中國高粱產業和種業發展現狀與未來展望

李順國，劉猛，劉斐，鄒劍秋，陸曉春，刁現民

中國高粱產業和種業發展現狀與未來展望

1河北省農林科學院谷子研究所/河北省雜糧研究實驗室，石家莊 050035；2遼寧省農業科學院高粱研究所，沈陽 110161；3中國農業科學院作物科學研究所，北京 100081

高粱是全球第五大糧食作物，也是中國重要的雜糧作物。國家啟動產業技術體系10年來，鑒定和創制出277份矮稈、抗病、高支鏈淀粉、低單寧的育種材料；利用突變體、自然群體全基因組關聯分析克隆了高粱重要性狀的控制基因；育成了71個矮稈耐密、適宜機械化作業的釀造專用高粱新品種，創新集成適合不同區域高粱輕簡栽培技術，全國高粱種植面積增長26.8%，總產增長93.5%，單產提高52.7%，實現了高粱生產方式全面機械化的重大變革。在高端白酒轉型升級的拉動下，以茅臺、五糧液、汾酒等知名酒企為核心，形成了以“品牌+品種+產地+農戶”高粱特色產業發展模式并取得了顯著的增收效果。產業發展助推品種權保護與轉讓，面向產業與企業需求的聯合育種與產業化開發帶動高粱種業起步發展。在鄉村振興戰略和健康中國戰略新的時代背景下，高粱的抗旱、耐澇、耐鹽堿、糧飼兼用、高光效等特性給中國高粱產業和種業發展帶來了新的機遇；同時中國高粱種業和產業也面臨著多用途開發不足、品種權保護力度不夠、原始性創新能力有待加強、產業政策支撐不足等諸多挑戰。未來中國高粱新品種選育和種業由釀造為主向多用途轉變，針對企業釀造工藝需求對不同適宜地理環境開展定向育種將成為趨勢，鹽堿地、休耕區、鐮刀彎地區高粱種植呈現恢復性增長。建立適合中國高粱產業和種業發展的現代化種業創新體系、推廣體系和產業體系，構建科研院所、種子企業、推廣部門和產后加工企業融合發展的種業產業鏈運行機制是未來中國高粱種業發展目標。中國高粱產業和種業未來的重點任務是創制抗除草劑、高淀粉、低單寧、抗蚜等目標性狀的關鍵育種材料；開展基因編輯、標記輔助選擇、全基因組選擇、高效遺傳轉化等關鍵技術研究，構建現代高效育種平臺；優質專用釀造、飼料、飼草、能源、帚用等多用途高粱新品種選育；登記品種DNA指紋鑒別和關鍵表型性狀數據庫構建；根據高粱產區生態特點、資源稟賦，布局優化產業基地和制種基地。

高粱；產業；種業；發展現狀；展望

高粱（）起源于非洲，是世界上最古老的禾谷類作物之一[1-2]，在中國也有著悠久的栽培歷史，并與谷子、黍稷、大豆構建了中國農耕文化的旱作生態農業體系[3-4]。高粱是全球第五大糧食作物，也是中國北方的重要糧食作物。隨著20世紀60年代以來全球范圍綠色革命帶來的小麥、玉米、水稻等主糧全面高產[5]以及20世紀80年代中國改革開放后，伴隨著國民經濟的增長和人民生活水平的提高，高粱的主要用途逐步從食用轉變為釀造原料，導致中國高粱種植面積逐步下降[6]，成為重要的雜糧作物。高粱具有較強的抗旱、耐澇、耐鹽堿、耐貧瘠、耐高溫等抗逆特性，屬于C4作物，光合效率高，生物產量高，可在干旱、鹽堿和瘠薄的邊際土地上種植，被認為是最具開發潛力的糧飼作物和能源植物[7-8]。同時，高粱的用途廣泛，可食用、飼用、釀造用、生物能源用、化工材料用等。近年來，隨著市場競爭的日趨激烈，中國酒業向原產地、高端市場和名牌集中，質量要求也正朝著釀酒生態環境保護、白酒生產過程和白酒原料及原料生產過程質量控制三者結合的方向發展[6]，茅臺、五糧液、汾酒、老窖等一些名酒企業開始重視釀造品種選擇和生產基地建設[9]，以品種為核心的訂單生產，標準化、規模化生產成為高粱產業發展的顯著特征。同時，高粱產業的發展帶動了高粱種業的發展，并在主產區的脫貧攻堅、鄉村振興中發揮了重要作用。本文旨在回顧中國高粱產業和種業發展現狀、問題與挑戰，分析國內外高粱產業和種業的發展趨勢，最后提出未來中國高粱產業和種業發展思路和目標任務，為科研、產業和政府有關部門提供借鑒參考。

