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12月的北京天寒地冻，但北五环中国科学院遗传与发育生物学研究所（以下简称遗传发育所）的闻科一座科研楼内，水箱里的装上最强中国种扎几尾银鲫却游得欢快。

这几尾鱼是芯的相新学网中国科学院院士、中国科学院水生生物研究所研究员桂建芳团队千里迢迢从武汉带来的堆亮“高科技”新品系。“大一点的闻科是两岁半的‘中科6号’，能够让疱疹病毒的装上最强中国种扎致死率降低七八成，而且它的芯的相新学网肠道更长，消化吸收率高，堆亮长得快，闻科更节粮。装上最强中国种扎小一点的芯的相新学网是一岁半的肌间无刺银鲫，能够让未来吃鱼无需小心翼翼。堆亮”桂建芳向《中国科学报》介绍说。

12月22日，中国科学院在京举行A类先导专项“种子精准设计与创造”（以下简称种子专项）系列科研成果新闻发布会，除了银鲫这个“明星”品系，“减肥”不减产的水稻、高产抗病的“放心”小麦、花青素番茄……这些“未来感”满满的高科技成果在会上“扎堆”亮相。

它们都是“精准设计育种”新范式的代表性产物，代表着中国种业拥有了自主可控的“中国芯”。“经过6年攻关，种子专项取得了覆盖理论、技术、产品的WhatsApp%E3%80%90+86%2015855158769%E3%80%91crane%20beach%20admission全链条体系化突破，实现了‘三新’——新理论、新技术、新产品。”种子专项首席科学家、中国科学院院士李家洋介绍。

“从0到1”，实现全链条突破

“作为先导专项，种子专项要产出‘用得上、有影响’的成果，要产生格局性的影响，而不仅仅是写几篇论文，或者申请几个专利。”李家洋在发布会上开宗明义。

李家洋表示，中国以占世界9%的耕地养活占世界近18%的人口。2019年，我国粮食自给率为82%，保障粮食安全是一个重大战略课题。同时，我国化肥施用量、农药用量显著高于世界平均水平，加之气候变化和自然灾害的影响，这些共同构成了农业生产必须解决的紧迫问题。

在此背景下，中国科学院经过数年调研分析，在2019年11月启动种子专项。中国科学院内外30家单位开展协同攻关，聚焦水稻、小麦等主要农作物和鱼等动物，核心目标是实现“一增二减”——增产提质、减投提效、减损促稳。

如今，经过6年攻关，种子专项在不同维度取得一系列“硬核”突破，创制了37个“一增二减”先导型品种，累计推广先导型作物新品种1448万亩，取得了显著的社会经济效益。

在基础理论方面，研究人员建立了精准设计的核心元件库，相关突破直击农业生产中的“痛点”。比如，发现让水稻“减肥”不减产的氮高效基因OsTCP19，在氮肥减少20%~30%的情况下使产量仍保持稳定，有助于实现水稻“绿色革命”；给小麦装上了“免疫盾牌”，挖掘广谱抗白粉病且兼具麦瘟病抗性的Pm24，还利用新型赤霉病抗病模块培育出抗赤霉病、无呕吐毒素的高产“放心”小麦“中科166”，使农药用量大幅下降，推广面积近150万亩，筑牢主粮安全“防护网”。

在底盘技术方面，他们储备了未来粮仓的变革型技术，为作物精准遗传改良提供了有力支撑，在国际上产生重大影响。例如，专项总体组成员、遗传发育所研究员高彩霞团队自主研发的多重基因组编辑技术，一举打破“抗病不高产”的育种魔咒，创制出既抗白粉病又高产的小麦新种质，在2024年拿下我国首个口粮作物基因编辑生产应用安全证书——既是通行证，又是里程碑；李家洋团队首次提出并实践了异源四倍体野生稻快速从头驯化的新路径，他们从零开始改造野生稻，攻克野生稻遗传转化、基因组注释等重重难关，成功创制出新型四倍体水稻材料，被国际同行赞誉“启动了人类农业新文明”，为全球粮食安全提供了前瞻战略性技术储备。

在核心产品方面，他们实现了精准创造产品，交出突破性新品种与千万亩推广的答卷。例如，面对我国大豆进口量大、生产力不足的难题，研究团队绘制了全球领先的大豆图形结构泛基因组图谱，开发了多维组学数据库SoyOmics，精准聚合优良性状，成功培育出“科豆”“东生”系列等10个高产、高营养大豆新品种；他们还引领了“水产”设计育种新浪潮，实现了“中科6号”异育银鲫新品系、鳙鱼“中科佳鳙1号”、软鳍新光唇鱼“墨龙一号”、虾贝新品种等一系列突破。此外，“中科5号”异育银鲫推广90.5亿尾，虾苗种推广117.0亿尾，贝苗种推广125.4亿粒。

打通“最后一公里”，木桶不能有短板

会上，一系列“重磅”成果的涌现，获得了多位院士专家的高度认可。

评审专家、中国科学院院士谢华安回忆，1990年他在福建时，曾亲历小麦赤霉病暴发，从麦地走出来后，一身衣服都是黄色的。“小麦赤霉病被称为‘小麦癌症’，在我国南北方的影响都非常大，专项在这一方面取得突破性进展，我刚才听了尤为高兴。”他说。

