我國雜交水稻優勢、面臨挑戰與國際化策略

李黎紅 張宇

（中國水稻研究所，杭州310006）

雜交水稻是由我國發明的一項原創性的糧食增產技術，為保障全球的糧食安全和農業可持續發展起了巨大的作用。上世紀70年代野生稻雄性不育株的發現和雜種優勢的利用，雜交水稻技術開始大面積應用于生產。從1970年野敗型雄性不育材料的發現，水稻科學家6年內就實現了三系配套，建立起較完善的人工密集型制種技術體系，并開始大面積推廣，創造了作物育種史上的奇跡。雜交水稻的發明和大面積推廣突破了自花授粉作物雜種優勢利用的技術瓶頸，開辟了大幅度提高水稻產量的新途徑。這一原創性成果，不僅是育種上的重大技術突破，而且促進了栽培技術的創新和水稻產業的發展。目前，全球雜交水稻種植面積累計已超過5億hm2，增加糧食達6.25億kg，為世界糧食安全做出了重要貢獻。

黨的“十九大”報告明確要求“以‘一帶一路’建設為重點，堅持引進來和走出去并重”，可以利用我國雜交水稻世界領先的技術優勢，進一步推動“走出去”，提升和發展“一帶一路”沿線國家的雜交水稻生產。得益于技術驅動，國內雜交稻種子企業發展良好，隆平高科等種種企業已經具備成為跨國種子公司的潛力。由于直播稻種植面積擴大、農民生產成本增加和米質問題，導致雜交稻種植面積在近年略有下滑，加上對未來稻谷產生“價補分離”預期，限制了國內雜交水稻種子企業總體發展空間。所以，應抓住“一帶一路”倡議機遇，適當放寬種質資源出口限制，發揮我國雜交水稻優勢技術，搭建國際化的發展平臺，提升國際競爭力，促進我國雜交稻和種業國際化發展。

1 中國雜交水稻技術和種業優勢

近40多年來，我國的雜交水稻發展一直領跑世界，這與雜交水稻育種技術不斷創新息息相關。我國科學家利用豐富的稻種資源，在雜交水稻親本資源創制、強優勢品種的選育和制種技術改進方面，取得了一系列突破性的成果，如2次不育系的雜交水稻育種革命和5次恢復系的更新換代，雜交水稻品種選育實現了連續階段性飛躍。最近又出現了一些新的創新成果，如第三代雜交水稻[1]、基因聚合選育的理想株型超級雜交水稻、綠色超級稻以及“一系”雜交水稻，為雜交水稻的國際化發展奠定了強有力的育種技術基礎。

1.1 不斷拓寬親本的遺傳多樣性，保持強優勢的品種競爭力

1970年野敗型雄性不育材料的發現和雜種優勢的利用，破解了自花授粉作物難以大面積雜種優勢利用的技術難題。隨后水稻育種家利用我國豐富的稻種資源，不斷拓寬不育系的遺傳多樣性，發現了一系列新型的不育系，如紅蓮型、D型、岡型、K型、印水型等，并相應選育了一大批優良雜交秈稻組合。同時，還發現了滇型粳稻不育系和包臺雄性不育體系，并培育出雜交粳稻。特別是1973年光敏核不育水稻的發現，開創了溫敏核不育系和兩系雜交稻的選育及其應用。兩系雜交稻又被稱之為“第二次雜交水稻育種革命”。從此，我國雜交稻的育種和生產出現三系與兩系共榮景象。我國雜交水稻技術成果儲備豐富，新親本、新組合不斷涌現，特別是兩系法雜交水稻技術的成熟，使育種效率大大提高，為今后一個時期的種子產業化提供了較充足的種源。南優2號、汕優63、汕優多系1號、兩優培九和天優華占等5次代表性品種的更新換代，顯示了雜交水稻品種選育的連續階段性飛躍。

1.2 育種技術不斷創新，雜交水稻一直領跑世界

雜交水稻的發展，已經歷了雜交水稻育種的2次技術革命，在三系和兩系雜交水稻（第一代和第二代）2次技術突破性發展的基礎上，目前水稻科學家又研制出第三代雜交水稻：是以遺傳工程雄性不育系為技術工具選育的雜交水稻[1]。由國家雜交水稻工程技術研究中心從普通核不育水稻轉育而成。每個稻穗含有色和無色兩類種子，兩類幾乎各占一半。無色的為非轉基因的、雄性不育的，可用于制種，其后代就是非轉基因的雜交稻種子；有色的是轉基因的、可育的，可循環地繁殖新一代雙色種子。因此，制種和繁殖都非常簡便易行，且避免了兩系和三系不育系的缺點。

