万建民在第二十七届中国科协年会主论坛上作主旨报告

生物育种肩负着回应国家重大战略需求的使命。

第一是确保国家粮食安全。2024年我国粮食产量虽创历史新高，达到1.4万亿斤，但进口量仍超过1.58亿吨，对外依存度高达19%，这说明粮食安全仍然是国家重大的战略需求。目前我们人均粮食占有量已经超过500公斤，比世界平均水平高出100公斤，这是过去难以想象的成就。联合国粮农组织把粮食安全分成三个阶段：第一阶段是数量的保障，第二阶段是质量的保障，第三阶段是保障食物的营养与满足消费者的多元化需求。事实上，我们国家仍然处于第一阶段数量的保障，质量保障还没有完全实现，这是粮食安全方面需要关注的首要问题。

第二是提高国民营养健康水平。我们国家处于高度发展时期，公民的消费呈现两极分化：一方面是营养过剩，另一方面仍然存在“隐性饥饿”（即矿物质和微量元素缺乏）。根据《2023中老年营养第四餐蓝皮书》显示，中国是世界受“隐性饥饿”问题严重挑战的国家之一，“隐性饥饿”对国家发展和国民健康构成潜在威胁。

第三是保障农业生态安全。目前我国农业生态安全面临严峻挑战，单位面积化肥、农药使用量是美国、欧洲的2-3倍。同时，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，加上病虫害频发，亟需培育抗病虫、抗旱、养分高效利用、水资源高效利用的新品种。

第四是增强国家农业竞争力。跨国公司正加速垄断全球种子市场，65%份额被5家跨国公司掌控，2024年全球种业十强中，仅一家本土企业（第8位）。我们国家在基因编辑工具、全基因组选择核心算法等原创核心专利上仍然处于落后的状况。当前我国良种对粮食增产贡献率约45%，低于美国的60%，还存在差距与发展空间。

因此，必须从种质资源、基础研究、基因资源、育种技术、创新种质等方面进行全链条创新，培育高产稳产、优质健康、竞争力强的新品种，保障国家粮食安全。

全球农作物育种大概经历了两次重大的革新，特别是以水稻为代表的植物育种，其技术创新经历了两次重大变革，50年代矮化育种和70年代杂交育种。而这两次都是由中国人引领的。第一次是广东农科院的黄耀祥院士在20世纪50年代就开始培育半矮秆品种，把水稻株高从160公分降到了90公分，实现了半矮化育种，这比国际上所谓的“绿色革命”早了八年。第二次是以袁隆平先生为代表的中国科学家们，通过发现雄性不育系，利用野生稻实现了水稻三系配套，成功应用了杂交水稻技术。

发展到后期的分子育种和设计育种阶段，我们国家在生物育种领域基本上是紧跟世界步伐的。我们水稻、小麦的育种处于比较高的水平，大致是领先的位置，但在玉米、大豆方面仍然存在差距。

生物育种的基础研究，主要是围绕优质种质资源的形成与演化、重要性状形成的遗传基础、多性状协同改良等方面展开，贯穿从资源、基因到种质的全链条创新。

在种质资源鉴定方面，近年来从单一环境转向多环境鉴定，组学技术的应用驱动基因型鉴定向高通量、精准化方向发展。人工智能技术被用来预测优异种质，全景组学已经成为系统解析优异种质的重要方向。

我们可以看到基因资源的深度挖掘经历了这样的发展：从上个世纪1900年经典遗传学孟德尔遗传规律的发现，到50年代DNA双螺旋结构的发现，再到分子标记定位、基因克隆、全基因组关联分析、资源精准鉴定，进入21世纪后发展到泛基因组、全景组学，直到近年来人工智能的飞速发展，使得基因挖掘的效率大幅度提高，趋向智能化。

在这个背景下，很多跟产量性状相关的基因、抗病虫的基因、抗逆（抗不良环境）的基因、资源高效利用的基因被挖掘和利用。泛基因组的构建成为挖掘重要基因的有力手段，大幅提升了基因挖掘的效率。

AI驱动基因资源挖掘向智能化、规模化方向发展，也取得了比较好的进展。过去是单一性状的改良，现在多性状协同改良已经成为重要方向，包括基因的一因多效、多基因平衡表达、多性状协同改良，特别是基因型与环境互作的研究，都取得了新的进展。

生物育种技术包括了底盘技术和前沿技术。底盘技术包括表型鉴定、单倍体育种、遗传转化、智能设计。前沿技术包括转基因、基因编辑、合成生物、基因组选择。近年来，规模化、智能化、精准化、工程化的育种发展，使得育种技术迭代升级迅速突破，加快了生物育种的发展。

