12月22日中科院发布：种子精准设计与创造系列科研成果

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假如跟你讲，有着可以少施百分之三十的化肥，然而产量却不会降低的水稻，还有自带“免疫盾牌”，能够大幅削减农药使用量的小麦，甚至连鱼肉里头那令人厌烦的小刺都有可能不见——这般听起来，是不是仿若农业的“科幻小说”呢？

但这实实在在是中国科学家所交出的现实方面的答卷。12月22日这天，中国科学院于北京举办了A类先导专项“种子精准设计与创造”（以下简称为种子专项）的系列科研成果新闻发布会，十分系统地展示了专项凭借创建精准设计育种新范式，在打造种业振兴的“中国芯”这一方面所取得的系列突破。

由种子专项首席科学家、中国科学院院士李家洋介绍，经过六年攻关，专项取得，覆盖理论、技术、产品的全链条体系化突破，实现了“三新”，即新理论、新技术、新产品 。

六年攻关，实现全链条突破

据介绍，种子专项在2019年11月启动，朝着我国新时期粮食安全、生态安全的方向，鉴于农业供给侧改革的重大战略需求，中国科学院联合30家具有明显优势的本院内外机构，共同开展协同攻关，将重点放在水稻、小麦这些主要农作物以及鱼等动物上，把达成“一增二减”作为核心目标，也就是增产提质、还要在减上下功夫，减投提效、并且减损促稳，最终要实现精准创造这样的动植物品种，增产幅度在10%至20%，减投幅度在15%至20%，减损幅度在15%至20%。

李家洋称，历经六年时间，种子专项找出了一批具备高产优质、存在氮高效利用、拥有抗逆抗病等特性的关键基因以及调控网络，达成了基因组精准编辑、四倍体野生稻快速从头驯化等方面的核心技术创新，培育出了37个“一增二减”先导型品种，累计推广面积达1448万亩的先导型作物新品种，收获了显著的社会经济效益，荣获“中国十大科技进展新闻”等多项荣誉，切实发挥出了战略先导专项的引领作用。

中国科学院可持续发展科技研究局局长薛强称，未来这场对于种业科技制高点的抢占胜利标志，不能仅看我们有没有“备份”的种源，还要看我们有没有构建起自主的，且具有引领性的种业科学体系以及创新生态，要培育出更高产的，更营养的，更节水的，更抗灾的“智慧种子”，以便为早日达成种业科技高水平自立自强，建设农业强国奉献力量，为全球粮食安全以及农业可持续发展提供“中国方案”。

硬核突破，让种子拥有“智慧”

在面对化肥过量这一农业“痛点”时，在面对病虫害频发这一农业“痛点”时，在面对资源约束趋紧这一农业“痛点”时，种子专项的科学家们，以“精准设计”当作路径，找到了破局的关键“钥匙“，在新理论维度取得多项“硬核”突破，在新技术维度取得多项“硬核”突破，在新产品维度取得多项“硬核”突破，让种子能够“更智慧”地应对现有挑战。

来自中国科学院的院士，身为植物研究所研究员的种康，介绍了两项直接撞击农业生产痛点之处的理论突破，其中一项是让水稻在减少肥料使用量的情况下却不降低产量，种康讲述，研究团队克隆出了氮高效基因，使得水稻在氮肥减少百分之二十至百分之三十的状况下产量维持稳定，为破解化肥过度使用这一难题提供了“基因钥匙”，对达成水稻“绿色革命”有帮助 。

其二是为小麦附设“免疫盾牌”。种康称，针对白粉病、赤霉病等农业“杀手”，研究团队不但发掘出我国地方品种特有的、广谱抗白粉病且兼具麦瘟病抗性的Pm24基因，还依靠新型赤霉病抗病模块成功培育出抗赤霉病的高产小麦新品种“中科166”，致使农药用量显著降低，推广面积将近150万亩，稳固了主粮安全“防护网”。

要是讲基因属于生命的代码，那么中国科学家不但得拿到开启代码的“钥匙”，而且要变为出色的“程序员”。

高彩霞团队，此团队隶属于中国科学院遗传与发育生物学研究所，且为研究员身份，其自主研发了多重基因组编辑技术，凭借该技术一举打破了“抗病不高产”这一育种魔咒，进而创制出了新种质，此新种质的小麦既具备抗白粉病的特性又有着高产的特点。在2024年，这项成果拿到了我国首个口粮作物基因编辑生产应用安全证书，这安全证书既是通行证，更是里程碑。