1 中國高粱產業與種業發展現狀

1.1 中國高粱產業發展現狀

1.1.1 種植面積和總產逐步穩定并有回升趨勢 中國改革開放40年來，中國高粱生產面積總體呈現降低趨勢（圖1）。1979—2009年，中國高粱種植面積由317.3萬hm2減少至48.8萬hm2，減少84.6%；總產由762.5萬t減少到150.3萬t，減少80.3%；單產由2 403.4 kg·hm-2提高到3 080.1 kg·hm-2，提高28.2%。2009—2018年，中國高粱種植面積由48.8萬hm2增至61.9萬hm2，增長26.8%；總產由150.3萬t增至290.9萬t，增長93.5%；單產由3 080.1 kg·hm-2提高到4 702.1 kg·hm-2，提高52.7%。目前，中國高粱主要有東北、華北、西南三大主產區，其中，東北（遼寧省、吉林省和黑龍江省）、華北（山西省、內蒙古自治區和河南省）主要是粳高粱生產區，種植面積41.6萬hm2；西南主產區（四川省、貴州省和重慶市）主要是糯高粱產區，近年來，在茅臺、五糧液、瀘州老窖、郎酒等知名酒企的拉動下，迅猛發展，種植面積從8.7萬hm2（1978年）增至21.0萬hm2（2018年），占全國種植面積比重從2.5%發展到29.6%。中國高粱三大主產區生產集中度進一步增加，種植面積從占全國58.3%到增至目前的88.2%（表1）。

1.1.2 新品種更新速度加快 近10年來，國家谷子高粱產業技術體系育成的高粱品種由于矮稈、淀粉含量高、高產、適合機械化收獲，品種更新速度加快，生產上傳統品種正在被新育優質品種所取代。2018年中國高粱良種統計面積共62.9萬hm2，涉及198個品種，推廣0.3萬hm2以上的品種有55個，推廣面積55.4萬hm2，占良種總面積的88.1%；推廣0.7萬hm2以上的品種20個，推廣面積約28.7萬hm2，占良種總面積的45.6%；推廣1.3萬hm2以上的品種9個，推廣面積21.4萬hm2，占良種總面積的34%（表2）。總之，高粱育成品種占總推廣品種91.4%，新育成品種占54%。由于酒企的固定需求，為其定向選育的瀘州紅1號、國窖紅1號、金糯粱1號以及晉雜22年推廣面積均在1萬hm2以上。茅臺專用品種紅纓子是目前中國推廣面積最大的品種，由仁懷市豐源有機高粱育種中心利用仁懷地方品種小紅纓子作母本，與地方特矮稈品種作父本選育而成[9]，具有支鏈淀粉含量高、單寧含量適中、種皮厚、耐蒸煮、耐翻糙、出酒率高等特點，但該品種稈高、不抗蚜蟲，不適合機械化收獲等，還需要進一步的品種改良。

圖1 1978—2018年中國高粱面積、總產、單產趨勢變化

表1 中國高粱三大主產區種植面積變化

數據來源：國家統計局 Data source: National Bureau of Statistics

表2 2018年高粱品種推廣情況

數據來源：全國農技推廣中心

Data source: National Agricultural Technology Promotion Center

1.1.3 高粱機械化輕簡栽培取得突破性進展 國家現代農業產業技術體系啟動以來，針對高粱生產機械化程度低、勞動成本高等問題，確定了“適宜機械化高粱品種選育及配套技術”為體系重點任務之一。經過十年聯合攻關，以矮稈適合機械化收獲品種培育突破為核心，篩選、研發了適合高粱種植的精量播種機、覆膜播種機、聯合收割機，集成了“矮稈品種降株高、寬行縮距促通透、單粒點播免間苗、機械收獲免人工”高粱機械化輕簡生產技術，每公頃節約人工60—90個，每公頃節本增效3 000元以上，促進了高粱生產從傳統向現代化生產轉變，使高粱生產方式發生重大變革，為規模化、集約化生產提供了強有力的技術保障，已成為引領高粱產業發展的關鍵技術。

