我國農作物育種科研面臨的機遇與挑戰

李炫麗

（湖北省種子集團有限公司/農作物秈稻新品種創制與種子技術重點實驗室，武漢430206）

經濟發展與人口增長、城市化水平的不斷提高給全球的糧食生產帶來了嚴峻的挑戰。與此同時，農業資源的日趨緊張、生態安全問題加劇及農業供給側結構性調整對我國的農作物育種工作提出了更高的要求。種業是我國戰略性、基礎性核心產業，是保障國家糧食安全的根本，為此，國家出臺了一系列種業發展激勵政策并投入了大量的財力來支持農作物種業的發展。然而，我國種業科研對農業發展的支撐作用還明顯落后于發達國家。良種對我國糧食增產的貢獻率為43%，而美國等發達國家良種貢獻率達到60%以上，我國的種業科研水平與發達國家相比還有很大的發展空間。因此，在這種形勢下，加快我國農作物育種創新，推進種業快速發展已成為我國保障國家糧食安全、農業生態安全以及促進農業可持續發展的迫切需求和必要條件；利用科技創新選育高產、優質、環境友好的優良新品種是保障我國及全球糧食安全的基本途徑，也是整體提升我國農產品國際競爭力的重要手段。

1 發展機遇

1.1 是保障國家糧食安全的需要 “五谷者，萬民之命，國之重寶。”糧食是重要的戰略物資，是關系到國際民生的重大問題。隨著我國人口增加、城鎮化推進，糧食需求量剛性增長。國務院發展研究中心在2013年出版的《中國特色農業現代化道路研究》一書中指出：到2020年，按14．3億人口、人均消費409～414kg計算，總需求量將達到58487萬～59202萬t。按我國的糧食生產能力計算，屆時國內糧食（不含大豆）的供給缺口將在4000萬～5000萬t。

種業是我國戰略性、基礎性核心產業，是促進我國農業持續發展的基礎和保障我國糧食安全的根本，同時也是我國農業發展的短板。一項技術創造一個奇跡，一粒種子改變一個世界，農作物新品種對糧食增產貢獻率發達國家為60%以上，我國僅為43%。因此，依靠育種技術促進糧食作物穩產性、豐產性提高，突破資源環境約束實現糧食安全穩定發展，對保障我國糧食安全有重大意義。

1.2 是保障我國農業生態安全的需要 我國農業資源與生態安全面臨嚴峻挑戰。一是自然災害頻發。據相關報道，2000年以來，我國常年受旱農田4667萬hm2，平均每年因自然災害損失糧食400多億kg。二是農藥、化肥的過量使用，給土壤資源帶來嚴重污染。我國糧食產量占世界的16%，化肥用量占31%，我國農作物每667m2平均化肥用量21．9kg，遠高于世界平均水平（8kg），是美國的 2．6倍，歐盟的2．5倍；我國每年農藥用量約180萬t，但有效利用率卻不足30%[1]。三是土地資源及水資源結構性矛盾突出。過度消耗和開發導致我國耕地不斷減少，質量明顯下降。隨著工業化、城鎮化快速推進，我國每年減少耕地40萬～46．7萬hm2，全國受重金屬污染農田面積約2500萬hm2[2]，生態脆弱區占全國總面積的60%；地下水嚴重超采，華北平原已成為世界上最大的一個“漏斗區”，加上城市生活用水、工業用水和生態用水還要擠壓農業用水空間，農業面臨的資源約束日益增強；我國約有3333萬hm2鹽堿地有待開發，以緩解日益增長的糧食需求與土地資源緊缺的矛盾。農業資源與生態安全不僅影響到農業可持續發展，還對糧食安全形成潛在威脅。因此，提升農作物育種研發水平，研發適應新農業生態形勢下的農作物新品種，大力發展抗逆性強、綠色、節能型農作物新品種對于保障我國農業生態安全具有非常重要的意義。

1.3 是我國農業供給側結構性改革的需求 2017年中央一號文《農業部關于推進農業供給側結構性改革的實施意見》的發布為我國一定時期農業改革提出了具體方向、目標和要求。“農以種為先”，種業改革將是農業供給側結構性改革的重要方面。未來種業發展將以技術為驅動，實現農作物新品種研發導向從追求產量向優質、安全、綠色的轉換。縱觀當下種業市場，一方面高端優質、特色的農產品種子比較缺乏，小類別特色農產品品種開發不足，難以滿足多樣化市場需求；另一方面適宜機械化、輕簡化、工業化生產的農作物品種缺乏，農戶生產成本過高，種糧積極性受挫。因此，在現今形勢下，農作物新品種研發需要轉換思路，牢牢把握市場需求，運用新技術，增加種子技術含量和商品屬性，進而提高競爭力。

