智慧育种时代我国种业科技创新发展的问题思考

种业是国家战略性、基础性核心产业，种业安全是粮食安全的重要前提。全球种业科技已进入“生物技术+人工智能+大数据信息技术”的智慧育种时代，即通过模拟作物生长气候、土壤以及生长周期等信息实现智能育种决策，而我国尚处于起步阶段。在国际政治经济环境复杂多变的形势下，找准我国种业科技创新发展的核心问题、抢占国际种业科技战略制高点，是确保国内粮食安全和“打好种业翻身仗”的重要基础。

一、我国种业科技发展现状

（一）基础研究各环节已初步形成体系

我国已建立种质资源收集、保护和鉴定体系，存量居全球前列。种业基础研究是种业科技创新的源头，其核心是种质资源研究。种质资源收集与保护方面，我国已建立了以长期库为核心，以1座复份库、10座中期库、43个种质圃为支撑，206个原生境保护点为补充，以及与国家基因库相结合的农作物种质资源保护体系；初步形成了以173个保种场、24个保护区原产地活体保护为主，以8个基因库遗传材料保护为辅的畜禽遗传资源保护体系。根据《2022中国农业农村发展趋势报告》，到2021年初， 国家农作物种质资源库的种质资源存量超过52万份，居全球第二位，仅次于美国。精准鉴定方面，我国已建立了表型与基因型相结合的种质资源鉴定评价体系，包括植物新品种测试中心及其27个分中心，水稻、玉米、小麦等作物1万多个品种的DNA指纹数据库以及35种作物的分子鉴定技术标准，利用多样化的地方品种和野生近缘种中的优异特性，筛选出一批高产、优质和抗逆性强的种质资源。

（二）育种技术正向数字化发展

我国杂交育种技术处于全球领先水平，育种技术正处于由杂交育种向分子育种的过渡阶段，智慧育种技术突破和平台建设正在起步阶段。杂交育种方面，我国在杂交小麦、水稻及一些特有品种的育种技术具有优势，水稻、小麦两大口粮作物品种完全自给；杂种优势利用、远缘杂交、植物染色体杂交、诱变等技术不断突破，培育了十字花科蔬菜、粮油植物等多个新品种，部分品种如超级稻、高产杂交玉米和优质专用小麦等已得到产业化应用。分子育种方面，分子标记选择和聚合育种技术体系刚刚起步，转基因及基因编辑技术正处于完善阶段。智慧育种方面，中国农业科学院正与阿里巴巴公司合作共同推进“智慧育种”公共服务平台建设，隆平高科公司于2021年与华为云合作构建隆平高科大数据底座平台；近年来，我国智慧育种技术不断取得新突破，例如，根据科技部消息，2022年，我国科学家综合利用机器学习和生物大数据，开发出了一套以“目标导向的优选技术” 命名的智能多性状育种技术，相比于常规杂交育种，大大降低了工作量，并能促进我国玉米品种实现0.75%～8.66%的增产。

（三）产业化应用基本保障用种安全

我国新品种科研转化水平不断提升，基本实现了用种安全，产业化市场集中度逐渐增大。目前，我国良种对粮食作物、蔬菜作物和畜牧业发展的贡献率分别达到45%、40%和40%，其中，主粮新品种如水稻、小麦和玉米的增产贡献率分别为45.9%、30%和47.3%。种业专业化生产可保障全国70%以上农作物用种需求、75%畜禽用种需求和40%的水产苗种需求。其中，农作物良种覆盖率高于96%，自主选育品种的种植面积比重为95%以上，水稻、小麦两大口粮作物品种完全自给，粮食用种安全基本得到保障。我国已认定216个国家级制种基地，覆盖粮棉油糖果菜茶等重要农作物，促进了国家良种质量与数量的大幅提升。截至2023年初，我国市值超过100亿以上的种业企业（以下简称种企）有7家，分别为大北农、北大荒、隆平高科、登海种业、苏垦农发、农发种业和荃银高科。其中隆平高科公司自2017年已进入全球种业前十位，2020年其研发投入占营业收入比重为10.5%，与全球营业收入最大的种企拜尔（孟山都）公司比重相当。

二、我国种业科技发展与世界前沿的差距

相比于国际种业科技前沿，当前我国在基础研究、育种技术研发和产业化应用方面与发达国家还存在较大差距，这对我国实现农业现代化、加快建设农业强国的战略目标产生了较大阻碍。

