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通过产学研协同攻关,我省青梗菜育种取得重大突破,实现了进口替代

菜篮子里的福建“芯”

福建日报记者 张辉 林淑霞 文/图

菜篮子里的福建“芯”

位于闽侯县南通镇的青梗菜基地

党的二十大报告提出,深入实施种业振兴行动,强化农业科技和装备支撑。

一年之计在于春。春节刚过,闽侯县菜农就抢抓农时,在南通镇瓜山村的百亩基地里忙播种。他们使用的“金品558”种子,是福建自主选育的青梗菜品种,目前已成为青梗菜冬春用种的“当家花旦”。

青梗菜,更接地气的名字是小白菜、上海青、花瓶菜。它是我国深受消费者喜爱的一种绿叶蔬菜,全国每年种植面积超千万亩。在福州,有“三日不见青,两眼冒金星”之说。这里的“青”,指的就是青梗菜这样的绿叶菜。

过去,优质的青梗菜杂交种子多依赖进口。近年来,福建青梗菜育种取得重大突破,自主选育的优良品种实现了进口替代。福建企业年繁育青梗菜杂交种子50多万公斤,可满足全国不同生态区、不同栽培季节生产用种,市场占有率约30%,近40个品种获得植物新品种权保护。

农业农村部日前印发《国家育种联合攻关总体方案》,提出重点支持64个重要特色物种联合攻关。其中,福建负责青梗菜、花椰菜攻关。这是继2018年后,福建又一次牵头组织实施国家青梗菜育种联合攻关项目。

近日,记者走进田间,深入高校、科研院所、育种企业,探寻青梗菜种源国产化的艰难历程,感受本土育种家为了实现“让菜篮子装满中国菜”愿景所作出的不懈努力,以及产学研协同所迸发出的强劲科技创新活力。

“秋淡”已不淡 烦恼从何来

在闽侯县福宇叶绿菜专业合作社,我们见到了菜农刘文辉。

在他的老家闽侯县南通镇泽洋村湖头自然村,几乎家家户户种菜,规模有三四千亩。“一半耕地种粮,一半耕地种菜。”54岁的刘文辉已从业20多年。

20世纪八九十年代,随着福州城区外扩,近郊菜地逐渐转作建设用地。地处福州西郊的闽侯县,承接了外移的蔬菜产业,成为福州重要的“菜篮子”基地。其中,南通镇以短期叶菜栽培见长。

随着种植规模不断扩大,湖头村菜农开始到周边开辟基地。10年前,刘文辉在邻村瓜山村发起成立闽侯县福宇叶绿菜专业合作社,基地面积上百亩,其中八成种植青梗菜。

那时,“秋淡”问题一直困扰着他。

“春淡”“秋淡”是蔬菜行业普遍存在的结构性问题——春秋季蔬菜产能不足,市场供不应求。前者是因为低温导致蔬菜生长缓慢;后者则源于夏秋之交,多高温暴雨天气,影响蔬菜生长。

青梗菜“秋淡”尤其明显。过去,菜农种的是常规种,来源基本是对本地农家种的选优汰劣、提纯复壮。这些品种不耐热,也不耐湿,遇到高温高湿天气,易出现卷叶、拔节现象。“一场暴雨过后,全军覆没。”刘文辉说,与现在周年种植不同,那时青梗菜一年只能种四五茬,比现在少两茬。夏秋季节也只有少数高海拔地区具备栽培条件。因此,每年7—9月是福州青梗菜的空档期,市面上叶菜少且贵。青梗菜是福州菜市场的晴雨表,青梗菜供应量少,菜价就贵。

20世纪90年代中后期,一位留日归来的同乡,在南通建立了蔬菜基地,引进了一种叫作“夏帝”的青梗菜品种。从那以后,“秋淡”不淡了。

“夏帝”是日本东北种苗株式会社培育出的一种杂交品种。作为夏秋季主栽品种,其最大优势是耐热、耐湿。进入国内市场后,“夏帝”迅速填补了青梗菜种植空档。

以“夏帝”为起点,国内青梗菜种植逐渐以进口杂交种替代常规种。除了耐热品种,同样来自日本的“华冠”等秋冬季品种也开始抢占市场,并主导国内青梗菜市场10多年之久。比起常规种,杂交种优势显著,商品性、抗病性、丰产性表现突出,可增产近30%,亩产达1500公斤以上。

进口品种好,但也带来了新烦恼。

“一斤‘夏帝’150元,一亩用种成本要200多元。”刘文辉说,福建菜农一般采收单株重50~100克的小棵菜。因此,用种量大,夏秋季每亩用种750克,冬春季500克。栽培一茬青梗菜,那时每亩综合成本不到1000元,种子成本就占了两三成。