1.4 是提升我國種業國際競爭力，保障國家種業安全的需要 商業化育種水平的不斷提高促進了國際種業的繁榮。據國際種子聯盟報道，2012年全球種子市場規模高達430億美元，美國占全球的28%，我國以95億美元位居世界第二。作為國際第二大種業市場，我國長期處于貿易逆差中，國際種業巨頭憑借其先進的技術和管理全面進軍中國蔬菜、花卉、大豆、玉米、水稻等作物種子市場，并占有較大市場份額，對我國民族企業發展帶來較大沖擊。因此，以常規育種為基礎，加強技術創新，提升農作物新品種研發水平，發展現代種業，是應對國外種子競爭的重要途徑。

2 發展現狀與挑戰

2.1 國際種業發展及研發現狀

2.1.1 發展全球化 種業全球化是指一個國家或地區在全球范圍內進行種業資源的全球化分配和布局，不斷擴大并促進種子技術與商品等的交換過程。種業全球化有種子生產國際化、生產資料全球化和種業技術全球化3個特征。隨著農作物種子商品價值的提高及大型種子企業的國際化布局，全球種業市場快速增長，全球化日趨凸顯。據國際種子聯盟（ISF）數據顯示，全球種子市場價值持續增長，2012年、2015年全球種子市場價值分別為450億美元、538億美元，分別比21世紀初的304億美元增長 48．0%、77．0%，預計到 2020年全球種子市場價值將達到900億美元。以我國市場為例，全國大約有35家跨國種子企業在我國設立科研機構、合作或單獨成立公司，主要集中在棉花、玉米、水稻、花卉、蔬菜等農作物品類上，其中包括孟山都、杜邦先鋒這類行業巨頭，他們憑借強有力的科研實力和高效的管理體系快速搶占中國市場。據2013年農業知識產權創造指數報告，我國市場洋品種占比大豆為70%，向日葵占60%，甜菜高達95%；而玉米、水稻等大田作物的洋種子，在我國一些地區市場占有率高達60%以上。

2.1.2 研發高科技化 隨著基因組學、生物組學、生物信息學、合成生物學等前沿理論體系的不斷深化和轉基因技術、基因編輯、分子設計、胚子胚胎操作等技術手段的不斷創新與應用，全球種業科技發展已步入新的歷史階段，農作物新品種研發與選育將會出現新的飛躍。

重組加劇 拜耳收購孟山都，杜邦與陶氏合并，中國化工收購先正達，隨著全球種業市場兼并重組進一步加快，全球種業步入少數集團控制的寡頭競爭。世界種業呈現出集中化、多元化、國際化趨勢。目前，世界上最大的20家跨國種業公司憑借強大的資金和人才優勢，幾乎控制了全球種子研究、開發和銷售，全球市場集中度已從1985年的15%左右上升到現在的75%左右，僅孟山都、杜邦先鋒、先正達這3家就占據了全球50%的市場份額，利馬格蘭、拜耳、KWS等跨國種子企業也頗有實力。他們通過創新集成常規技術與生物技術，搭建先進的生物育種平臺，實現研發成果的自動化、規模化和模塊化應用，成為最高效率的育種者。

技術引領 一是跨國種子企業產品研發多元化、轉基因性狀多樣化。產品開發品類齊全，包括35科200多個種，涉及大豆、玉米、棉花、油菜、水稻和小麥等重要農作物，蔬菜、瓜果、牧草、花卉、林木及特用植物等，研發目標性狀也從前些年以抗蟲、抗除草劑等性狀逐步向抗逆性、抗病性、醫藥保健、能源化工等多領域擴展。二是科研成果領先。以孟山都、先正達、杜邦先鋒為代表的跨國種子企業在種業研發中的領先優勢十分突出，幾乎引領了全球種業的科技發展方向。據統計，通過全球研發及知識產權布局，全球種業前10強擁有的玉米、大豆、油菜、小麥品種權分別占到UPOV（國際植物新品種保護聯盟）所有成員同類品種保護權的57．6%、46．2%、