1.1.4 高粱進口呈先增多后減少趨勢 20世紀70—80年代，中國高粱年進口約50萬t，其他年份中國高粱進口并未形成規模，進口量不足9萬t。在進口配額政策和國內外糧價倒掛等因素下[10]，高粱作為玉米的替代品大舉進口國內，2013年高粱進口量驟增到119.8萬t，并且之后連續幾年高粱進口量快速增長，美國成為中國高粱進口主要來源地，中國從美國進口的高粱占中國高粱進口總量的80%以上。到2015年中國高粱進口量1 070萬t，高粱進口量占全球貿易總量的三分之二以上，中國經歷了從一個小型的高粱進口國一躍成為全球最大的高粱進口國。2016年5月，中國取消玉米臨儲收購政策，實施玉米收儲“市場化收購”和“補貼”的新機制，國內玉米價格下跌且供應充足，提升了玉米價格的競爭力，總體上抑制了國內玉米及替代飼用谷物的進口需求，高粱進口趨緩[11]，到2019年中國高粱的進口量為79.47萬t（圖2）。

1.1.5 高粱特色產業促進農民增收能力持續增強 中國高粱生產按照用途釀造高粱占總產量的80%，飼料占10%，糧食占5%，其他用途占5%[12]。近10年來，中國白酒行業經歷了產業轉型升級。2018年中國白酒總產約791萬t，產值約1.3萬億元，中國白酒行業市場集中度CR4由14.39%（2008年）提高到27.86%（2018年）[13]。在白酒市場的拉動下，中國形成一批以“品種+品牌+產地+農戶”高粱特色產業發展模式并取得了顯著的增收效果。例如，四川省瀘州依托瀘州老窖酒業公司，以瀘糯8號、瀘糯12號、國窖紅1號等品種為主，打造釀造高粱產業化基地，常規糯高粱收購價穩定為5.60—6.00 元/kg，平均每公頃產值比玉米高12 000—15 000元，對促進農民增收的效果十分顯著[14]。赤峰巴林左旗立足于豐富的帚用高粱資源優勢著力打造“中國笤帚之都”，建設全國最大的帚用高粱種植基地、深加工基地和交易集散地[15]。以龍帚2號、赤笤102等新品種為主，培育巴林左旗帚用高粱特色產業。目前，通過帚用高粱發展種植專業村60多個，種植戶4.5萬戶，使帚用高粱種植面積約2.3萬hm2，每公頃產值達到30 000元，笤帚苗加工廠達到77家，笤帚加工轉化能力為8 000萬把，人均增收可達4 800元，全產業鏈參與人數約8萬人。

數據來源：中國海關 Data source: China Customs

1.2 中國高粱種業發展現狀

1.2.1 種質資源保護、挖掘鑒定取得新進展 高粱在中國有悠久的栽培歷史并積累了豐富的資源，中國保存高粱種質資源22 797份，保存量居世界第四位。2016年以來入庫高粱資源598份。引進國外高粱資源38份，搜集整理國內高粱資源510份，鑒定出高粱矮稈、抗病、高支鏈淀粉、低單寧、耐鹽、耐低氮材料272份。創制出高粱矮稈材料2份，飼用材料3份。這些材料引進、鑒定與創新，為培育高粱矮稈、優質、專用新品種奠定了基礎。

1.2.2 高粱分子遺傳研究取得顯著進步 近10年來，中國在高粱功能基因定位、克隆與分析方面取得了階段性進展。利用突變體、自然群體全基因組關聯分析以及定位群體克隆了一些高粱重要性狀的控制基因。克隆了控制高粱莖稈持汁性基因NAC轉錄因子，揭示了該基因在甜高粱的起源和馴化中的關鍵作用[16]；采用同源克隆方法結合RACE技術克隆了甜高粱[17]；克隆了甜高粱可溶性酸性轉化酶基因，鑒定了該基因4種等位變異，并發展相應分子標記輔助甜高粱選育[18-19]；鑒定了多個芽苗期耐鹽、生物量及控制糖錘度、單寧含量等重要農藝性狀的QTL位點[20-22]；利用突變體克隆了影響細胞壁纖維素合成的COBRA-like protein基因[23]；通過代謝組學、合成生物學等手段揭示了高粱基因位點差異調控花青素和原花青素合成的分子機制，解析了高粱防鳥機制[24]。在產量相關性狀方面，精細定位了控制高粱粒重的重要位點[25]，利用高通量重測序技術解析了粒用高粱和甜高粱的基因組結構差異[26]。完成了高粱A1型細胞質雄性不育系與保持系線粒體基因組比較[27]。中國科研人員整合了國內外48個高粱品種的全基因組重測序數據，建立了首個高粱全基因組結構變異數據庫[28]，為數據資源的高效整合及利用提供了平臺，為高粱功能基因遺傳機制解析與分子育種奠定了基礎。