中国科学院院士瞿礼嘉评价称，种子专项在理论研究、技术创新和应用推广等多方面都引领了我国育种技术的潮流，多项成果走在世界最前列，真正发挥了“先导”作用。“特别是打通从头驯化的理论和技术，怎么强调其重要性都不过分。”瞿礼嘉说，“农业驯化至今有1万年，人类仅驯化了250多种植物种子，还有7.5万种潜在可食植物等待驯化，从头驯化技术为实现大食物观、让子孙后代拥有更多样化的食物奠定了理论基础、做好了技术准备。”

作为一项颠覆性技术，基因组编辑技术已成为全球科技竞争的焦点。当被问及基因组编辑技术的专利布局时，高彩霞表示，长期以来，基因编辑领域的核心底层专利由欧美国家主导，而我国通过多年自主研发，目前已在关键核心技术链条上实现了自主可控。她举例说，作为新一代基因编辑工具，研究团队挖掘出一种全新的自主可控的核酸酶，并将其命名为TranC，已在美国、欧洲、巴西、日本等7个国家和地区完成专利布局，保护了我国在该领域的底层知识产权，为我国生物育种和粮食安全构筑了坚实的技术与法律屏障。

种子专项的尖端技术是如何走出实验室，在广袤田地里结出硕果的？

在我国，基础研究与生产应用之间长期存在“断层”。为打通成果转化“最后一公里”，李家洋基于多年实践提出“五选一定”系统方法论，即选区域、选目标、选性状、选基因、选材料，最后确定最优育种路径。“一个好品种就像一个木桶，能装多少水，取决于最短的那块板。我们必须把这几方面都做到高水平。”李家洋解释说。

这套方法论也让李家洋团队培育的“中科发”系列水稻新品种成为种子专项中贯穿理论和产业的“硬核”产品。在东北稻区，团队培育的“中科发5号”比当地主栽优质品种增产超20%，在盐碱地中亩产突破600公斤，拿下全国优质稻食味品质鉴评金奖，2024年全国常规水稻推广面积排名第五；在南方双季稻区，“中科发早粳1号”实现我国双季早粳稻品种“零的突破”，将优质新粳米上市期提前2~3个月，让老百姓更早吃上当年的新米。

范式革新，定义未来农业

会上有学者感叹，曾经，育种靠的是经验、运气和一次次等待——传统育种工作者如同在黑暗中摸索，不知哪个基因控制哪个性状，只能通过一代代杂交选育，周期长达8~10年，且难有突破性进展。而今天，在中国科学家手中，育种已蜕变为一门可预测、可编程、可定制的精密科学。

这场变革的重要引擎，正是分子设计育种理念的提出与实践。

2013年8月，中国科学院启动战略性先导科技专项“分子模块设计育种创新体系”，掀起了一场育种革命。该专项提出的分子设计育种理念，让中国育种从“经验”走向“设计”，也将中国的育种技术理念推向了世界前沿，获得国家自然科学奖一等奖。

种子专项作为“分子模块设计育种创新体系”的新阶段，让我国在精准设计育种领域建立起自主可控的完整技术体系，并从“跟跑”“并跑”进入部分“领跑”的新阶段。

中国科学院院士、遗传发育所副所长傅向东表示，种子专项为“精准设计育种”走出了一条新路径，通过快速定位关键基因、运用基因编辑技术进行精准创制，实现了多性状协同改良，不仅为未来十年的农业发展作出了示范，也为未来的农业形态提供了范本。

在谈及专项成果的战略意义时，中国科学院可持续发展科技研究局局长薛强表示，未来抢占种业科技制高点的胜利标志，不仅在于我们是否拥有“备份”的种源，更在于我们能否构建起自主的、引领性的种业科学体系与创新生态，要培育更高产、更营养、更节水、更抗灾的“智慧种子”，为早日实现种业科技高水平自立自强、建设农业强国贡献力量，为全球粮食安全与农业可持续发展贡献“中国方案”。

通过让青年人挑大梁、担任重大科技项目负责人，种子专项还培养了一批能担重任的骨干人才，为国家输送了400多名博士生与300多名硕士生。遗传发育所研究员许操就是骨干科学家之一，他先后设计出可适应气候环境变化的高产稳产番茄新品系，以及能够给花朵自动授粉的机器人育种家“吉儿”。

谈及下一步的育种趋势，许操在接受《中国科学报》采访时表示，当前农业育种正面临三场“赛跑”：与气候变化赛跑、与资源约束赛跑、与技术革命赛跑。智能育种将是农业科技的战略必争之地——不仅要培育能够自主感知环境、优化资源利用、在低投入下仍保持高产稳产的“聪明作物”，还要借助人工智能、大数据、自动化等“聪明手段”，高效精准地加速育种进程。

作为专项总体组成员，中国科学院院士、中国科学院植物研究所研究员种康则表示，在气候变化和当前国际形势下，农业发展特别是粮食安全正面临深刻变革。面向未来，农业精准设计育种仍有三大基础性科学问题亟待解决：复杂性状的模块化耦合机制仍需要系统性理论支撑；杂种优势与广适性的形成机制尚需深入解析；遗传转化与再生体系存在瓶颈，其背后的生物学限制机制仍待阐明。

“解决这些基础科学问题，是推动我国从‘经验育种’全面迈向‘精准设计育种’，实现种业科技自立自强的核心前提。”种康说。