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“十三五”国家重点研发计划“七大农作物育种”重点专项管理经验与科技创新进展

2021-12-08魏珣孙康泰刘宏波姚志鹏葛毅强邓小明

中国农业科技导报 2021年11期
关键词:十三五专项科技

魏珣, 孙康泰, 刘宏波, 姚志鹏, 葛毅强, 邓小明

(1.北京科技大学生物与农业研究中心, 北京 100083; 2.中国农村技术开发中心, 北京 100045; 3.浙江农林大学现代农学院, 杭州 311300; 4.山东滨州国家农业科技园区管理服务中心, 山东 滨洲 256600)

农作物种业是发展现代农业的核心和“芯片”,是保障国家粮食安全和应对重大国际风险挑战的战略基础,2021年中央经济工作会议以及中央一号文件强调坚决打赢种业翻身仗[1]。为统筹推进生物育种领域的基础研究、前沿技术、重大品种和产业发展,“十三五”期间国家重点研发计划部署了“七大农作物育种”重点专项(以下简称“育种专项”),是现代农业技术领域11个专项中唯一一个生物种业领域专项,对于引领育种科技发展方向,保障我国种业安全和粮食安全具有重要意义。在管理方面,中国农村技术开发中心(以下简称“农村中心”)作为专业机构,在“对任务目标负责”和“切实减轻科研人员负担”的双重要求下,建立了一套突出成果导向的新型绩效管理模式,“育种专项”充分实现了试点专项“打样”和“走通流程”的目标。本文从管理和技术两个角度总结了专项组织实施经验和创新成效,并对未来作物育种领域顶层设计提出对策建议。

1 育种专项基本情况

育种专项以水稻、玉米、小麦、大豆、棉花、油菜、蔬菜七大农作物为对象,部署了优异种质资源鉴定与利用、主要农作物基因组学研究、育种技术与材料创新、重大品种选育、良种繁育与种子加工五大任务,系统设计并分解为51个项目297个课题,任务布局合理。经费总额24.63亿元,财政专项经费22.69亿元,其中基础研究、共性关键技术研究、集成示范三个层面项目经费各占35.2%、34.8%和30%,较好回应了产业和学术界对于种业科技领域的需求[2-4]。

从参加单位和人员来看,来自15个省的30家法人单位承担了项目,461家单位参与了项目实施,各单位优势突出、地域分布合理。专项汇聚了大批高水平人才,参加人员共计4 739人次,具有高级职称的占63.5%;其中,来自高校、科研院所和企业的人员各占25.8%、59.1%和15.1%,实现了产、学、研协同创新。

2 专项组织实施经验

实现创新驱动是一个系统性变革,习近平总书记强调,要坚持科技创新和制度创新‘双轮驱动’。农村中心准确把握农业农村领域科技创新的内涵属性,遵循种业科技创新规律,按照“全链条创新设计、一体化组织实施”的思路,深化科技计划“放管服”改革举措落地见效,通过“上下联动,同题共答,主动谋划,成果共享”从多角度思考和探索专项过程管理措施,以“绩效四问”为抓手,建立了一套突出成果导向的新型绩效管理模式,最大限度释放创新活力,营造良好创新生态,为育种专项的顺利实施提供有力的支持和保障。

2.1 突出科研管理的“绩效导向”,提高专项实施绩效

积极推行专项管理“绩效四问”,通过回答“做了什么、怎么做的、谁做的”“解决了什么问题”“为后续研究奠定了什么基础”“为行业和经济发展做出什么贡献”四个问题引导项目总结取得的成果和经验,检视存在的主要问题,避免过度关注“人才项目”“头衔”“帽子”“论文数量”“获得奖励”等考查指标,确保专项实施取得成效,辐射带动了相关科研单位绩效评价工作,形成项目绩效总结的逻辑框架。

以育种专项科技人员和创制的品种为依托,探索农村中心构建的“100+N”农业科技开放协同创新体系,积极为项目单位和地方搭建成果转化平台,着力解决产学研用对接难、项目基地平台人才融合难、协同创新跨界难、社会资本资源进入难等问题,推进育种专项成果加速转化为现实生产力。