1.2.3 高粱新品種選育取得突破性進展 針對市場和產業需求，在矮稈、早熟、飼用、粒用等高粱新品種選育方面取得突破，為產業發展提供了品種支撐。以高粱矮稈適合機械化收獲為主攻目標，育成了71個矮稈耐密、適宜機械化作業的釀酒專用高粱新品種，實現了高粱生產方式全面機械化的重大變革。新育成的品種實現了三矮基因（）聚合，株高降低取得突破，新雜交種的株高均在1.5 m以下，比以前推廣品種矮50 cm左右，而且主莖與分蘗高度及成熟期一致，適宜機械化收獲。發掘利用特早熟基因，育成龍雜18、龍雜19等，生育期縮短10 d左右，使高粱種植向北推進1個緯度，到了北緯50°，為黑龍江省第三、四積溫帶大豆產區調結構、轉方式、避連作提供了新的路徑[29]。育成的吉雜127、晉雜22等粳性釀造高粱品種平均淀粉含量達到75%以上，比推廣品種提高近4個百分點。糯性釀造高粱品種平均淀粉含量接近74%，最高的遼粘3號達到78%，比推廣品種提高6個百分點。育成籽粒飼料高粱新品種遼雜42、遼夏粱1號，單寧含量均低于0.3%。以上品種不僅培育了一批種子企業，而且加工企業對育成的優質、專用的高粱品種實行優質優價收購，有效地促進了農民增收、企業增效。

1.2.4 品種權保護與品種登記走上正軌 2004年實施高粱品種權保護以來，共有111個高粱申請品種權保護，其中，2016年以來高粱申請44個，占申請總數39.6%。2017年實施非審定作物品種登記以來，高粱登記品種405個（表3）。其中，內蒙古自治區登記100個品種，占24.7%；吉林省登記90個品種，占22.2%；遼寧省登記73個品種，占18.0%；山西省登記43個品種，占10.6%；黑龍江省登記42個品種，占10.4%。這五個省區合計登記品種348個，占85.9%。從登記單位看，科研單位登記208個品種、公司登記197個品種。申請類型中已銷售品種271個，占66.9%；已審定品種99個，新選育品種35個。從選育方式看，自主選育品種386個，占95.3%；合作選育品種11個，國外引進品種6個（美國4個、法國1個和澳大利亞1個），其他品種2個。從品種類型看，雜交種372個，占91.9%，常規種33個，占8.1%。從品種用途看，釀造用品種258個，占63.7%；其次是糧用品種68個，占16.8%；其他19.5%，包括糧釀兼用、能源用、飼料用、帚用、青飼用和青貯用等。

1.2.5 品種權轉讓促進了種業發展 十年來，全國共有27個高粱品種經營權成功轉讓給相關企業，獲得轉讓費1 671萬元（表4）；瀘州紅1號、龍雜19等部分品種與企業合作實行按銷售提成的品種開發模式；龍雜17、龍雜18和瀘糯12均獲得200萬元的品種權轉讓費，創雜糧作物品種權轉讓經費的新高。瀘糯12號由四川省人民政府購買，無償提供種子企業使用，形成了“政府購買+企業繁育+項目推廣”產業發展模式，目標是打造四川釀造高粱生產基地。此外，四川省農業科學院高粱研究所定向為郎酒、瀘州老窖培育了國窖紅1號、郎糯紅19號，實行了訂單生產，并進行了大面積示范推廣，形成了“品種+產地+酒企+農戶”產業發展模式。在成果轉化政策的鼓勵和支持下，衍生出了一批以高粱生產經營為主業的種業公司，如黑龍江宏糧種業有限公司、農安縣億家農業開發有限公司都是在獲得了高粱新品種授權后注冊成立的專門經營高粱種子的種業公司并取得了較好業績。通過科研、市場、企業、產地等不斷融合發展，高粱品種的轉化發展取得突破，形成了高粱種業獨具特色的產業發展模式，為種業的發展探索了新途徑，也為其他種業的發展提供借鑒。

表3 2016年以來高粱品種登記情況

數據來源：中國種業大數據平臺

Data source: China seed industry big data platform

表4 高粱品種經營權轉讓情況

數據來源：國家谷子高粱產業技術體系統計 Data source: Statistics of national millet and sorghum industrial technology system