25．5%、20．0%，全球10強種業公司僅玉米作物的品種權數量高達4000多項，超過了中國所有植物品種權申請量的總和。三是注重全產業鏈科技創新。以種質資源收集、鑒定、改良為基礎，到育種技術、品種選育、規模化制種技術、種子加工、大田生產等，全面構建種子全產業鏈研發創新；以大型專業育種公司為主體，進行育、繁、推全產業鏈科技創新；生物技術與常規技術緊密結合，實驗室與田間選擇有機協同，工廠化、流水線、高通量作業，推進種業蓬勃發展。

2.1.3 創新體系完善化 美國、法國等國家種業經歷100余年的發展，形成了健全的種業法律體系、分工明確的研發創新體系、全面的售后服務體系等一系列成熟的現代種業科技創新體系。一是建立了適合本國特點的法律保障體系。以美國為例，1905年美國頒布《年度進口法》，授權農業部對市場上流通的種子進行測試；1912年通過《種子進口法》，禁止企業進口劣質種子；1930年實施《植物專利法》，對植物新品種以專利保護；1939年制定《美國聯邦種子法》，對商品種子的生產、分級、包裝、標簽、檢驗等都做了明確的法律規定；1970年發布《植物新品種保護法》；1982年出臺《聯邦種子法條例》[3]。二是職能定位合理。高等院校和科研院所負責開展基礎性、公益性研究；大型種子企業自建的研發機構進行商業化品種選育和開發，服務于自身發展，企業研發機構能及時根據市場形勢變化調整育種方向，進而形成研發、生產、銷售一條龍的服務模式，具有很強的競爭力，是種業科技創新的主體。三是售后服務全面。建立了以信息服務為基礎，育繁推一體化的種子服務體系，以強大技術支撐滿足農民技術需求、信息及市場需求等。

2.1.4 基因爭奪日趨白熱化 生物育種技術蘊含的巨大經濟效益已成為世界種業追逐的焦點，基因及其相關產業是農業技術的主要組成部分。生物育種技術產業化和對基因資源爭奪的白熱化已成為當今農作物育種研發的常態。“建立以基因為核心的知識產權財富，使之能更為有效地進入變化著的全球生物技術市場”已成為世界各國的主要目標。美國的植物基因組計劃（NPGI，National plant genome initiative）1998年成立，主要目標是基因結構和組織、功能基因組研究及植物功能改良；法國GenoPlant項目，進行植物抗病、抗逆、品質、營養高效等相關基因發掘；英國John Innes研究中心和澳大利亞植物基因組學中心等研究機構開展了大規模的水稻、小麥等應用基因組學研究；日本等國的一些研究機構陸續開展了大規模的水稻、玉米、小麥等農作物的cDNA克隆，目前已得到數萬條全長序列。

2.2 國內種業及育種研發現狀

2.2.1 企業綜合實力較弱 經營規模是反映企業綜合實力及行業地位的重要指標之一。從經營規模看，我國種業公司與跨國種業公司相差甚遠。2016年，在種子銷售規模上，隆平高科最高為17．13億元，農發種業、登海種業、敦煌種業、萬向德農、豐樂種業分別約為 7．86 億元、11．17 億元、4．22 億元、3．64 億元、3．09億元人民幣；而孟山都、杜邦先鋒、先正達等跨國種子企業種子業務銷售額分別約為659億元、439億元和174億元。我國種業前6強的種子銷售總金額約為47．1億元，僅占孟山都、杜邦先鋒、先正達種子營業收入的 7．1%、10．7% 和 27．15%（數據來源：各公司2016年年報）。

2.2.2 農作物育種創新能力較弱 近年來，伴隨國家陸續頒布的促進種業發展的國務院8號和109號文，我國種業市場環境逐步優化，初步建立了以企業為主體的商業化育種體系；我國原始創新能力得到增強，主要農作物基因組學研究、主要農作物強優勢雜交種利用技術、植物基因組編輯等分子育種技術達國際領先或先進水平；新品種選育成效顯著，我國主要農作物品種良種覆蓋率達96%，良種單產提高貢獻率達43%。但與發達國家相比，我國農作物育種研發實力相對薄弱，分子設計等育種技術創新不足；原創性種質資源和具有重大育種價值的功能性基因缺乏；現有品種難以滿足農業發展轉型的要求；企業科研投入有限，自主創新能力薄弱，產業鏈條松散；種質資源、遺傳育種、品種創新、種子育繁推一體化的科技創新鏈條尚未形成等。