最近，中國水稻研究所的科學家根據植物干細胞能定向誘導成克隆植株的原理，已經誘導水稻植株根、胚組織的體細胞，獲得愈傷分化的克隆水稻植株，即固定雜種優勢的F1植株[2]。另外，還誘導了玉米單倍體基因-Martrilineal的水稻直系同源基因，基因編輯選育了雜種優勢固定的子一代植株[2]。這將有望突破性的解決雜交水稻的優勢固定和制種勞力密集的兩大難題，實現雜交水稻種子的常規化生產。實現雜交水稻的選育從“三系”“二系”到“一系”的目標，這是雜交水稻育種新的技術革命。目前，我國超級雜交稻研究水平始終走在世界前列，超級稻單產已達到15 t/hm2。

1.3 新型制種技術促進雜交水稻發展

經過40多年的發展，我國優良雜交水稻親本及其組合的選育、推廣應用，已形成一套完整體系。但是，我國的制種技術仍然主要是建立在勞力密集型基礎上的種子生產技術體系，機械化程度低，與當前經濟快速發展、農業勞動力日益緊缺的現代農業不相適應，這也是導致雜交稻種植面積略有下滑的原因之一。新時期，農業勞動力越來越少，更需要輕簡化生產栽培技術，如直播。但直播會增加用種量，提高用種成本，因而影響雜交水稻的推廣[3]。我們需要創新的全程機械化制種技術，降低生產成本和種子成本。近年，隆平高科等種業龍頭企業，積極研發全程機械化制種技術。大規模的全程機械化制種，可增收節支約12 900元/hm2。這樣，種業公司也可以適當降低種子價格，讓農民得到實惠、樂于用雜交種子作直播種植。同時，向輕簡化、集約化和信息化農業生產發展，也有利于助推雜交水稻的國際化發展。

1.4 雜交水稻種業的發展引領種業向國外拓展

雜交種子是百分之百的市場化或商品化率，因而極大地推動了雜交水稻種業的發展。中國不僅有全球領先的雜交水稻育種技術和配套的制種技術，而且擁有多樣性的品種資源和不斷更新換代的品種優勢。從1976年開始大規模種植雜交水稻，截至2017年累計種植面積已超過5億hm2，增產稻谷6.25億t，為保障世界糧食生產安全做出了歷史性貢獻。同時，雜交水稻種子市場化或商品化率高，因而極大地推動了種業的發展。當前，我國雜交水稻的年種植面積為0.17億hm2左右，每年約需商品雜交稻種子2.7~3.6億kg，種子生產面積在15萬hm2左右。雜交種子市值已從2001年的15億元發展到2017年的150億元，增長迅速。目前我國有4 000多家種業公司，應該通過各種方法發展壯大龍頭企業，同時拓展國外種業市場。國外的水稻種植面積是我國的3倍，具有很大的種業發展潛力[4]。雖然，目前東南亞國家每年雜交水稻種植面積已達636萬hm2，但也只占水稻面積的6%左右，如果能提高到20%，則每年至少增加雜交水稻用種1億kg，雜交水稻種子國際市場空間巨大。為了使雜交水稻更好的走出去，中國水稻研究所在印度尼西亞和孟加拉等國建立了聯合研究中心，進行雜交水稻試種和推廣[5]。隆平高科和中國種子集團等種子企業也與東南亞一些國家建立了研發機構和制種基地，開展多種形式的合作。東南亞一些與中國稻區氣候條件接近的國家，直接引用中國的雜交水稻種子，為中國的雜交水稻種子產業發展帶來了巨大外貿商機。

2 雜交水稻發展面臨的挑戰

近年來隨著農業規模化、機械化和信息化的迅速發展，我國雜交水稻生產受到巨大沖擊，種植面積略有下滑，常規稻種植開始復蘇。其主要原因是：雜交水稻原有的產量優勢、種子價格優勢和育秧技術優勢正在消失，有的雜交水稻不適宜于直播和機械化技術操作，以及國內外農民對雜交水稻的米質和抗倒性都提出了更高要求[3]。只有選育能適應輕簡化和機械化栽培的高產、穩產、優質和高效的雜交水稻品種，才能滿足農戶的新需求，也是今后的育種發展方向。