1.3 中國高粱產業和種業面臨的機遇與挑戰

1.3.1 中國高粱產業和種業發展機遇分析 “國民經濟和社會發展第十四個五年計劃”是中國實施鄉村振興戰略、健康中國戰略的關鍵時期，質量農業、生態農業、文化農業、功能農業是未來農業發展方向。近年來，釀造高粱、帚用高粱特色產業已成為主產區脫貧致富、鄉村振興的主導產業；為滿足鄉村振興對特色產業的需求，主產區地方政府紛紛立足本區域資源稟賦、產業基礎制定本區域特色產業發展規劃，出臺利好政策扶持培育特色優勢產業。高粱抗旱、耐澇、耐鹽堿、生物產量高，中國是鹽堿地大國，現有鹽堿地面積約為0.346億hm2[30]，在3%—5%的鹽堿地粒用高粱達6 t?hm-2，甜高粱生物量達到75 t?hm-2，鹽堿地發展高粱比較優勢明顯，發展潛力巨大。高粱在中國種植歷史悠久[31]，衍生出了燦爛的高粱文化和與之相關的酒文化，以高粱文化為特色的美麗鄉村建設已在主產區嶄露頭腳，未來以紅高粱文化、酒文化為主題的農村休閑旅游將成為三產融合發展的新亮點。高粱功能保健價值突出，高粱籽粒中富含多酚，特別是濃縮單寧，是減輕肥胖的天然抗氧化劑；高粱是功能食品的潛在來源，如抗氧化劑、酚類物質和降低膽固醇的蠟，可在保健食品業中發揮突出作用[7]。總之，“國民經濟和社會發展第十四個五年計劃”及未來幾年期間，中國高粱產業和種業處于重要的戰略機遇期，將在鄉村振興戰略和健康中國戰略中發揮獨特的作用。

1.3.2 中國高粱產業和種業面臨的挑戰分析 新時期，中國高粱產業和種業也面臨著多重挑戰。一是高粱多用途開發利用不足限制了產業和種業發展。理論上高粱用途廣泛，而且中國也培育出了用于飼料、能源、青貯等用途的高粱品種，但是目前中國高粱主要用于釀造，籽粒飼用和青貯飼用遠遠沒有開發出來，行業與科技沒有充分融合，限制了中國高粱產業和種業的發展。二是高粱品種權益保護有待提高。高粱實施登記品種以來，全國登記品種405個，而品種權授權只有20個，特別是常規高粱品種侵權比較嚴重，育種人品種權得不到有效保護，挫傷了育種積極性。三是原始創新不足限制突破性品種培育。高粱在種質表型精準鑒定、功能基因調控途徑解析、遺傳轉化、基因編輯育種等基礎研究方面較發達國家有較大差距；并且高粱基礎研究與應用研究和生產脫節，特別在新品種選育方面缺乏原始創新的支撐，限制了突破性品種培育。四是產業政策支撐不足導致國際競爭力不足。高粱在中國屬于小雜糧作物，長期以來得不到有效重視，產業政策碎片化，補貼政策體系不健全。美國高粱去除生產性經營成本和管理費用等總成本，高粱生產明顯是收不抵支處于虧本狀態，2011—2015年平均虧本215.17美元/hm2，由于美國農業補貼政策體系健全，在實施農業生產補貼、農業金融補貼等各種補貼政策后，美國高粱就凸顯出其價格優勢和競爭優勢[32]。中國高粱機械化水平較美國有一定差距，加之農業補貼政策不完善，導致中國高粱國際競爭力不足。如果美國、澳大利亞等國針對中國釀造市場選育高粱品種并大面積種植，將會對中國高粱產業造成像大豆產業一樣的沖擊。

