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谷子又稱為粟，是我國傳統(tǒng)的糧飼兼用作物，具有抗旱耐瘠薄、營養(yǎng)豐富、保健功能突出等特點，是民眾膳食結(jié)構(gòu)改善和種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的主體作物。
一、我國谷子種業(yè)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀
新中國成立初期，我國谷子的播種面積在1.47億畝，是僅次于水稻和小麥的第三大糧食作物，目前全國年度播種面積2000～2100萬畝，總產(chǎn)量520萬噸左右。谷子種植主要分布在華北、東北和西北的干旱半干旱區(qū)域。近十年來，谷子生產(chǎn)以大戶生產(chǎn)方式進(jìn)行組織，形成了多個谷子優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)。
（一）我國谷子種質(zhì)資源豐富
我國是谷子的起源國，遺傳資源豐富，從20世紀(jì)50年代開始，經(jīng)過3次系統(tǒng)的全國性收集，目前保有資源28915份，占世界谷子資源總量的70%。山西、河北、河南和山東的資源數(shù)量占總數(shù)量60%左右。豐富多樣的谷子資源，為我國谷子遺傳育種基礎(chǔ)研究和種業(yè)創(chuàng)新提供了堅實的基礎(chǔ)。
（二）谷子遺傳育種發(fā)展
科學(xué)的谷子遺傳育種工作可以追溯至20世紀(jì)30—40年代，在20世紀(jì)50—70年代，育種主要是系統(tǒng)選擇，從20世紀(jì)80年代開始，雜交育種逐漸成為主流。進(jìn)入21世紀(jì)后，矮稈骨干親本“矮88”的創(chuàng)制和育種利用，實現(xiàn)了株高的顯著降低，衍生品種已達(dá)100多個，解決了谷子倒伏和適應(yīng)機(jī)械化作業(yè)的問題。在雜種優(yōu)勢利用方面，我國發(fā)現(xiàn)了高度雄性不育系基因，與抗除草劑種質(zhì)配合，實現(xiàn)了谷子雜交種的生產(chǎn)利用。
（三）谷子基礎(chǔ)研究國際領(lǐng)先
在種業(yè)基礎(chǔ)研究方面，我國率先在國際上完成了谷子基因組的測序，構(gòu)建了國際上第一個基因組單倍型圖譜和關(guān)聯(lián)分析群體，發(fā)掘出一批谷子重要性狀相關(guān)的基因位點，率先構(gòu)建了高效的遺傳轉(zhuǎn)化體系，轉(zhuǎn)化效率是國外發(fā)達(dá)國家的3倍以上，構(gòu)建了核心種質(zhì)和突變體庫，形成了較為完善的谷子功能基因發(fā)掘和基因編輯的平臺，發(fā)起并組織了首屆國際谷子遺傳學(xué)大會，提出并促進(jìn)谷子成為功能基因研究的模式作物，使我國的谷子遺傳育種研究保持國際領(lǐng)先地位。
（四）谷子種業(yè)格局初步形成
20世紀(jì)50—70年代谷子生產(chǎn)依賴于農(nóng)民自留品種，谷子種業(yè)發(fā)展處于萌芽階段。21世紀(jì)初，種子企業(yè)逐漸發(fā)展壯大，谷子種業(yè)體系初步形成。截至2021年8月底，我國完成登記的谷子新品種497個，從登記單位看，企業(yè)登記238個，占47.9%，科研單位登記259個，占52.1%，谷子種業(yè)發(fā)展迎來了蓬勃發(fā)展期。
二、我國谷子種業(yè)發(fā)展存在的不足
（一）種質(zhì)資源的世界覆蓋度差，種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定評價未開展，具有重大應(yīng)用價值的種質(zhì)嚴(yán)重缺乏。雖然我國谷子資源數(shù)量在全世界最多，但主要是我國自己的農(nóng)家種，近緣野生種和國外資源的數(shù)量很少。谷子種質(zhì)資源表型和基因型精準(zhǔn)鑒定評價仍處于起步階段，表型精準(zhǔn)鑒定規(guī)模小，基因型精準(zhǔn)鑒定缺乏針對性，庫存資源基本上未經(jīng)過深度鑒定。株型緊湊耐密植高產(chǎn)的中矮材料、灌漿后期快脫水材料、跨生態(tài)區(qū)廣泛適應(yīng)的材料等具有重大育種應(yīng)用前景種質(zhì)極度缺乏。
（二）生物育種關(guān)鍵技術(shù)仍需加快發(fā)展，與大作物和世界發(fā)達(dá)國家差距巨大。和水稻等大作物相比，谷子關(guān)鍵性狀遺傳解析的缺乏，僅處在起始階段，外源基因轉(zhuǎn)化效率和基因編輯的效率仍然很低，且局限在少數(shù)幾個模式品種上，全基因組選擇、分子設(shè)計和人工智能育種等新興交叉領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)原始創(chuàng)新基本沒有開展，這將嚴(yán)重影響谷子種業(yè)創(chuàng)新的后續(xù)深入發(fā)展。
（三）新品種同質(zhì)化嚴(yán)重，雜交種的利用形式單一，真正有創(chuàng)新的突破性品種缺乏。自2018年開始品種登記以來，登記數(shù)量已達(dá)497個，數(shù)量呈現(xiàn)井噴式增加。但這些品種間差異極小，同質(zhì)化嚴(yán)重，夏谷區(qū)基本是對“豫谷18”的改良，在株型、產(chǎn)量潛力上均沒有新的突破。在雜種優(yōu)勢利用方面，目前所有的雜交種均是利用20世紀(jì)70年代創(chuàng)制的“蒜系28”的高度雄性不育基因，不育系繁種產(chǎn)量低且容易生物學(xué)混雜，急需開辟雜種優(yōu)勢利用新的途徑。