（一）种质资源多样性不高、精准鉴定数量不足

我国种质资源的多样性以及基因形状精准鉴定与发达国家还有较大差距，部分高附加值新兴种源高度依赖进口，而本土种源存在消失风险。例如，我国国家农作物种质资源库中，国外种源比例为24%，相当于美国的三分之一。我国高通量、无损、高精度的种子检测平台较少，在保存的52万份农作物种质资源中，完成精准鉴定的不到1.5万份，其中，现存玉米种质资源经过重要农艺性状鉴定的份额为10%。尽管我国农作物种子年进口量占国内用种总量比重较小，约为0.1%，但部分中高端蔬菜种子如甜椒、耐储番茄等对外依存度高于50%。种畜种禽如白羽肉鸡和高质量核心种猪品种的对外依存度很高，而本土猪种只剩下2%左右，例如火腿专用猪种“两头乌”一度濒临灭绝。

（二）核心育种技术突破性成果偏少

我国杂交育种新品种多而不优，分子育种和智慧育种科研成果数量与发达国家差距较大。我国推广面积在前十位的两系杂交稻品种中，实质性派生品种居多，突破性品种较少。根据农业农村部数据，在4994个申请保护的水稻品种中，存在实质性派生关系的占55%，检测的3208个申请保护的玉米品种存在实质性派生关系的占34%。web of science核心合集中的学术论文和专利数据显示，截至2021年初，我国在分子育种领域已发表高被引文献403篇，接近美国的一半，核心专利申请量为461项，仅为美国发文量的8%；智慧育种领域的高被引文献发表量为83篇，相当于美国的三分之一，核心专利申请量为171项，相当于美国的3%，占全球比重仅为2%。

（三）产业链上下游衔接不畅

我国的“育繁推”一体化尚未成熟，种业产业化国际竞争力偏弱，部分核心技术的自主创新水平落后于美国。与发达国家以跨国种企为主体、以市场需求为导向的商业化育种体系不同，我国的种业研发主体为科研院所和高校，种企研发规模小、主要业务为种子繁育与推广，而科研机构的公益性与种企的市场化导向之间的差异很容易导致育种研发成果与市场需求不匹配。我国产业化应用中的大部分新品种为自交品种，杂交品种在商业化生产中使用比例较低，分子育种技术尚未得到产业化应用，单倍体育种技术距离实际应用还有较大距离。相比之下，美国是全球基因编辑作物产业化最领先的国家，全球应用转基因作物的国家中，美国的转基因作物种植面积最大，包括玉米、大豆、棉花等，这三种作物的平均应用率达到95%。尽管我国在全球生物技术育种领域处于优势地位，但多为对原始基因编辑技术的改进与延伸，原创性不足。例如，基因编辑技术中的突破性原创技术为CROSPR/Cas，其专利权人为欧德森-柏若德斯大学和科迪华公司，我国在产业化应用中或将面临“卡脖子”风险。

三、我国种业科技发展滞后的体制机制障碍

我国种业科技在战略布局、激励机制和标准法规等方面的体制机制障碍，是导致我国种业科技创新发展在基础研究、育种技术和产业化应用等领域与世界前沿形成差距的深层原因。

（一）种业科技研发布局亟须调整

现阶段，我国种业科技研发布局分散，科企资源配置不均。当前以科研机构为主导、以种企研发部门为补充的育种研发体系与市场需求关联不足，不利于种业产业链的快速发展。由于缺乏统一布局，不同科研机构之间、科研机构与种企之间的研发内容存在交叉或重复，缺乏统一的信息共享平台。我国种企普遍规模小、集中度低、研发部门偏少、研发能力不足，参与国家农业科技项目和重点专项的机会少，种质资源、育种技术和人员等研发要素主要分布在科研院所和高校，向种企流动机制不畅。

（二）科技创新激励机制有待完善

资金投入、人力资源、基础设施、考核评价体系等方面的激励机制不健全，制约种业科技创新发展。资金投入方面，我国科研院所和高校的育种研发主要由国家财政支持，基础研究经费中的稳定性经费配比偏低，与美国、德国等国家有较大差距；种企研发部门主要依靠企业营业收入支持，由于我国种企普遍规模偏小，形成全球化种业产业链的企业不多，且育种研发成功率低、周期长，仅依靠企业自身收益难以长效稳定地支撑研发成本，这导致企业育种研发积极性不高，影响我国种业研发力量多元化。人力资源方面，育种研发课题组承担从种质资源收集到品种组合所有环节，这导致对基础研究的投入不足和研发效率较低。基础设施方面，我国育种研发自主创新基础设施不足，相关的高端仪器设备、试剂耗材、软件程序等进口依赖度很高。考核评价体系方面，传统科研评价标准注重科研成果的学术价值和先进性，与产业化应用和市场需求脱节，不能充分调动种业创新积极性。利益分配方面，科研机构与种企合作时的股权确认和科研成果归属难以厘清。