2 高粱種業發展趨勢

2.1 國際高粱生產與種業發展現狀與形勢分析

中國高粱主要用于釀制白酒，2019年種植面積75萬hm2，居世界第12位，在主產國中單產最高，為4.8 t·hm-2，總產360萬t，居世界第7位（https://www.usda. gov/）。發達國家美國、澳大利亞主要培育不含單寧的粒用飼料品種，規模化生產技術領先；非洲、印度以食用和飼用為主，科研能力和產量水平較低。高粱種子可分為飼草高粱種子，粒用高粱種子和甜高粱種子，但以粒用高粱種子生產為主。非洲雖然占據世界高粱播種面積的58%，但其主要使用常規種。國際上的高粱種子公司主要進行雜交高粱種子生產。全球高粱種子公司主要包括埃德瓦塔（Advanta Seeds）、孟山都（Monsanto）、杜邦先鋒（Dupont Pioneer）、紐希得（NuSeed）、理查德森（Richardson）、科滿田（Chromatin）、阿爾塔（Alta）等，但市場集中度不高，排在前三位的埃德瓦塔、孟山都和杜邦先鋒占全球種子產量的16.82%。隨著高粱需求量的增加，未來高粱種子的生產量仍將繼續增加，預計到2024年，高粱種子的銷量將從430.01 t（2017年）增加到528.36 t（https://www.sohu.com/a/258364954_763925）。國外種子生產加工過程十分規范、自動化程度很高。從種子清選、包衣、包裝、裝箱等全過程均由電腦控制的自動化流程來完成，種子的質量得到了充分的保證。與國外大型種子公司相比，中國高粱種子生產的相關公司存在規模小，生產計劃性不強，質量不穩定，銷售網絡不健全，品種適宜種植區域不明確等問題，而且種子公司間存在低水平重復問題，同一品種可能由不同公司生產，造成種子過剩。國外一些公司在中國設有辦事處，進行種子試驗和推廣工作，國內公司與國外公司也有合作，如湖南隆平高科耕地修復技術有限公司從NexSteppe公司引進并進行品種登記及品種推廣（中國種業大數據平臺）。近年來，每年都有高粱種子進口，但數量不多，有些用于試驗，有些用于銷售。隨著市場的開發和國際化的加強，中國高粱種子產業的國際化步伐將加快。

2.2 未來生產與種業發展趨勢研判

“國民經濟和社會發展第十四個五年計劃”是中國高粱產業和種業發展的重要戰略機遇期，高粱生產與種業發展在中國農業高質量發展需求和帶動下，特色產業優勢將會更加明顯，是中國現代農業發展不可或缺的組成部分。一是新品種選育和種業由釀造為主向多用途轉變。為滿足鄉村振興戰略、健康中國戰略以及現代農業發展對高粱不同品種需求，高粱育種目標在繼續滿足高端白酒、高端食醋釀造需求的同時，開始向籽粒飼料用途、青貯飼料用途、能源用途、食用、帚用以及造紙業、板材業和色素業[33]轉變。二是針對企業釀造工藝需求，對不同適宜地理環境開展定向育種將成為趨勢。隨著人們消費水平的提高，高端白酒和高端食醋將向品種、產地、年份、品牌方向發展，對知名釀造企業的傳統品種進行改造以及定向培育適合當地環境的高粱品種將成為發展趨勢，釀造企業專門成立種業公司或是借助當地原有種業公司進行專業化良種繁育以及社會化服務將成為產業發展的主要模式。三是鹽堿地、休耕區、鐮刀彎區高粱種植呈現恢復性增長。在國家季節性休耕、農業供給側結構性改革以及特色產業扶持等政策下，在節水農業、營養導向型農業[34]和多功能農業發展需求下，將促進高粱種植面積在中國鹽堿地、休耕區、鐮刀彎區等區域恢復性增長。

3 中國高粱種業發展策略與未來的重點任務

3.1 中國高粱產業與種業發展的方向和目標

針對未來國民經濟和社會發展對高粱品種需求，充分挖掘和利用高粱抗旱、耐澇、耐鹽堿、糧飼兼用、功能成分突出、光合效率高等突出特點，構建基礎研究、應用研究、集成推廣三級研究體系，搭建科研、種業、新型經營主體產業化平臺，按照“培育一流科研團隊，構建一流創新平臺，創新一流科研成果，打造一流種子企業”目標，實現特色產業和特色種業融合發展。在科技創新方面，力爭在分子生物技術、優質專用新品種選育、標準化種子繁育技術、綠色高效生產技術、全程機械化技術、智能化信息化技術等方面取得突破，為產業和種業發展提供技術支撐。在產業組織模式方面，種業與主產區和龍頭企業結合，形成以種業為核心的科技創新、良種繁育、生產示范、產后加工產業發展模式。在產業發展方面，在注重釀造品種的同時，加大青貯飼用、籽粒飼用、帚用、食用、化工用等品種的開發力度，形成以釀造為主，產品多元化的格局，力爭打造以高粱特色種業為主的銷售額達億元級別的種業公司1—2家，銷售額達到5 000萬元的種子企業3—5家。