2.1 現代農業時期，農戶對雜交水稻品種的新要求

中國正進入現代農業時期，具有規模化、機械化、集約化、信息化和產業化特征的現代農業正在改變著傳統農業，這種轉變對雜交稻產業產生了巨大沖擊，特別是雜交早稻面積大幅度減少。湖南農業大學陳立云等總結歸納了阻礙雜交稻發展的三大因素：第一，雜交稻比常規稻產量高、用種量少和成本低的三大優勢正在逐漸減弱；第二，生產上缺乏適應規模化和機械化生產的品種；第三，農戶需要優質、高產、穩產、高效及輕簡化栽培的雜交稻品種[6]。我國在東南亞國家雜交水稻種子市場面臨同樣的問題。所以，研發人員需要面向生產第一線，創新性的選育農民需要的新型雜交水稻新品種。

2.2 育種手段常規多，生物技術少

作物育種將進入生物技術和信息化的時代。傳統育種方法選育雜交新品種，因不能在早世代選擇，所以，比分子育種技術選育周期長、效率低，一直影響農作物育種發展，也是造成我國農作物品種更新較慢、突破性品種少的原因之一。目前，國外企業研發投入相當大，都在大力運用分子育種技術，以便快速獲得創新品種投入市場。有的種業企業用同一粒種子就完成了分子鑒定和加代繁殖，大大縮短了育種周期，提高了育種效率，同時還減少了加代繁殖用地。杜邦先鋒年投入研發經費超過120億元，我國所有種業公司的研發經費只有40億元，還不到其三分之一。目前國內種子企業沒有足夠財力單獨進行分子育種的研發，再加上各企業的研發能力參差不齊，真正擁有現代種業規模化育種的研發團隊很少，而且產品同質化嚴重，單靠企業用常規育種手段培育大品種難度很大。除了生物技術，在生物信息和“大數據”時代，我們的水稻育種也將進入“生物技術+信息化”為特征的第四次種業技術革命，有望獲得突破性的多基因聚合水稻新品種。我國科研院所有一些較好的基礎性研究，可以與企業聯合進行技術開發和應用，建立第三方的技術研發平臺，為種業提供分子技術服務并轉化科研成果。

2.3 現代農業需要全程機械化制種技術

我國現行的雜交水稻制種技術是建立在勞力密集型基礎之上的，機械化程度很低，與當前經濟快速發展、農業勞動力日益緊缺的現狀不相適應。美國是最早開始利用全程機械化“廂式”制種，但管理過于粗放，制種產量低，不適合在中國直接應用[6]。近幾年，湖南成功推廣了全程機械化制種技術，制種產量達3 000 kg/hm2以上的高產水平，節省人工50%以上，節省成本5 550元/hm2。我國許多制種基地田塊面積小、田塊之間地勢不平，不適合大規模的全程機械化制種，需要農業專家不斷探索更高效的制種方法，降低雜交水稻制種成本

[7] 。

2.4 缺乏專業化的商業育種體系

在國家政策強力扶持下，種業巨頭已初步建立了商業化育種體系，但這是一項需要持續發展的系統工程，不可能一蹴而就。2016年我國種業企業研發總投入為39.57億元，其中前10位企業研發投入為8.03億元，占其銷售收入的7.57%。科研投入的增加，促進了商業育種體系發展，但與國際種業巨頭相比，仍相距甚遠。另外，從我國農業面臨的大環境看，市場面對的是成千上萬分散經營的農民，農業缺乏規模化，則種業更難規模化，涌現了大量規模很小的種業公司，阻礙了現代農業發展。盡管目前我國種子企業已進行了兼并重組，但企業中近一半都是在做銷售，真正“育、繁、推”一體化的企業仍很少，系統建立好種業企業的商業化育種體系還任重道遠。

3 雜交水稻發展國際化策略

雜交水稻發展的另一大成功是“走出去”，通過建立制種基地、設立研發機構，開展多種形式的投資合作，幫助東南亞國家發展雜交水稻，而且國外的水稻種植面積3倍于中國，具有更大的吸引力和發展潛力。但在國外推廣雜交水稻，同樣面臨大部分國家僅推廣本土化的雜交種子、機械化制種技術程度低導致種子價格偏高和米質抗性不適宜等問題，以及種業缺乏全球化經營的經驗等，這些問題都需要做好頂層設計，提升雜交水稻在國際市場的競爭力，確保雜交水稻的可持續發展。