李家洋团队有另一项技术，这项技术开辟了全新的育种路径，其团队首次提出并实践了异源四倍体野生稻快速从头驯化的新路径，他们如同“农业工程师”一般，从零开始改造野生稻，攻克了野生稻遗传转化及重重困难像基因组注释等难关，成功创制出新型四倍体水稻材料，此材料被国际同行赞誉“启动了人类农业新文明”，为全球粮食安全提供了前瞻战略性技术储备 。

能够看到精准设计振兴种业的力量，在不同产业当中，源于从农田到饭桌，是发自于从种植的作物转为水生生物的产业变化 。

在我国大豆进口量非常大，而生产力又不足这样的难题面前，研究团队绘制出了处于全球领先地位的大豆图形结构泛基因组图谱，还开发了多维组学数据库，通过精准聚合优良性状，最终成功培育出了“科豆”“东生”系列等众多（10个）高产高营养的大豆新品种。

专项引领了“水产”设计育种的新浪潮，中国科学院院士、中国科学院水生生物研究所研究员桂建芳团队首次提出“双三倍体”概念，创建了基于生殖方式转换的设计育种技术体系，培育出具有高产、抗病、节粮三大优势性状的异育银鲫“中科6号”候选新品系，相较于底盘品种异育银鲫“中科3号”，“中科6号”生长速度平均提升25.0%，养殖存活率平均提升66.5%，饲料效率平均提升20.1%。

值得一提的是，桂建芳团队有这样的举措，把“非减数融合”生殖跟基因编辑相互结合起来，从而创建育性可控设计育种技术体系，并且创制出一种鲫鱼，这种鲫鱼可用于养殖，它既不长那些令人厌烦的“小刺”，也就是天生没有肌间刺，同时又不育，这意味着其食用体验有望得到明显改善。

从“跟跑”到“领跑”，迈向种业强国

对此，李家洋表示，种子专项，作为中国科学院A类先导专项，始终践行着“目标清、可考核、用得上、有影响”的十二字要求 .

李家洋所带领的团队去研发了 “中科发” 系列水稻新品种呀，这是对从理论到产业的贯通之力做的生动诠释呢。针对我国东北稻区的重大需求，针对我国南方双季稻区的特别需要情况去开展研究，研究团队借着 “分子设计育种” 的理念，精准聚合了粒型优良基因，精准聚合了产量有益基因，精准召集了抗病相关众多基因，精准聚集了抗倒伏有用基因元素，精准汇聚了耐盐碱等一系列优良基因，培育出来的 “中科发” 系列水稻已然成为 “明星品种” 啦。

于东北稻区，“中科发5号”相较当地主栽优质品种增产幅度超过20%，于盐碱地亩产冲破600公斤，并且荣获全国优质稻食味品质鉴评金奖，在2024年跃居全国常规水稻推广面积第五位；在南方稻区，“中科发早粳1号”达成我国双季早粳稻品种“无这一情况的间断”，把优质新米上市期事先安排提前2至3个月，使得老百姓能够更早品尝到当年产出的新米。

曾经有那么一段时间，育种依靠的是经验，还有运气以及一次次的等待，传统育种工作者就好像是在黑暗当中进行摸索，不清楚哪一个基因控制哪一种性状，仅仅能够借助一代代的杂交选育，周期长达八到十年，并且很难有突破性的进展，然而在今天，于中国科学家的手中，育种已经转变成为了一门能够预测、可以编程、能够定制的精密科学。

引发这场变革的关键动力，恰是分子设计育种理念的问世以及付诸实践。2013年8月，中国科学院开动战略性先导科技专项“分子模块设计育种创新体系”，从而掀起了一场育种方面的革命。此专项所倡导的“分子设计”育种理念，促使中国育种由“经验”迈向“设计”，还把中国的育种技术理念推进到了世界前沿领域，进而荣获国家自然科学奖一等奖。

处于新阶段的种子专项，是“分子模块设计育种创新体系”，这使得我国在精准设计育种领域构建起自主可控的完整技术体系，进而步入从“跟跑”转为“并跑”，再跃至部分“领跑”的新阶段。该专项成功施行，是面向国家重大需求，发挥新型举国体制优势，抢占农业科技制高点的成功实践，为我国从种业大国迈向种业强国奠定了坚实科技基础。