姚瑞枫 刘梦麒 黄锐

种子是农业的“芯片”。习近平总书记强调,“农业现代化,种子是基础,必须把民族种业搞上去”。发展优质高产高抗和环境友好型新品种,对于国家粮食安全和乡村振兴具有重要意义。

湖南是“种业大省”,拥有农作物种质资源3万余份,聚集了以8位院士为代表的4000多位种业科研人员,建有农业相关国家及省部级创新平台39个,掌握水稻、油菜、辣椒、鱼类、油茶杂交和遗传育种等国际领先的关键技术,水稻、玉米等商业化育种国内第一,拥有种业企业400余家、国家级“育繁推一体化”种业企业7家(包括中国唯一进入全球前十的种子公司),正在向“种业强省”迈进。

与此同时,湖南种业发展也面临现实问题:一是种质资源丰富,但对其挖掘、保护和利用不够,依然存在家底不清、质量不高、创新利用滞后等现象;二是现有育种方式以田间管理为主,需要大量具有一定技术和文化水平的劳动力,人工成本高昂,且操作标准化程度低,无法满足未来高通量大面积育种试验需要;三是种业品种选育主体为科研单位、种子繁殖主体为企业、推广销售主体为乡镇农技站,各环节相互分离,各主体间联系薄弱,造成种业主体规模小、竞争力弱。随着种业振兴国家战略的实施,湖南种业发展迎来新机遇新挑战,我省应加快建设岳麓山种业创新中心、岳麓山实验室,打造“中国种业硅谷”,抢抓种业科技革命先机,抢占国际种业发展制高点。

建立种业大数据中心,开展智能育种

种业发展已从“农家育种—杂交育种—分子育种”进入“生物技术+人工智能+大数据信息技术”育种的“4.0时代”。国际种业巨头建立了面向全球的种质资源数据库,对海量种质资源进行鉴定并用于智能育种。因此,通过建立自主可控的种业大数据中心发展智能育种,是打造“种业硅谷”的核心抓手。

一是聚焦全球动物、植物和微生物三大种业,建立表型性状、多生命组学、生长环境、文献专利、产业情报等种业信息大数据库;二是开发和部署生物种业并行算法(库),支撑大规模资源挖掘与鉴定、重要性状形成的分子机理解析等生物育种研究;三是建立种质表型性状与基因的关联知识库,开展优良性状相关基因的功能研究,建立种质优良表型性状、育种相关指标、种质孵育最优环境的预测模型,并根据个性化需求智能定制最优种质资源配组,实现智能、高效、定向培育新品种。

研发智能种业装备,推进育种自动化标准化

面对未来高通量大面积育种试验,通过机器替代人工及强化智能化改造提高育种作业机械化、自动化和信息化水平,是种业产业现代化发展的必由之路。应融合新一代信息技术、机器人技术与生物技术,针对育种研发、育种试验和商业化育种过程中的人工作业,加快研制动物、植物、微生物种业机器人与自动化装备。

一是针对育种环境复杂多变及作业柔性要求高等问题,研制定制化育种机器人,构建一套集育种数据采集与自主导航于一体的种业机器人系统;二是针对我国自动化表型采集设备主要依赖进口等问题,研制国产种业光谱分析仪,攻克基于3D视觉与高光谱的表型识别技术,实现育种过程生长发育状态和生长环境信息监测的自动化;三是针对雾、雨、风等恶劣气候与复杂育种场地,基于人机协作的远程精准作业与多机协同作业控制技术,开发具有智能控制系统的种业机器人;四是针对人工育种效率低、劳动强度大与作业粗糙等问题,开发精准定时定量播种、施肥与采收等大规模育种作业机器人。

构建种业全产业链,打造国家级种业产业集群

面对国际种业的强势竞争,打好种业翻身仗,必须以“育繁推一体化”、跨界融合为导向,通过“产学研用”深度结合,加快完善现代种业全产业链,整合种业创新链和产业链上的主体,实现种业企业强强联合、优势互补、资源聚集,形成布局合理、各具特色的种业产业集群。

一是鼓励种业与科研机构开展农作物和畜禽育种联合攻关,加强基础性前沿性研究,升级换代更多本土品种;二是基于种质资源数据库,根据目标种植养殖区域的卫星遥感图像以及气候、土壤、地形、耕作制度等信息,进行多元信息融合,开发种植养殖环境定制化供种系统,打通良种进村入户的“最后一公里”;三是搭建种子、化肥、农药、饲料、种植养殖装备等全球种业产业交易平台,搭建众包研发、联合采购、网络化耕种、电子商务、检验检测、供应链协同、呼叫中心、行业数据知识库等种业公共服务平台,为种业全产业链协同发展和信息互联共享提供良好服务支撑。

(作者分别系湖南大学生物学院院长助理、生命科学系主任,教授,博士生导师;湖南大学产业发展研究中心主任,工商管理学院副教授,博士生导师;湖南省中国特色社会主义理论体系研究中心湖南大学基地特约研究员)


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