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大豆科技未來展望
開展高產突破性技術研究,實現大豆“綠色革命”。單產低是我國大豆面臨的最大困境,所以提高大豆單產是扭轉我國大豆被動局面的首要任務。在過去幾十年中,水稻、小麥、玉米等作物單產的提高很大程度上得益于半矮稈基因和雜種優勢等“綠色革命”技術的突破。對于大豆而言,雖然育種學家在過去的育種過程中針對一些性狀進行了改良,單產有了一定的提高,但尚未形成突破性技術,大豆單產并未實現質的提高。未來我們應大膽開拓創新思維,開展大豆超高產的分子基礎和育種技術研究,創制革命性品種,實現大豆的“綠色革命”。
開展大豆耐逆適應性研究,增加大豆種植面積。耕地面積是保障糧食生產的首要因素,除了?18?億畝紅線耕地外,我國還有?11.7?億畝的鹽堿、灘涂、高寒、高旱等邊際土地可改造使用,這為我國大豆發展提供了新方向。此外,通過開拓新的海外大豆市場,如非洲、拉美等,豐富大豆進口來源地,也是解決我國大豆進口渠道單一的重要途徑之一。這些都需要加強大豆耐逆適應性(如抗旱、耐鹽堿、廣適性等)研究,從而拓展大豆種植區域,增加大豆生產能力。
研發豆粕替代飼料,以緩解大豆缺口對下游產業的沖擊和影響。豆粕飼料是我國大豆的最主要用途,我們應加大豆粕替代飼料研發,以解決大豆缺口對下游產業的沖擊和影響。近年來我國飼草產業快速發展,可在一定范圍內替代豆粕,如苜蓿、甜高粱、棉籽粕、菜籽粕等。但是,目前這些替代品還需要添加別的產品,并進行合理搭配,才能取得好的效果。飼用大豆雖然已展現了很好的應用前景,但其相應的品種還很少,且配套技術匱乏。加強飼用大豆選育,并及時應用于畜牧生產,也是解決我國大豆缺口的重要途徑之一。
加快分子設計育種創新體系建設,趕超國外大豆生產。科學技術是第一生產力。隨著分子生物學、基因組學、系統生物學、合成生物學等學科的快速發展和生物技術的不斷進步,多學科聯合催生的分子設計育種技術是現代育種一次新的變革,使得我們和國際處于一個相對接近的新起跑線。因此,分子設計育種創新體系建設為我國育種技術發展帶來了新的機遇。抓住機遇,加快分子設計育種創新體系建設,將引領大豆育種實現跨越式發展,從而有機會趕超國外大豆生產。
推動人工智能育種技術的發展,引領大豆育種技術的創新。人工智能為未來育種技術的革新提供了巨大的契機,也成為我國引領國際大豆育種技術創新的一個新機遇。通過三維大豆形態模擬重建表型關聯基因組學,將實現計算機數字化模擬基因不同組合方式下的植株表型特征,這將會帶來育種技術的新變革。實現人工智能育種方案的設計,將極大推動我國由傳統育種及分子設計輔助育種向人工智能育種的轉變,可以針對不同區域智能培育高產、優質、多抗品種。同時,人工智能育種系統的高效性,能夠極大加速新品種培育的速度。人工智能育種技術的理論和技術體系的建立,將使我國處于國際育種技術的前列。
加大種質資源的系統評價、挖掘利用、創制與共享。大力開展種質資源研究與創新,開展我國特有野生資源的基因組、表型組分析,構建大豆育種核心資源數據庫,分析大豆優異親本形成的系譜特征及其遺傳演變規律,深入解析大豆的起源與進化路徑,為大豆發展奠定基礎材料。
推動自主性整合公共數據庫建設,健全數據共享機制。整合各種組學數據,建立系統的整合型公共數據庫,實現公共數據庫實時性、系統性、高效性、共享性,為功能基因組和種質創新奠定基礎。
組建大豆創新國家實驗室。以國家重大需求為導向,整合目前各機構的優勢力量,完善大豆科技創新鏈的研發布局。通過國家實驗室的建設和人才培養,進一步提高我國大豆科技原始創新能力,實現大豆產業的高質量發展。(作者:田志喜 劉寶輝 楊艷萍 李明 姚遠 任小波 薛勇彪 中國科學院遺傳與發育生物學研究所北京 中國科學院東北地理與農業生態研究所哈爾濱 中國科學院文獻情報中心北京 中國科學院重大科技任務局北京《中國科學院院刊》供稿)