創平台產業化發展。

如今,海南正在充分利用溫度、深度、維度和綠色這「三度一色」自然稟賦,因地製宜培育壯大新質生產力。種子這個農業「芯片」,正在不斷地創新中,向「新」寫好發展新質生產力這篇大文章。

向種圖強,海南步履鏗鏘,行穩致遠!