2.2 推动项目承担单位法人责任落实,形成管理服务合力

坚持宣贯引导与监督检查多措并举,通过“抓两头、带中间”座谈、“云上面对面,服务点对点”跟踪等方式,层层传导压力,推动法人单位加强科研、财务和行政管理相结合的制度建设和适应新办法的内控制度,督促法人单位做好服务保障、按照契约精神落实配套保障条件,发挥法人单位在经费使用中的审核监督作用以及在成果转化应用中的统筹集成作用,改进和优化科研活动的氛围和环境,保证走通项目贯彻最新管理精神、落实管理要求、享受改革红利的“最后一公里”。

2.3 认真落实“放管服”改革要求,营造良好创新生态

以“放出活力、管出成效、服务到位”为目标,持之以恒落实减表专项行动,在中期检查工作中采取“四级减负”,优化程序、提高效率,最大限度降低对科研活动的干扰;推动项目承担单位完善经费调剂、科研仪器设备采购等制度,下放项目骨干调整权限、科研人员技术路线决策权、预算调剂权等事项,充分调动科研人员的积极性、主动性和创造性,提升科研人员的获得感。

2.4 推进“一体化实施”,有效解决科研项目聚焦不够的问题

构建全责清晰的“两体系管理体系”,由农村中心有关处室和人员组成“专项实施主体责任体系”对计划协调、过程管理、监督、验收与成果转化全流程分工负责,由专项总体专家组、项目首席专家、项目专家组和项目协同专家组成“专项实施技术责任体系”,切实履行项目课题间一体化实施中的技术协调与把关职责,保障技术研发一体化。

每个项目设有项目专员和跟踪专家,强化规定动作、创新动作,实现项目全周期、全链条管理,及时关注和解决项目实施中遇到的新情况,特别是针对项目实施过程中的重大调整变更事项,深入开展调研,及时分析解决问题。开展动态监测,全面掌握专项进展动态。组织第三方单位对专项进展进行监测,及时汇总项目课题实施动态,并与媒体合作及时开展项目重大进展动态报道。

2.5 持续提升管理专业化水平

坚持开展育种专项战略研究,通过开展“作物育种领域行业创新动态研究”和“七大农作物品种保护”等研究,对作物育种领域的技术发展动态、优势团队分布、主要成果产出等方面进行了深入地分析,有效推动了科学技术“硬”研究和战略咨询“软”科学之间相互交融、协同发展态势,研究结论有效支撑了专业化管理的开展。

以学术相关性、技术相通性、目标相似性为原则组建6个项目群,以粮食作物为主体设立了“水稻育种项目群”“玉米育种项目群”和“小麦育种项目群”三个项目群,以重大关键技术为共同点设立了“作物杂种优势利用项目群”“作物基因编辑育种项目群”和“单倍体育种项目群”三个项目群,开展学术与成果交流,并进行展示、交流、签约一体的“品种集中展示”活动。通过项目群平台交流发现问题,推进专项实施过程中各项目间技术任务的有效衔接,发挥技术协调指导、重大成果培育凝练作用。建立青年科学家交流机制,先后支持两届“植物青年科学家论坛”以及“植物基因编辑技术研讨会”,培养生物种业领域后备科研力量。

3 主要农作物育种科技创新成效

“十三五”期间,整个专项重点突破了基因挖掘、品种设计和种子质量控制等核心技术,获得一批具有育种利用价值和知识产权的重大新基因,创制一批优异新种质,并形成高效育种技术体系,苗头性重大成果不断涌现,应用示范进一步得到推进,一体化实施成效显著,有力支撑了种业产业进步,为保障国家粮食安全和促进农业绿色发展提供了强有力的科技支撑。

3.1 育种科研力量逐步从“丘陵”变为“高原”

“十一五”以来,经过连续的国家科技计划特别是“十三五”育种专项的支持,国内育种工作技术水平整体有了大幅提高。育种专项系统设计并分解为51个项目297个课题,动员组织了来自15个省的461家法人单位围绕贯通基础研究、共性关键技术研究、集成示范的科技创新链条开展一体化协同攻关,实现了全国优势单位之间的强强联合,突破创新主体壁垒,推动创新要素深度交融与合作,促进高端人才流动及青年人才培育,也提高了各实施主体的育种科研能力,共性关键技术的研发与掌握逐步从个别优势单位扩展至本领域大多数法人单位。