3.1 與國際接軌，在海外建立雜交水稻研發基地和種子生產基地

一是實施“走出去”戰略。在全球經濟一體化形勢下，中國種子企業應該放眼全球，結合我國的雜交水稻育種技術優勢和優勢品種或親本材料，積極主動地參與國際分工和國際合作，培植和發揮優勢市場，實施“走出去”戰略。我國的種業規模還較小，國外的水稻種業市場比國內大3倍，除了做好傳統的種子貿易外，還要積極探索投資并購與技術引進，在海外建立獨資（或合資）子公司。隆平高科和大北農集團已在印尼、菲律賓、阿根廷建立了海外公司、生物育種研發中心，已在國外參加區域試驗、品種審定和示范推廣，種業龍頭已啟動全球布局之路。二是開展本土化研發。有些國家如印度不允許進口國外的雜交種子，這樣，就必須到當地建立育種基地，參與國外品種審定，選育適宜該地區種植的新品種。三是積極“引進來”。加快種業的國際化，在“走出去”的同時，還要積極地“引進來”，為“一帶一路”國家培訓農業技術人員和種業人員，擴大我國雜交水稻領先技術的宣傳力度，提高雜交水稻產業科技含量和在國外的發展。

3.2 加強雜交水稻技術創新力度，提高種子的市場競爭力

針對生產中面臨的新問題，種業企業應該增加科技研發的投入，集中力量解決生產中出現的問題。引入多樣性的水稻不育系和恢復系，增加雜交水稻品種的多樣性，減少同質化現象，增強東南亞熱帶地區雜交水稻的產量優勢；利用我國基礎研究優勢和克隆的水稻功能基因，如IPA1、DEP1、GL7和GW8等，選育多基因聚合的綠色超級雜交水稻，不斷提升我國水稻的品種優勢和國際競爭力；加強全程機械化制種技術的研發、示范和推廣，降低制種成本和雜交種子成本，爭取未來幾年種子價格能降低30%~50%。另外，還要結合互聯網和大數據，做到“種子-生產-銷售-產后”全程化服務。積極申請自主創新成果的知識產權，提高知識產權數量和質量，并在市場中運用和保護好這些新品種和新制種技術，爭取在國際種業競爭中占據戰略制高點，以創新的技術作后盾形成持久的競爭優勢，從而在國際上贏得發展主動權。

3.3 鼓勵強強聯合，樹立品牌意識完善服務意識

未來世界種業的市場競爭是立體化、全方位的競爭，企業的大型化、全能化和國際化是發展大趨勢。為適應市場需要，各公司應建立國際化種子產業聯盟集團，以農業產業鏈和市場為紐帶，以企業為鏈接，把種子研究與生產、推廣、服務的力量聯合起來，組建一支精干的種子科技創新與產業經營隊伍，建設高水平的科研創新體系、成果轉化體系和推廣服務體系有機結合的現代種子科技創新體系，實行跨國經營、國際化運作。如隆平高科不斷加快推進開拓海外市場和國際化運營，兼并重組巴西陶氏益農等公司，形成了覆蓋水稻種業全產業鏈，已在巴基斯坦審定19個品種，在印度有70多個品種表現突出；同時，持續推進援外農業培訓、援外項目合作等公益性國際援助，建立了全方位的產業鏈和服務體系，不但擴大了國際影響力，而且樹立了隆平高科的國際品牌意識和國際地位。

3.4 體制優勢、政策給力，助推雜交水稻走在國際化的前列

中國的雜交水稻全球領先，因為我國不僅擁有技術優勢、人才優勢，而且還擁有大市場優勢、資本優勢和政策優勢。當年雜交水稻的推廣成功，也證明了這是我國體制優勢的一大典型范例。雜交水稻和雜交水稻種業是我國拳頭產品，擁有自主知識產權和核心競爭力。為了確保我國的優勢地位，國家應該放寬雜交水稻親本出口限制政策，以便我國企業在國外基地選育具有強競爭力的新品種，搶占國際市場。德國拜耳和美國先鋒等跨國公司已在東南亞建立了兩系雜交稻制種基地，具有種子生產機械化程度高、種子價格低、經營經驗豐富等方面優勢，對我國的種業企業造成了強有力競爭。近年，我國推出了“一帶一路”的國家戰略，出臺了一系列培植種業發展、參與國際競爭的獎勵政策，是雜交水稻種業發展的“黃金時代”，國內種業企業應該借力“一帶一路”的東風，站上世界雜交水稻種業科技制高點，不斷向東南亞和其他地區推進，為世界糧食安全做出更大貢獻。