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小小种子,大大能量——全国政协第17场“委员科学讲堂”小记
悠悠万事,吃饭为大。只有攥紧中国种子,才能端稳中国饭碗,“米袋子”“菜篮子”“果盘子”才能安全无忧。
4月27日,中国农业大学生命科学研究中心学术报告厅,全国政协常委、崖州湾国家实验室主任、中国科学院院士李家洋从育种技术发展历程讲起,让在场听众读懂了一粒种子关系国计民生的千钧分量。
种子的“进化”史
在漫长的农业历史中,作物育种技术经历了数次科技革命与世代更替。
在缺乏生物遗传学知识的时代,人们只能依靠肉眼观察和经验,对野生植物进行驯化以及繁种。“野生稻匍匐生长、籽粒易脱落,经过上万年的驯化和筛选,我们得到了便于密植和产量高的栽培稻,让水稻从野草变成了支撑人类文明的主粮作物。”李家洋以水稻为例,复盘了作物从野生到栽培的育种1.0时代。
随着文明的发展,人类不再局限于驯化,开启了跨区域引种的探索。占城稻、玉米、番薯的引入,打破了作物的地理边界,深刻影响了历史上的人口与社会发展。
在驯化和引种的基础上,人们开始尝试主动创造变异。诱变和杂交技术的结合,催生了第三次农业革命,解决了数十亿人的温饱问题。这场由育种技术驱动的“绿色革命”,也让人们看到了遗传育种技术对全球粮食安全的决定性作用。
分子生物学的发展,推动育种进入了定向改良的3.0时代。“靠基因定品种”的分子育种技术解决了传统育种“靠天吃饭、靠嘴尝味”的痛点,精准还原出人们熟悉的老味道。
“像设计产品一样,我们能够按照需求‘设计’种子,实现精准定制。”李家洋提出的分子设计育种理念,开启了定制化育种的4.0时代,让我们真正从 “被动筛选”走向了“主动设计”。
打造农业“中国芯”
从1978年到2024年,我国粮食总产量和单产实现了同步、稳步的增长。这背后,正是杂交育种、分子育种等一系列育种理论创新和技术的持续突破。
上世纪60年代,一场以高产良种为核心的“绿色革命”在全球兴起。“改良后的矮秆品种,抗倒伏能力大幅提升,让小麦、水稻等主粮作物的产量潜力被彻底释放。”李家洋直言,这场“绿色革命”直接缓解了全球粮食危机,也奠定了我国后续粮食增产的重要基础。
如果说矮化育种实现了水稻产量的第一次跨越,那么袁隆平院士开创的杂交稻技术,则通过杂种优势,实现了水稻产量第二次飞跃。
在小麦育种领域,李振声院士培育的“小偃”系列品种,成功融合了普通小麦的高产特性与优异抗病能力,开创了我国小麦远缘杂交育种的先河。
2002年,水稻基因组实现全球首个主要农作物精准测序;2003年,首个控制水稻分蘖的基因 MOC1被克隆,2010年,控制水稻理想株型的关键基因被成功克隆……我国基因组学研究的突破,让分子育种从理论走向实践。
“我们团队培育的‘中科发’系列新品种,在产量、品质、抗性和经济效益等方面实现了全方位突破。”李家洋说,分子设计育种已经转化为实实在在的科技兴农成果。
除此以外,我国在多个育种前沿领域取得重大进展:创制出对白粉病具有广谱抗性的小麦材料、开发出Cas蛋白工具等拥有自主产权的基因编辑底盘工具、培育出四倍体水稻新作物……为打造农业“中国芯”提供了强有力的技术支撑。
迈向“智能”育种
“还不够。”李家洋认为,现有的作物品种虽然经过了精准设计,但往往是静态的,难以适应未来气候变化的挑战,我们需要更“聪明”的种子。
想象一下,一株水稻内部安装了精密的“生物传感器”和“智能开关”。当病菌入侵,免疫系统瞬间激活;病害消除后,又能迅速“休战”。
“平时关闭,需时打开。这种‘按需表达’的机制才更加智能。”李家洋描绘出“育种5.0”时代的图景。
在他看来,育种5.0的鲜明特征是智能,既包括智能品种,还涵盖智能培育。要培育出“聪明”的种子,光靠生物技术还不够,必须融合信息技术和人工智能。
人工智能技术可以处理海量数据,以前改良一个性状可能需要十几年,现在通过人工智能辅助设计,周期能缩短到几年。“以前我们在田里选种子,现在是在计算机上‘算’种子。”李家洋说,人工智能成了育种科学家的“超级导航”。
当然,通往“育种5.0”的道路并非坦途。李家洋坦言,目前仍面临诸多挑战:不同作物的生长模式差异巨大,基础研究还需深入;海量的基因型与表型数据尚待积累和标准化;跨领域的复合型人才依然紧缺。
“这是一个需要长期投入的过程。”李家洋鼓励在座的农大学生,“这也需要同学们的共同努力。”
互动环节,大家频频举手提问——“对于即将投入种业科研的年轻人有什么建议?”“传统育种如何与分子育种高效精准的特点互补结合?”“未来在生物育种的哪些领域可能会率先使用机器人替代人工?”
面对大家的提问,李家洋一一耐心解答。一位农大学生激动地分享体会:“李家洋院士的讲座深入浅出,让我对我们的种业科技发展有了新的认识,真是受益匪浅。”
走出会场,夕阳的余晖洒在每个人身上,映照着他们眼中闪烁的光芒——那不仅是对科学的向往,更是对守护大国粮仓的坚定信念。
从一粒种子到万家粮仓,科学的力量正在这片土地上生根发芽,茁壮成长。
编辑:周佳佳