作物育种前沿技术也取得了突破。比如转基因育种技术使得多基因叠加、精准表达调控成为可能，多基因聚合和多性状叠加已经成为转基因产品研发的主要方向；基因编辑育种技术实现了从单基因到多基因、单类型编辑到全类型编辑、小片段编辑到大片段编辑的跨越；全基因组选择技术在预测模型智能化、遗传评估精准化方向取得突破……

可以说，生物育种已经进入“BT（生物技术）+IT（信息技术）”的智能设计时代。我们国家已经开始从传统育种向新一代育种方向迈进。

大量植物基因组的研究是由中国科学家完成的。例如水稻产量性状相关的基因，绝大多数都是由中国人克隆的。截至到目前，今年植物领域三大顶刊《Science》《Nature》《Nature Genetics》上发表的农作物相关论文，70%以上是由中国科学家完成的。我们发表了这么好的论文，那我们面临的挑战是什么呢？

生物育种基础研究原创性不足，基础研究与育种应用结合不够紧密。如果产业化应用没有突破，大部分科学家集中在基础研究，就难以形成产业。因此，我们在育种理论方法上的创新能力仍然偏弱。

另外我们的生物育种技术创新紧跟国际前沿，包括杂种优势利用、基因组选择、倍性育种、细胞与染色体工程等方面处于国际领先地位，在转基因和基因编辑技术创新方面实现了国际并跑，但原始创新能力仍有差距。

转基因育种创制了一批重大产品，例如，我们是全球最早拥有抗虫水稻品种的国家之一，抗虫转基因玉米对玉米螟和草地贪夜蛾也有较好抗性。耐除草剂大豆也培育成功了。但目前这些产品推广速度仍然比较慢。

我们建立了成熟的基因编辑育种技术体系，最近自主开发的基因编辑工具Cas12i，对水稻、小麦、大豆的编辑效率已经达到了可规模化应用于育种的效率。还建立了自主基因编辑工具的衍生技术体系。最近中国科学家发现了全新的依靠RNA的DNA编辑酶，这有望使我们在整个基因编辑领域处于领先位置。

因此我们面临的挑战是核心技术专利缺乏，短板依然突出。我们国家是生物技术研发大国，但不是核心技术策源地，也就是说我们模仿相对多，原创的研究相对少。重大新品种创新能力也需要进一步提升。

种业企业育种创新能力亟待提升。目前中国种业市场容量约1400亿元人民币，但种业企业多达8000到9000家，市场分散，企业创新能力比较弱，对科技投入不足，种业的科技创新体系仍然不够完善。欧美的种业市场经过一百多年发展，形成了完善的体系，资源、技术、品种选育都已实现产业化。在这个研发体系中，企业投入育种技术和产品研发，资源和基础研究由政府投入，并通过完善的知识产权保护法律体系来保障。我们在这方面还没有形成这样一个完善的创新体系，种业知识产权保护仍有待加强。

因此，我们必须把握发展机遇，积极推动有组织的科研，推动生物育种的发展。

首先，要建立“双轮驱动”的现代种业科技创新体系。什么是“双轮驱动”？就是基础研究跟产业化紧密结合，科研单位跟企业有机协同。这种科技结合的创新体系，目前缺一不可。全部依靠科研单位，没有企业就形不成产业；但全部依靠企业，目前仍有困难。必须通过科企结合来推动整个创新体系的完善。

第二，要加强基础研究。强化种源基础研究，加固理论基础。目前农业领域的基础研究仍然是相对薄弱的，需要进一步加强推进。

第三，要突破关键技术，构建高效生物育种技术体系。我们看到人工智能、大数据对推动多个产业起到了重要作用，在生物育种领域也要推动多学科交叉融合，进行系统性改良，因为育种本身就是一项非常重要的系统工程。

第四，要培育新一代的农作物品种。过去所有的育种都是以产量为主要目标，相对忽视了品质。过去我们只追求产量，现在必须把品质和产量同时考虑。此外，还要推动培育抗病虫、耐寒、耐盐碱、对环境友好的品种。同时，还要推动面向特殊人群的功能性品种开发，例如适合糖尿病人的低糖品种、适合肾脏病人的低异构蛋白品种。推动培育适应机械化、现代化管理体系的品种。

生物种业是国家战略性、基础性产业。当前，新一轮种业科技革命正在兴起，发达国家以及跨国企业集团愈发重视生物种业创新发展，并成为提升国家竞争力的战略举措。生物育种是种业创新的核心。因此，我国必须加大生物育种与产业化力度，突破关键技术瓶颈，培育战略性新兴生物产业，保障国家粮食安全。

（根据万建民在第二十七届中国科协年会主论坛上的主旨报告整理，已经本人审阅同意发布）