令水稻在氮肥減少三成的情況下依然穩產；給小麥裝上抗白粉病和赤霉病的“免疫盾牌”；讓鯽魚更抗病、長得更快，還可能徹底消除惱人的小刺……

這些突破，出自中國科學院A類先導專項“種子精準設計與創造”（以下簡稱“種子專項”）。

“我們實現了全鏈條的突破，可以概括為‘三新’——新理論、新技術、新產品。”中國科學院院士、種子專項首席科學家李家洋介紹，種子專項始于2019年11月，由中國科學院聯合院內外30家優勢單位協同攻關，聚焦水稻、小麥等主要農作物和魚等動物，目標是解決我國糧食安全與農業發展的關鍵問題——讓新品種增產10%至20%，減少化肥、農藥等投入15%至20%，減少損失15%至20%（以下簡稱“一增二減”）。

種子是“農業芯片”。精準設計育種這盤大棋，在科技工作者手中，正下得風生水起。

減“肥”水稻 “免疫”小麥

種子，變“聰明”了

面對農業生產中化肥過量、病蟲害頻發等現實挑戰，種子專項科學家的首要任務是找到問題根源，即從生命的最底層——基因中尋找答案。

“我們的目標是讓水稻‘少吃多產’。”中國科學院院士、中國科學院植物研究所研究員種康向記者解釋。中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員儲成才團隊克隆了一個名為OsTCP19的關鍵基因——用這把“基因鑰匙”，能顯著提高水稻對氮肥的利用效率。

實踐中，這意味著什么？

“‘減肥’不減產！”種康給出數據，“使用了該基因的水稻，在氮肥施用量減少20%至30%的情況下，產量能夠保持穩定。”

“這項理論突破，為破解我國農業長期面臨的化肥過量使用難題提供了一條切實可行的生物學路徑。”中國科學院院士、福建省農業科學院研究員謝華安評價道。

小麥的白粉病和赤霉病，被稱為“沉默的殺手”，常導致嚴重減產。尋找有效的抗病基因，一直是育種界的難題。如何破題？科技工作者把目光投向我國豐富的地方品種資源。

“我們從地方品種中挖掘出一個廣譜抗白粉病且兼具麥瘟病抗性的珍貴基因Pm24。”中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員劉志勇告訴記者，團隊利用Pm24基因創制高產抗病新種質，分發給相關育種單位，為小麥主產區構建前瞻病害屏障。

中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員韓方普團隊則利用新型的赤霉病抗病模塊，成功培育出抗赤霉病的高產小麥新品種“中科166”。該品種的推廣效果非常直觀：因為抗病性強，田間農藥用量得以大幅下降。截至目前，“中科166”的累計推廣面積已接近150萬畝，為主糧安全織密了一道防護網。

基因編輯 “從頭馴化”

育種，有了“導航”

找到了優良基因，如何精準、高效地將它們組合在一起，創制出理想的新品種？這需要全新的育種技術。

在現實育種過程中，抗病和高產這兩個優良性狀往往難以兼得，“抗病不高產”曾被稱作育種魔咒。為此，中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員高彩霞團隊自主研發了多重基因組編輯技術。利用這套精密的“分子剪刀”，該團隊快速創制出既高抗白粉病又高產的小麥新種質。

“這項技術的意義在于，它讓我們能夠直接對基因進行精準修改，而不再僅僅依賴傳統的雜交和運氣。”高彩霞表示。

2024年，基于該技術培育的產品獲得我國首個口糧作物基因編輯生產應用安全證書，標志著這一技術從研發向產業化應用邁出了關鍵一步。

如果說基因編輯是對現有品種的改良，那么李家洋團隊做的則是一件更富開創性的事——“從頭馴化”。

該團隊選擇了一種異源四倍體野生稻，它蘊含大量抗逆、抗病的優異基因，但由于種粒小、易脫落、花期短，無法適應農業生產。

“野生稻是巨大的抗逆抗病基因寶庫，直接利用難如登天。”李家洋介紹，他們從零開始設計馴化路線，攻克了遺傳轉化、基因組注釋等一系列技術難關，在短短數年內走完大自然數千年的馴化之路，最終成功創制出新型四倍體水稻新材料。

國際同行贊譽這項技術“啟動了人類農業新文明”，為全球糧食安全提供了前瞻戰略性技術儲備。

“未來，這場搶占種業科技制高點的勝利標志，不僅在于我們是否擁有備份的種源，更在于我們是否構建起自主的、引領性的種業科學體系與創新生態。”中國科學院可持續發展科技研究局局長薛強道出種子專項成果的戰略意義。

糧倉豐盈 餐桌多元

新品種，走向餐桌

一項項技術突破，最終要落到田間地頭。

在湖南的稻田里，種植大戶對“中科發早粳”系列水稻贊不絕口：“不僅產量高，米質還好，賣得上價。”

在湖北的水產養殖基地，負責人看著池塘里快速成長的“中科6號”鯽魚苗算起了賬：“長得快、病害少、省飼料，收益還增加了。”

可喜的是，種子專項實施6年來，已創制出37個符合“一增二減”目標的先導型品種。

李家洋團隊培育的“中科發”系列水稻，正是精準設計育種實踐的典型代表。

在東北稻區，“中科發5號”的表現令人矚目：相比當地主栽的優質品種，它可實現增產超過20%；在條件較差的鹽堿地上，畝產突破600公斤；此外，它不僅產量高，米質也好，曾獲得全國優質稻食味品質鑒評金獎。

市場給出了真實反饋：2024年，“中科發5號”已躋身全國常規水稻推廣面積的前五位。

在南方雙季稻區，“中科發早粳1號”則解決了另一個痛點——實現我國雙季早粳稻品種零的突破，將優質新米的上市時間提前2到3個月，讓消費者能更早吃上當年的新粳米。

當然，種子專項的成果并不局限于主糧。

針對我國大豆進口依存度高的產業痛點，中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員田志喜團隊繪制了全球領先的大豆圖形結構泛基因組圖譜，并開發多維組學數據庫SoyOmics。借助這些工具輔助精準設計，種子專項團隊成功培育出“科豆”“東生”等10個高產高營養大豆新品種。

在水產領域，精準設計育種也展現出巨大潛力。中國科學院院士、中國科學院水生生物研究所研究員桂建芳團隊首次在魚類中提出“雙三倍體”概念，并建立設計育種技術體系。該團隊培育的異育銀鯽“中科6號”候選新品種，與廣泛養殖的“中科3號”相比，生長速度平均提升25.0%，養殖存活率平均提升66.5%，飼料效率平均提升20.1%。

“經過多年攻關，我們實現了從‘跟跑’‘并跑’到部分‘領跑’的跨越。但這只是一個開始，未來的種子將更高產、更營養、更節水、更抗災。”李家洋說。

如此創新，將帶領中國種業走向怎樣的未來？答案，就在下一粒更加智慧的“農業芯片”中。

（本報記者 崔興毅）