3.2 育成品种逐步从高产向优质绿色方向过渡

育种专项实施以来,育成审定或登记的具有高产、优质、抗逆和适宜机械化等优良性状新品种1 350个,其中国审品种534个,省审品种816个。广适型水稻新品种晶两优534、华浙优261、广适高产稳产优质面条小麦新品种鲁原502、超强筋早熟抗病小麦新品种济麦44、早熟宜机收强优势玉米杂交种京农科728等一批新品种集高产、优质与广适性于一身,制种水平稳步提高,制种结构不断优化;高产优质耐病棉花新品种新陆中82、高产、高油、多抗大豆新品种合农75、抗根肿病强优势杂交油菜新品种华油杂62R等部分新品种抗病性突出,有效引导农业投入品减量,大力促进农业绿色发展。另一方面,育成品种更直接面向人民营养健康,如低谷蛋白和球蛋白缺失的W088等水稻新品种可供糖尿病人和肾脏病人食用,满足市场多元化需求,让国人从“吃得饱”变为“吃得好”。

3.3 前瞻性基础研究、引领性原创成果不断涌现

以生物组学为牵引,在深度解析基因组结构变异、基因组演变规律、关键农艺性状基因克隆和机理解析等领域取得突破。深度挖掘水稻重要农艺性状关键基因,水稻功能基因组研究继续引领国际前沿,小麦、玉米、棉花等作物功能基因组学跻身世界先进行列。克隆了一批产量、品质、抗生物和非生物胁迫基因等重要性状的关键基因,如水稻自私基因位点qHMS7[5]、小麦太谷核不育基因Ms2[6]等原创性重大基因。解析了一些重要性状形成的分子遗传网络及分子机制,如在氮营养利用效率方面深度解析了水稻GRF4基因新功能[7],促进了对作物产量、品质、生物和非生物胁迫应答的遗传解析和调控网络探索,为继续改良和培育高产优质亲本提供了宝贵的基因资源。在国际上率先绘制了高质量小麦供体A和D基因组精细图[8-9],克隆了小麦高抗赤霉病的基因Fhb1[10];完成了玉米自交系Mo17基因组高质量参考基因组序列组装和品种间基因组结构变异分析[11]。逐步完善搭建生物信息学数据库,为未来功能基因组学研究和分子育种设计提供了宝贵的资源。

3.4 关键育种技术取得明显突破

创新杂种优势利用、细胞及染色体工程、诱变育种、分子标记、全基因组选择、基因组编辑等育种关键技术,七大农作物综合育种效率提升水平达到51.11%,支撑了我国育种技术自主创新能力。建立系列具有代表性的杂种优势利用育种体系,包括玉米单倍体育种[12]、油菜双单倍体诱导[13]、种间杂种优势利用[14]等。利用植物单碱基编辑等技术建立分子设计育种体系[15],创建了直接利用自然材料与生产品种进行复杂性状遗传解析的新方法,为解决作物产量品质抗拟协同改良的难题提供了有效策略。建立快速高效的染色体鉴定新技术[16]、高效创制全基因组渗入系的新体系[17],不断完善诱变育种技术体系[18],创制了一批有优异抗病性或者高产的育种材料。

3.5 优异种质资源鉴定和育种利用取得显著成效

建立种质资源精准鉴定技术体系,加强物种资源的鉴定、分析与利用,实现种质资源深度挖掘,创制特异种质资源。针对作物育种需求,首次采用多年多点表型精准鉴定与全基因组水平的基因型精准鉴定相结合的方式,对水稻等主要农作物种质资源开展大规模精准鉴定,筛选综合性状优异的种质1 290份,鉴定出抗病、抗逆特异种质1 250份,解决了育种优异亲本匮乏的难题。以野生近缘植物和地方品种为供体,创制抗小麦赤霉病和纹枯病、抗水稻黑条矮缩病、抗旱玉米、高蛋白大豆等育种新材料3 860份,解决了育种材料遗传基础狭窄、缺乏突破性种质的关键问题,有力推动了农作物种质改良和创新的能力和水平。

3.6 高效繁种和种子加工技术支撑育繁推一体化

适用于品种确权、品种身份鉴别的七大农作物高密度芯片研制和共性技术开发取得重要进展。评估确定了适于七大农作物品种鉴定的核心位点组合,以KASP平台、芯片、定点测序平台为主进行体系优化,构建了高通量的品种鉴定技术体系。利用SNP核心位点组合,采用统一的管理系统,构建了包含5万多个农作物品种分子身份证的指纹数据库,该数据库具有系统性、完整性、可共建共享特征,为种业领域开展相关工作提供了可靠全面的数据支撑。