2.2.3 種子商品化程度較低 種子商品化率是評價種業市場化程度的重要指標之一，也是農作物育種研發水平高低的“指南針”。據相關統計，全國所有作物品種的平均商品化率為39%，其中雜交玉米、雜交水稻種子商品化率為100%，小麥種子商品化率為56%；而世界種子商品化率平均為70%，發達國家由于機械化生產的普及，幾乎全部使用商品種子，種子商品化率為90%以上。

2.2.4 產業集中度較低 自2010年國務院關于促進種業發展的8號文件頒布以來，我國種業企業數量大幅減少，由2010年的8700多家減少至現在的4000多家，減幅達50%左右。雖然我國種子市場集中度較以前有較大提升，但企業規模、研發水平、產品市場占有率都普遍較弱，無論在國際還是國內種業市場上都缺乏競爭力；而跨國種子公司卻恰恰相反，美國先鋒公司進入中國市場之后，2006-2009年先玉335品種以每年10%的雜交玉米種子市場份額獲取了全行業近50%的凈利潤[4]。

3 發展策略

3.1 加大政策扶持力度，促進種業科技創新 一是在現有種業扶持政策基礎上，利用財稅、投資、信貸等政策措施，對農作物育種研發、科技投入等方面制定切實可行的激勵政策和獎勵措施，形成良好的農業科技創新氛圍。二是政府加大財政支持力度，進一步明確公益性研究機構和商業化育種公司的科研分工，項目經費向有種業科技創新能力與基礎的種業企業傾斜，對科研單位的扶持重點轉向基礎性、公益性研究。三是在現有種業發展形勢下，逐步加快鼓勵政策出臺效率，通過貸款貼息、創新貸款擔保等形式，鼓勵金融機構為種子企業提供金融服務。

3.2 加強科技支撐，提升種業核心競爭力 一是建立國家級農作物育種創新平臺。整合資源，以服務商業化育種為目標，通過國家牽頭、企業參股的形式建立和打造我國農作物育種創新平臺，為我國種業企業提供科技創新智力支持。二是鼓勵建立以企業為創新主體的產學研科技創新聯盟。以市場需求為導向，一方面可解決目前我國科研育種與需求脫節的問題，另一方面，還可將先進的科研成果運用到農作物新品種培育中來，提升我國種業的核心競爭力。三是加快育種技術創新、轉化與應用。圍繞構建區域優勢農作物種業產業科技鏈的目標，加快新品種、新組合引進、選育與推廣應用，增強種業整體科技創新水平和應用能力，努力實現轉化一項成果、培育一批企業、提升一門產業，增強種業的科技支撐能力[5]。四是加大科研人才培養力度。以生物技術為代表的高新技術是當今育種技術的發展方向，需要一批具有高素質、經驗豐富的科研育種團隊。國際種業巨頭之所以能在種業市場競爭中立于不敗之地，正是由于他們非常重視人才隊伍建設。創新團隊的發展也是我國種業科技的創新發展，未來中國應當逐步提高種業人才待遇和社會保障水平，鼓勵企業商業化育種研發體系投資和人才隊伍建設，制定有利于企業先高端人才的優惠政策[6]。

3.3 加大知識產權保護，提升科技創新積極性 當今世界的種業競爭實質上是種業知識產權的競爭，未來我國只有不斷增強自主創新能力，提高知識產權擁有的數量和質量，運用和保護好種子的知識產權，使之與育種科研實現良性互動，才能在國際競爭中占據戰略制高點，形成持久的競爭優勢，從而贏得發展主動權[7]。

一是加大農業知識產權申請和保護的力度。農業知識產權保護是新《種子法》的重要內容，相關部門應建立種業知識產權申請、保護宣講的長效機制，對農業科技人員進行知識產權的宣傳，提高其知識產權的保護意識，并給予科研單位和個人申請知識產權資金支持；另一方面應切實加強對農業知識產權的保護力度，嚴厲打擊農業知識產權侵權、假冒等行為，保障知識產權所有者的合法權益，提升育種科研工作者的創新積極性。二是加大相關人才的培養力度。知識產權申請需要精法律、善管理、通經濟、懂英語并熟悉農業科技知識的復合型人才，對相關人員的知識背景要求較為嚴格。未來，相關部門應充分意識到知識產權對復合專業的要求，一方面設立相關專業，從源頭培養合格人才，另一方面建立知識產權申報相關法學、農業等專業知識的培訓機制，提高相關人員的總體素質。