3.2 中國高粱種業發展路線

中國種子企業研發力量相對薄弱、資金投入不足、技術創新動力不足，特別是雜糧種子企業相比大作物種業更加不足[35]，目前中國高粱育種力量主要集中在農業科研院所。因此，中國高粱種業必須堅持差異化發展原則，立足高粱產業特色和種業基礎，建立適合中國高粱產業和種業發展的現代化種業創新體系、推廣體系和產業體系，構建科研院所、種業、推廣和產業一體化發展的種業產業鏈運行機制，以種業為核心上聯科研單位，下聯推廣部門和產后加工企業，實現高粱種業發展支撐產業發展的最終目標。科研單位針對產業發展需求開展多元化育種，或是受企業委托開展定向育種；品種經營權轉讓種子企業，由種子企業開展良種繁育和示范推廣；主產區新型經營主體或加工企業組織建設專用品種生產基地；最后優質原料提供加工企業開展產品開發，實現產業可持續發展（圖3）。

3.3 將來高粱產業和種業發展需攻克的重點任務

3.3.1 種質資源鑒定與種質創新 作物種質資源是農業科技原始創新、現代種業發展的物質基礎。針對高粱產業需求，廣泛收集、引進、整理國內外優異種質資源，構建高粱種質資源基因型鑒定和表型精準鑒定平臺和質量控制體系，發掘攜帶優異基因資源種質材料，篩選、創制具有抗除草劑、高淀粉、低單寧、抗蚜等目標性狀的關鍵育種材料提供育種利用。特別是抗除草劑材料的創制，是高粱育種和生產需要急迫攻克的。也可以預測，隨著EMS誘變、遺傳轉化和基因編輯等技術的快速常規化，創制出抗一種或多種除草劑的育種材料并實現抗除草劑品種的生產，只是個時間問題。

3.3.2 創新育種技術，構建現代高效育種平臺 借鑒大作物的育種經驗，研究高粱重要性狀形成的分子基礎，發掘功能基因和優異單倍型，開展基因編輯、標記輔助選擇、全基因組選擇、高效遺傳轉化等共性關鍵技術研究，以基因組學、分子生物學、系統生物學、合成生物學及計算生物學為基礎[36]，將多學科的發展與高粱育種相結合，構建高粱分子模塊育種平臺，大幅度提高育種效率，為培育突破性品種奠定基礎。

3.3.3 優質專用釀造及多元化高粱新品種選育 針對中國白酒、醋釀造產業需求，創新不同熟期、淀粉含量高、單寧含量適中、抗除草劑、適合機械化收獲的粳質親本系，培育淀粉含量高、綜合抗性好、適宜機械化作業、熟期多樣的釀造用粳高粱新品種；以適宜機械化為核心，常規技術與分子標記結合，進行糯質高粱親本系選育，培育總淀粉含量和支鏈淀粉含量雙高、單寧含量適中的糯高粱雜交種，為釀酒企業提供優質原料。創新高賴氨酸、高蛋白質、單寧含量低、適口性好、適合機械化作業等特異種質資源，選育不育系和恢復系，以粳質品種為主、糯質品種為輔，培育適合機械化作業的食用及飼料高粱新品種。選育含糖量高、抗倒性好、配合力強的甜高粱親本系，開展甜高粱、草高粱不同細胞質不育化選育技術創新，培育能源及青飼、青貯甜高粱和草高粱雜交種。針對帚用高粱產業化需求，創新抗病性、抗倒性兼優的育種材料，培育高產、抗逆性強的帚用高粱新品種，滿足帚用高粱產業需求。

3.3.4 登記品種DNA指紋鑒別和關鍵表型性狀數據庫構建 針對高粱品種權益保護急需加強需求，構建和完善高粱品種鑒別的SSR標記和SNP標記標準，形成行業或國家標準；以DUS測試標準和品種資源描述規范為基礎，構建高粱品種關鍵性狀登記規范；并以此為基礎，構建涵蓋所有登記品種的DNA指紋數據庫和關鍵性狀描述數據庫，為品種鑒別、品種權保護提供大數據支撐。