在种子活力及其保持、种子加工与商品质量控制等方面取得重要进展。建立新工艺技术体系及智能控制系统,研制改进种子精选、漂洗、包衣、丸粒化、包装等环节绿色、节能、智能配套设备。研制从种子收获、干燥后到播种前的全过程种子质量检测技术体系,为我国种业创新与发展提供良好保障。

4 作物育种领域顶层设计对策建议

新一轮科技革命和产业革命正在加快重塑世界,我国农业发展已由主要满足数量需求向更加注重质量和营养健康、追求绿色生态可持续发展转变,亟需乘势而上,强化科技创新驱动。习近平总书记指出,要下决心把民族种业搞上去,抓紧培育具有自主知识产权的优良品种,从源头上保障国家粮食安全,打好种业翻身仗。

“十三五”期间,育种专项的实施为我国种业发展和农业产业升级提供了重要的材料、技术和品种支撑,但面临国内外新形势,仍存在财政投入结构性不足、育种科技方向与“四个面向”要求仍有偏差、科技成果有效转化不足等问题。建议继续支持种业科技创新,推进现代育种技术升级,加快培育重大新品种,大幅度提高农作物的产量和品质,确保国家粮食安全和营养健康。

4.1 适当延长育种项目支持周期

由于农业研发活动具有周期长、地域广、任务重和不可中断等典型特点,建议“十四五”重点专项在设置此类任务时,一方面加大财政资金支持力度,另一方面提高充分考虑作物育种周期,提前谋划布局,进行10~15年稳定支持,每5年分期动态执行,有效保障育种科学研究的稳定性和持续性。

4.2 进一步优化育种科技方向

“十四五”规划进一步面向作物科技前沿、面向现代农业主战场、面向国家重大需求、面向人类健康,突出供给侧结构性改革思路,在保持产量水平基础上,重点开展优质、广适、绿色、营养、轻简化、宜机收等的目标性状突出、综合性状优良的品种选育。面向主产区,在兼顾高产性状同时,重点攻关选育抗病虫、耐逆境、节水节肥、耐盐碱、适应机械化、轻简化生产、品质优良的新一代作物新品种,推动良种良法、农机农艺深度融合,推进稳产与生态、资源与环境的同步发展。

4.3 不断完善科技成果评价和管理体系

在科技创新过程中,评价体系具有指挥棒作用,特别是“破四唯”之后如何“立新规”的问题进一步增强了科技评价体系优化升级的重要性和紧迫性。面向应用构建强调重大实质性突破品种导向的科技评价体系和知识产权保护体系,避免低水平重复和套牌品种成为成果转化的拦路虎,破解“重数量轻质量、重形式轻内容、重短期轻长远”问题,发挥好“指挥棒”的作用,将科技成果从实验室引导到农田。

4.4 加强国家科技计划与农业农村主战场的对接

在支撑农业转型升级中,科技将发挥关键作用,既不能在科技研发上“卡脖子”,更不能在成果推广上“掉链子”。农业科技成果扩散存在“长尾现象”,农业科技创新成果难以自主、顺畅的完成扩散过程,需要通过加强育种专项培育的重大品种和成果与县乡村、国家农业科技园区、星创天地等农业基地对接转化,将科学家的信息传递给生产者,同时促进从“产”和“用”部门到“学”和“研”部门的反向信息流动,真正实现“把论文写在大地上”。

5 结语

育种专项是推动我国农作物育种水平迈上新台阶的重要措施,经过5年的实施,七大农作物综合增产贡献率达到54.85%,综合育种效率提升水平达到51.11%;作物品种选育技术水平和品种性状有了大幅提高,较好落实了国家“藏粮于技”发展战略,对保障国家粮食安全,促进农业高质量发展等方面起到重要科技支撑作用,为坚决打赢种业翻身仗做好了良好的前期准备。未来可从优化育种要素投入结构,强化育种关键技术联合攻关,提升育种协同创新能力,加大育种研发投入等方面着手,不断提升我国农作物育种科技水平,持续改善品种选育效率,推动我国育种事业快速向前发展。

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