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種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，是國家糧食安全的命脈。12月22日，中國科學(xué)院在北京舉行A類先導(dǎo)專項“種子精準(zhǔn)設(shè)計與創(chuàng)造”（以下簡稱種子專項）系列科研成果發(fā)布會，介紹專項通過創(chuàng)建精準(zhǔn)設(shè)計育種新范式，在打造種業(yè)振興的“中國芯”方面取得的系列突破。

“經(jīng)過六年攻關(guān)，專項取得了覆蓋理論、技術(shù)、產(chǎn)品的全鏈條體系化突破，提出了新理論，開發(fā)了新技術(shù)，推出了新產(chǎn)品。”種子專項首席科學(xué)家、中國科學(xué)院院士李家洋說。

找到“基因鑰匙”，破解生產(chǎn)難題

面對化肥過量施用、病蟲害威脅加劇、資源約束趨緊等難題，種子專項的科學(xué)家們不再僅僅依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗，而是拿起“精準(zhǔn)設(shè)計”這一全新工具，為種子注入“智慧”，直面生產(chǎn)痛點。

發(fā)布會介紹的理論突破，令人耳目一新。如何讓水稻“減肥”不減產(chǎn)？中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院植物研究所研究員種康介紹，種子專項研究團(tuán)隊成功克隆氮高效基因OsTCP19，讓水稻在氮肥減少20%—30%的情況下，產(chǎn)量依然堅挺，為一場新的“綠色革命”提供了可能。

病蟲害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重大威脅。面對白粉病、赤霉病等農(nóng)業(yè)“殺手”，專項研究團(tuán)隊不僅從我國地方品種中找到了既能廣譜抗白粉病又能抗麥瘟病的“寶藏基因”Pm24，還利用新型的赤霉病抗病模塊成功培育出抗赤霉病的高產(chǎn)小麥新品種“中科166”。

如果說基因是生命的代碼，那么中國科學(xué)家不僅需要找到打開代碼的“鑰匙”，還要成為優(yōu)秀的“程序員”。

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員高彩霞團(tuán)隊自主研發(fā)的多重基因組編輯技術(shù)，像一把精準(zhǔn)的“分子剪刀”，能夠同時對多個基因進(jìn)行編輯。他們利用這項技術(shù)，成功創(chuàng)制出既抗白粉病又高產(chǎn)的小麥新種質(zhì)，一舉打破了“抗病不高產(chǎn)”的育種魔咒。2024年，該成果獲得了我國首個口糧作物基因編輯生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。這不僅僅是一張“通行證”，更是中國在基因編輯育種應(yīng)用領(lǐng)域的一個重要里程碑。

李家洋團(tuán)隊的另一項技術(shù)開辟了全新的育種路徑。他們提出并實踐了異源四倍體野生稻快速從頭馴化的新路徑。他們像“農(nóng)業(yè)工程師”一樣，從零開始改造野生稻，攻克野生稻遺傳轉(zhuǎn)化、基因組注釋等重重難關(guān)，成功創(chuàng)制出新型四倍體水稻材料，被國際同行評價為“開啟人類農(nóng)業(yè)新文明”，為保障未來糧食安全儲備了戰(zhàn)略性技術(shù)。

從田間到餐桌，賦能全產(chǎn)業(yè)鏈

精準(zhǔn)設(shè)計育種的威力，正在從實驗室快速走向廣袤的田野和百姓的餐桌，在作物和水產(chǎn)等多個領(lǐng)域結(jié)出碩果。

大豆，是我國進(jìn)口依賴度最高的糧油作物。專項研究團(tuán)隊繪制了全球領(lǐng)先的大豆圖形結(jié)構(gòu)泛基因組圖譜，并開發(fā)了功能強(qiáng)大的大數(shù)據(jù)平臺SoyOmics。利用這些工具，科學(xué)家能夠像“拼樂高”一樣，精準(zhǔn)聚合高產(chǎn)、高油、高蛋白等優(yōu)良性狀。專項成功培育出“科豆”“東生”系列等10個高產(chǎn)高營養(yǎng)大豆新品種。

與此同時，一場“水產(chǎn)”育種革命也在悄然發(fā)生。中國科學(xué)院院士、中國水生生物研究所研究員桂建芳團(tuán)隊首次提出了“雙三倍體”的創(chuàng)新概念，建立了全新的水產(chǎn)設(shè)計育種技術(shù)體系。

他們培育的異育銀鯽“中科6號”候選新品系，展現(xiàn)出高產(chǎn)、抗病、節(jié)約飼料的三大優(yōu)勢，生長速度、存活率和飼料效率相比前代品種大幅提升。更令人稱奇的是，團(tuán)隊還將基因編輯技術(shù)與獨特的生殖方式結(jié)合，成功創(chuàng)制出“無肌間刺”且不育的鯽魚新品系。這意味著，未來人們吃鯽魚可能不再被細(xì)小的魚刺困擾。

李家洋帶領(lǐng)團(tuán)隊研發(fā)的“中科發(fā)”系列水稻新品種，更是貫通了從理論到產(chǎn)業(yè)的全鏈條。他們將高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、抗倒伏、耐鹽堿等優(yōu)良基因精準(zhǔn)聚合在一起，培育出的“中科發(fā)5號”在東北稻區(qū)比主栽品種增產(chǎn)超20%，在鹽堿地上畝產(chǎn)突破600公斤，還榮獲全國優(yōu)質(zhì)稻食味金獎，2024年已躋身全國常規(guī)水稻推廣面積前五。而在南方，“中科發(fā)早粳1號”實現(xiàn)了我國雙季早粳稻品種“零的突破”，將優(yōu)質(zhì)新粳米上市時間提前了2—3個月，讓百姓能更早嘗到當(dāng)年的新鮮好米。

“種子專項讓我國在精準(zhǔn)設(shè)計育種領(lǐng)域建立起自主可控的完整技術(shù)體系，并進(jìn)入從‘跟跑’‘并跑’到部分‘領(lǐng)跑’的新階段?！崩罴已笳f，該專項的成功實施，是面向國家重大需求、發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢、搶占農(nóng)業(yè)科技制高點的成功實踐，為我國從種業(yè)大國邁向種業(yè)強(qiáng)國奠定了堅實的科技基礎(chǔ)。