3.3.5 布局優化產業基地和制種基地 以企業為主體，以服務產業發展為原則，針對高粱產業特點、區域資源稟賦，在全國布局優化高粱產業基地和制種基地。以晝夜溫差大、秋季干燥少雨適合優良品種繁育的內蒙古自治區赤峰市、吉林省白城市、黑龍江省齊齊哈爾市、山西省晉中市、甘肅省平涼市、云南省曲靖市、貴州省仁懷市為主布局高粱良種繁育基地。以內蒙古自治區赤峰市、山西省長治市、河南省洛陽市、河北省衡水市為主重點建設華北地區高粱特色產業帶；以貴州省遵義市、四川省宜賓市為重點建設西南地區高粱特色產業帶；以黑龍江省齊齊哈爾市、吉林省白城市、遼寧省朝陽市為主重點建設東北地區高粱特色產業帶。科研、種業、龍頭企業、合作社、農戶緊密結合，在內蒙古自治區敖漢旗、吉林省通榆縣、內蒙巴林左旗、山西省沁縣、山西省汾陽市、四川省瀘州江陽區、貴州省仁懷市打造一批產業鏈完善、一二三產業融合發展、產業競爭力優勢突出的高粱特色產業專業縣，提高高粱特色產業在鄉村振興、農民增收、生態環保方面的貢獻度。

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Current Status and Future Prospective of Sorghum Production and Seed Industry in China

Li ShunGuo1, Liu Meng1, Liu Fei1, Zou JianQiu2, Lu XiaoChun2, Diao XianMin3

1Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences/Key Laboratory of Minor Cereal Crops of Hebei Province, Shijiazhuang 050035;2Sorghum Institute, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161;3Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Science, Beijing 100081

Sorghum is the fifth largest grain crop in the world and an important cereal crop in China. In the past 10 years since the launch of the industrial technology system, 277 breeding materials of dwarf, disease resistance, high amylopectin and low tannin have been identified and developed. The control genes of important traits of sorghum were cloned by using the whole genome association analysis of mutants and natural population. A total of 71 new varieties of sorghum for brewing were developed, which are suitable for mechanized operation and are resistant to dense dwarf stalks. The innovation and integration are suitable for light and simple cultivation techniques of sorghum in different regions. The planting area of sorghum increased by 26.8%, the total yield increased by 93.5%, and the yield per unit area increased by 52.7%. Driven by the transformation and upgrading of high-end liquor, with Moutai, Wuliangye Liquor, Fen Liquor and other well-known liquor enterprises as the core, the sorghum characteristic industry development mode of “brand + variety + origin + farmer” has been formed and remarkable income increasing effect has been achieved. Industrial development has boosted the protection and transfer of sorghum variety rights, and the joint breeding and industrial development oriented to the needs of industry and enterprises have promoted the steady development of sorghum seed enterprises. In the context of the new era of rural revitalization strategy and healthy China strategy, the characteristics of sorghum, such as drought resistance, flood resistance, salt and alkali resistance, combined use of grain and forage, and high light efficiency, have brought new opportunities to the development of sorghum industry and seed industry in China. At the same time, China's sorghum industry and seed industry are also facing many challenges, such as insufficient multi-use development, insufficient protection of seed right, insufficient ability of original innovation and insufficient support of industrial policies. In the future, the breeding of new sorghum varieties and the seed industry in China will be transformed from brewing to multi-use. Targeted breeding will be carried out in different suitable geographical environments according to the brewing process requirements of enterprises, and the sorghum planting in saline-alkali land, fallow areas and sickle-shaped areas will show a restorative growth. It is the future development goal of China's sorghum seed industry to establish a modern seed industry innovation system, promotion system and industrial system suitable for the development of China's sorghum industry and seed industry, and to build a seed industry chain operation mechanism that integrates the development of research institutes, seed enterprises, promotion departments and postpartum processing enterprises. In the future, the key task of sorghum seed industry and industry in China is to create key breeding materials with herbicide resistance, high starch, low tannin resistance, aphid resistance and other target traits. Carry out research on key technologies such as gene editing, marker assisted selection, whole genome selection, and efficient genetic transformation to build a modern and efficient breeding platform; select new varieties of sorghum for high-quality and special brewing, feed, forage, energy, broom use, etc.; establish databases for DNA fingerprint identification and key phenotypic traits of registered varieties; and lay out according to the ecological characteristics, resource endowment and layout of sorghum production areas optimize the industrial base and seed production base.

sorghum; production; seed industry; development status; future prospective

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.03.002

2020-04-01；

2020-05-28

國家現代農業產業技術體系專項（CARS-06-13.5-A33）

李順國，E-mail：lishunguo76@163.com。通信作者刁現民，E-mail：diaoxianmin@caas.cn

（責任編輯 李莉）