（四）種業(yè)企業(yè)育種剛剛起步，商業(yè)化育種和原始創(chuàng)新的能力尚待提高。過去的谷子遺傳育種一直由科研單位承擔(dān)，谷子的商業(yè)化育種只是近幾年才有的，而且僅局限在很少的幾家公司。企業(yè)研發(fā)投入不足，創(chuàng)新能力有限，競爭力弱；標(biāo)準(zhǔn)化、程序化、信息化、規(guī)模化的商業(yè)育種體系尚未建立。同時，企業(yè)以出品種為目標(biāo)，種業(yè)原始創(chuàng)新的種質(zhì)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新完全不開展，這也將限制谷子種業(yè)的長期健康發(fā)展和產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的高質(zhì)量提升。
（五）谷子品種登記的管理制度有待完善，品種權(quán)保護(hù)應(yīng)該加強(qiáng)。谷子屬中小作物，目前品種管理實施登記制度。該制度所要求的DUS測試指標(biāo)等，申請者均可自己完成，且登記并未要求必須進(jìn)行DNA指紋檢測和數(shù)據(jù)庫同質(zhì)品種比對等工作，使得品種登記門檻很低，造成品種數(shù)量的井噴和品種真實性的不確定，也為套牌種子提供了方便之門。
三、主要經(jīng)驗和未來發(fā)展思考
（一）加強(qiáng)谷子育種急需的種質(zhì)創(chuàng)新和關(guān)鍵核心育種技術(shù)研發(fā)。我國谷子資源雖然數(shù)量巨大，但對世界產(chǎn)區(qū)的覆蓋度低，且沒有野生資源的收集和研究，在做好這兩方面資源征集的同時，加強(qiáng)國內(nèi)外優(yōu)異谷子種質(zhì)資源的收集保護(hù)、鑒定評價，規(guī)?；l(fā)掘、精準(zhǔn)鑒定、創(chuàng)制具有重要育種價值的材料，特別是中矮稈緊湊株型、后期籽粒和植株快脫水、食味品質(zhì)優(yōu)質(zhì)和廣泛適應(yīng)性等；加強(qiáng)谷子的育種基礎(chǔ)研究，包括重要功能基因分析、優(yōu)異單倍型發(fā)掘、分子標(biāo)記開發(fā)，以及基因編輯、合成生物學(xué)、全基因組選擇、智能設(shè)計育種等關(guān)鍵核心技術(shù)原始創(chuàng)新，實現(xiàn)傳統(tǒng)育種技術(shù)與現(xiàn)代生物技術(shù)的結(jié)合，保持我國谷子遺傳育種技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。
（二）加強(qiáng)科企聯(lián)合和育種聯(lián)合攻關(guān)，實施實質(zhì)性派生品種制度。企業(yè)是未來的創(chuàng)新主體，但目前就谷子等中小作物而言，遺傳育種創(chuàng)新的主要力量和科研積累仍在科研單位，從政策上鼓勵科企聯(lián)合，促進(jìn)谷子育種人員向企業(yè)流動，相關(guān)改革和制度可以促進(jìn)種業(yè)企業(yè)與科研、高校等研究機(jī)構(gòu)合作。實施實質(zhì)性派生品種制度，遺傳相似系數(shù)大于92%且其原始品種也已獲得授權(quán)品種，則實質(zhì)派生性品種育成單位向原始品種權(quán)利人分享獲益分成，真正保護(hù)原始創(chuàng)新，激勵原創(chuàng)積極性。
（三）完善谷子等中小作物品種管理的登記制度，建立登記品種DNA指紋庫，切實保護(hù)原始創(chuàng)新技術(shù)成果。為規(guī)范種業(yè)市場，避免品種雷同和套牌經(jīng)營，最為有效快捷的途徑就是建立登記品種的分子指紋數(shù)據(jù)庫，并形成相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，在品種登記、品種權(quán)申請等環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測，對市場流通銷售的種子進(jìn)行檢查，杜絕侵權(quán)套牌現(xiàn)象的發(fā)生。
谷子種業(yè)依托原始創(chuàng)新實現(xiàn)了種業(yè)發(fā)展從“0”到“1”的突破，可以預(yù)見，不久的將來，通過繼續(xù)深入開展原始創(chuàng)新研究，在關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)實現(xiàn)更多的技術(shù)突破，加強(qiáng)品種管理，必將能夠推動谷子種業(yè)繼續(xù)做大做強(qiáng)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)水平和能力的快速提升，為保證我國人民的膳食健康作出積極的貢獻(xiàn)。（作者系中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員、國家谷子產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家）
責(zé)任編輯：張媛媛