进口种子供应不稳定、价格波动大。福建农林大学园艺学院教授钟凤林,长期从事青梗菜育种研究。他记得有一年,出口国种子减产,国内种子零售价涨了一倍。种源不可控,还伴随病害风险。像青梗菜这样的十字花科作物,根肿病频发。一旦发病,根部肿大,会引发减产,乃至绝收。

青梗菜虽原产于中国,有1000多年的栽培历史,但国内青梗菜育种研究起步晚,直到20世纪80年代后期,北京、上海、南京等地的科研机构才涉足杂交育种。但选育出来的品种,难与进口品种抗衡,市场接受度有限。

产学研合力 国产替代进口

保障“菜篮子”,离不开种源自主可控。

为改变优质青梗菜杂交品种受制于人的局面,福州春晓种苗有限公司(福建金品农业科技股份有限公司前身)从2001年起,在国内企业中率先投身青梗菜育种研发。福建农林大学与福州市蔬菜科学研究所等科研院校,也相继成立课题组。

这是一场从“0”到“1”的探索。

选育出能与“洋种子”抗衡的耐热耐湿品种,是摆在育种家面前的首要课题。福建农林大学侧重于生物机理基础研究,福州菜科所与金品公司则专注应用研究,选育出“夏绿妃”“金品1夏”等新品种,实现了“零的突破”。

但他们慢慢发现,各自为政,创新效率不够高。“我们有技术力量,但不知市场需要什么,也不知市场在哪里,育种成果难以大规模产业化推广。”福州市菜科所副研究员郑学立说,科研、人才、资金、市场等资源各自分散,产学研三方各有所长,也各有短腿。

“我们推进高校、科研机构与优质种企开展三方合作,充分发挥科研院校的育种技术力量和企业的成果转化推广能力。”福建省种子管理总站站长赵杰樑说,意识到问题所在后,一场从分散到聚合的产学研协作,在福建青梗菜育种圈中加速推进。

2016年,福建农林大学园艺学院教授林义章,以企业顾问的身份进驻金品公司;同年,福州市菜科所副研究员邵贵荣,作为福州市第一批离岗创业科技人员,来到金品公司任职;2018年,福建牵头组织实施国家青梗菜良种重大科研联合攻关,攻关体由福建农林大学、金品公司、福州市菜科所等全国15家单位组成;2019年,省科协、福建农林大学等单位共建的“闽侯青梗菜科技小院”落地金品公司……

人才相互交流,育种材料共享,市场信息互通,品种权转化,委托开发,协同攻关……产学研深度融合,带来了“1+1+1>3”的效果。

开展杂交育种,首先要找到优质的种质资源作为亲本。从种质资源到亲本,需通过至少6代连续自交,使基因杂合状态转为纯合状态。这个过程,被称为分离纯化。在福州的自然条件下,青梗菜只能在春天开花结籽。这也意味着,光是分离纯化就要花6年时间。

为了与时间赛跑,攻关团队引入了智能人工气候室开展种质资源加代分离。

“人工气候室模拟青梗菜生长发育需要的气候环境,比如白天温度维持在23℃,持续14个小时,夜间维持在16℃,持续10个小时。”钟凤林说,“春天”被“定格”后,青梗菜四季都可开花结籽,“一年可当三年用”,大大缩短了品种培育周期。

分离纯化后,便要进行烦琐的亲本配合力测定、杂交组合配制、品种抗性鉴定、区域生产试验。以往,一套流程下来少说要10年。通过产学研共同努力,育种周期缩短了一半。

新品种能不能被市场接受?这时,商业化育种体系的重要性凸显出来了。邵贵荣说,金品公司有一支庞大的销售团队,常年活跃在全国青梗菜主产区,广泛收集各地需求信息。根据市场反馈,研发团队有针对性地制定育种目标,有的放矢地开展品种选育。选育出来的品种,在全国50多个试验基地进行筛选,同时邀请各地经销商、农户前来观摩,实现产销精准对接。

通过产学研协同攻关,一批优质高抗性青梗菜新品种相继问世。其中,既有“金品1夏”“金品552”这样的耐热耐湿品种,也有“金品558”“金品冬春”这样的冬春季品种,金品公司还根据消费需求,创新选育薹用青梗菜品种“青苔1号”、鸡毛菜专用品种“金品008”。2020年,由福建农林大学、金品公司等单位共同完成的科研项目“耐热小白菜新品种选育及产业化关键技术研究与应用”获福建省科技进步奖二等奖。