（三）标准规范和法律法规存在空白

2022年3月起，我国开始实施新修订的《中华人民共和国种子法》，加大了对植物新品种的保护力度，包括扩大品种权的保护范围和保护环节、规定实质性派生品种（EDV）制度、提高了惩罚性赔偿的最高倍数和法定赔偿的最高限额，为遏制种业侵权行为、促进引进国外优异种质资源、优良品种以及原创性育种技术提供了重要保障。部分领域在法律实施层面还存在薄弱环节，对保障种业科技创新主体的合法权益产生风险隐患。例如，种质资源保护方面，缺乏种质资源收集与保护等基础研究领域相关法规。精准鉴定方面，尚未建立市场认可的多元化品种鉴定试验及DUS测试体系，品种登记的后续评价机制也缺乏行业规范；对于作物的EDV鉴定相关技术支撑与标准规范还有待完善。育种技术方面，尚未形成常规品种及杂交种制种行业标准和技术规范，部分公司自行制定的标准极易扰乱市场；基因编辑等育种技术的监管存在定义不明确、法规不完善的问题。科研成果转化方面，面临知识产权归属问题中有关归属单位与个人之间的比例划分标准不明确。

四、加快我国种业科技创新发展的对策建议

（一）统筹谋划科企并进的种业科技创新联合体系，支持龙头种企做大做强做优

当前我国种业科技研发力量比较薄弱，育种研发作为种业产业链的关键环节，需要集聚各方力量，利用新型举国体制，全面构建种业科技创新联合体系，强化种业技术突破和成果转化能力。一方面，完善“产学研”种业创新运行机制，推进种业产业链上下游紧密衔接，强化种业科技创新成果的产业化应用；另一方面，打造种业龙头企业，加强关键技术科企联合攻关。通过构建信息共享平台、税收优惠，以及完善创新要素流动机制和重点科技项目审批机制，扶持一批种业创新潜力较大的“育繁推”一体化企业积极参与核心技术联合攻关。支持强化龙头种企全球产业链布局，加强关键研发技术突破，提升我国种业科技国际竞争力。

（二）强化种业科技基础研究，激发育种技术创新活力

加大对种业基础研究的支持力度，对种质资源收集与保护、精准鉴定等实施长期稳定资金投入。加强部门协同，强化对濒危种质资源、自然保护区、海洋以及太空创制的种质资源的保护与利用；深入推进农业“走出去”战略，积极引进国外优异种质资源，增大种质资源收集与保护规模，提升种质资源库的国际竞争力。建立完善种质资源共享平台，定期监测和纠错，确保种质资源信息完整、可靠。强化基础设施建设，大力支持相关仪器设备自主研发，推动建设数字化、智能化的种质资源精准鉴定平台；加大对精准鉴定技术创新的投入，发挥信息技术、大数据技术等交叉学科在种业基础研究中的优势作用。

设立种业科技创新探索性研究专项，财政资金适度向原创性科研活动倾斜；设立重大专项奖励制度，提高种业科技研发人员的创新积极性。优化考核评价机制，在注重研究成果的学术价值和先进性的基础上，将人才、技术、科研成果等创新要素向企业流动的情况纳入考核机制，引导科研机构以市场化为导向积极研发突破性新品种。建立健全成果转化收益分配机制，科研成果在产业化应用中的商业回报适度向研发人员倾斜，激发种业科技研发人员的创新积极性。

（三）完善行业标准和技术规范，加强知识产权法治体系建设

种质资源保护方面，定期实行种质资源普查，建立健全种质资源收集、保护与鉴定等基础研究领域相关法规。精准鉴定方面，建立健全EDV鉴定与复审制度，通过组建专家智库和专家评委会，完善相关行业标准和行业规范，确保制度的客观性与公正性；建立健全新品种精准鉴定行业标准和品种登记的后续评价机制。育种技术创新与产业化应用方面，完善基因编辑等分子育种技术相关监管政策和法律法规，明确不同育种技术使用范围和标准，制定其在产业化应用中的行业规范。科技成果转化方面，完善种业知识产权利益分享机制，划定产权归属比例标准，保障原始品种权人的合法权益。