“质量、产量都与进口品种相当,价格只有日本同类产品的三分之一,一年种7茬没有问题。”早在七八年前,刘文辉便与金品公司建立了深度合作关系。每年,都有一批新品种在他的基地开展试验示范。如今,福宇合作社的青梗菜用种已全部实现国产替代。同时,福建品种开始走向全国。在青梗菜主产区云南省,金品公司选育的“金品矮脚”已成为当地主栽品种,全域推广面积数十万亩。

锻造农业“芯” 打好“种业翻身仗”

种业是农业的“芯片”。在这场国产“芯”与外来“芯”的较量中,以福建为代表的国内青梗菜育种家赢得了主动权。实际上,在种业领域,这样的较量由来已久。

经过多年发展,我国生物育种技术发展成效显著:自主选育的大宗作物品种和畜禽核心种源自给率处于较高水平,水稻、小麦实现了100%自给。但在高端设施蔬菜、畜禽育种领域,依然存在种源自给率低、种子进口量大等问题。

“福建历来高度重视种业创新工作。”赵杰樑说,为打好“种业翻身仗”,福建瞄准市场需求,优化布局,汇聚资源力量,深化产学研合作,加大种业原始创新投入,近年来先后修订颁布《福建省种子条例》,出台《关于加快推进现代农作物种业发展的实施意见》《关于推进种业振兴行动的若干措施》,省级财政设立专项资金,持续实施四轮种业创新与产业化工程。

直面“卡脖子”难题,福建有“种”!

“吃鸡自由”,曾是一个简单却遥不可及的梦想。长期以来,我国白羽肉鸡种源为国外育种企业所垄断。2011年,福建企业圣农集团投资超过10亿元启动白羽肉鸡育种工程。十年磨一剑,终于研发出拥有完全自主知识产权的白羽肉鸡配套系——“圣泽901”,并通过国家审定。该品种综合性能达到国际先进水平。去年,“圣泽901”正式“出圈”,开始批量供应市场,至今已累计新增销售额173.1亿元。

育成的设施专用茄子新品种,填补了我省无自主育成设施专用茄子品种空白;金针菇、真姬菇等食用菌品种综合性状达到进口同类品种水平,初步解决此类品种依赖进口的问题;选育出温带热带杂交的闽双色系列甜玉米品种,实现对进口品种替代……一批批“福字号”品种相继问世,一个个“卡脖子”难题迎刃而解。

突破“卡脖子”仅仅是第一步。眼下,福建种业正进行着一场“精准革命”。

刘文辉发现,国产耐热型品种的出现,解决了青梗菜夏季“无种可用”的问题,但通常风味欠佳。菜篮子不仅要装满菜,更要装好菜。于是,他向育种家们开出了新的需求清单——推进品质育种。

事实上,随着青梗菜产业发展,用种需求日益多元化、个性化:推进机械化生产,需要大力培育宜机品种;为扩大销售半径,适应远距离运输需求,亟待培育耐储运品种;植物工厂让穿着皮鞋种地成为可能,培育适应水培环境的专业化品种正当其时……

有感于此,福建青梗菜育种家们确立了新的育种方向:引入现代分子育种技术。

近日,英文期刊《园艺研究》上线了福建农林大学园艺学院教授吴双、钟凤林团队的研究论文。该研究揭示了青梗菜的耐热“密码”——青梗菜品种耐热与否,与其表面附着的蜡质层有关。至于蜡质层形成机理,则需要从基因层面探寻答案。

“我们利用第三代测序技术,获得了目前行业最高质量的青梗菜基因组,精确绘制出了青梗菜基因组图谱。”钟凤林说,在此基础上,研究人员通过“解码”,挖掘了一系列与耐高温有关的青梗菜基因。他们发现,青梗菜蜡质层的形成与“CER1基因”有关,由此找到决定青梗菜耐热与否的“开关”。知道了这些基因的功能后,就能通过分子标记辅助育种、基因编辑等技术,大大提高育种效率。

“在新一轮攻关中,福建将瞄准青梗菜品质提升、抗病抗逆和区域特色等方向,挖掘功能基因, 推进基因编辑、分子标记育种等技术研发与应用,推进传统育种与现代生物技术育种相结合。”赵杰樑说。

建设以市场和商业化成果为导向、具有“标准化、程序化、信息化、规模化”特征的商业化育种体系,是推动传统农业向现代农业转型升级的有效手段。农业农村部日前公布国家种业阵型企业名单,福建共有13家入选。

但从整体上看,福建种企大多小而散,产业竞争力较弱。为强化企业创新主体地位,让创新链、产业链有机结合,不久前我省出台《福建省育繁推一体化种子企业认定管理办法(试行)》,旨在着力引导企业加大育种研发投入,支持企业单独建立或与科研院所联合共建研发机构,加快人才培养,鼓励科技人员到企业兼职创业。

责任编辑:赵睿

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