省农科院:创新攻关体制机制 以科技支撑四川农业强省建设
四川省种质资源中心库。
省农科院水稻新品种试验示范基地。
近日,新一期发布的ESI数据显示,四川省农业科学院(以下简称省农科院)两个学科连续两年进入ESI数据库前1%,高被引论文名列省级农科院第8位,农业科学、植物学与动物学学科排名较2024年分别上升41位、64位,这表明近年来省农科院在科技创新上取得了重大成果。
作为全省农业科技进步的排头兵、农业科技创新的主力军、“三农”工作的重要智库和人才培养的高地,近年来,省农科院全面吹响加快建设“国内一流、国际知名”强院的冲锋号,以进一步全面深化改革为动力,持续建强人才队伍、夯实学科发展根基,努力实现高水平农业科技自立自强。
自2021年以来,在财政资金支持下,围绕保障粮食安全和产业重大需求,聚焦攻克农业科技“卡点”,省农科院先后启动“1+3”种源关键核心技术攻关、“1+9”揭榜挂帅科技攻关等科研专项。在这个过程中,省农科院以跨学科领域、大兵团作战模式集中攻关,创新“首席领衔、学科融合、联合攻关”机制,实施“揭榜挂帅”“立军令状”“赛马制”“擂台赛”等新型科研组织模式,探索“十年磨一剑”的稳定支持机制,优化科研项目管理,落实经费“包干制”改革,赋予科研人员更大的技术路线决定权、更大经费支配权、更大资源调度权。
在新型科研组织模式的推动下,进一步提升科研组织化程度、激发创新动能,省农科院2024年成功主持了国家重点研发计划项目3项和科技厅揭榜挂帅项目3项,新增国家级、省级重大科技项目总经费超1.3亿元,农业科技创新能力和竞争力持续增强。一批突破性新品种和新技术的诞生,为打造新时代更高水平的“天府粮仓”、加快建设农业强省作出了重要贡献。
聚焦“8个100”目标 启动“1+3”种源关键核心技术攻关
2021年,省农科院启动“1+3”种源关键核心技术攻关,力争到2025年,实现选育突破性新品种100个以上、取得自主知识产权100项以上等“8个100”攻关目标。同时,加快推进四川省种质资源中心库、农业农村部天府种业创新重点实验室(部省共建)等重大科技平台建设,为打好种业翻身仗提供平台支撑。
四川是种质资源大省。在第三次全国农作物种质资源普查与收集行动中,四川新收集和征集农作物种质资源9880份,资源数量居全国第一。这些来自不同种类、不同地域的种质资源有一个同样的“归宿”——进行系统分析,利用其中独特的基因,选育出更多优异的新品种。
尽管四川保存和收集了大量种质资源,但种业发展仍旧受限于一个短板——利用率严重不足。
为了解决这个问题,在“1+3”种源关键核心技术攻关中,“主要农作物核心种质资源测序及精准鉴定评价”被列为重点项目。
2024年6月,国际学术期刊《自然》(Nature)子刊《科学数据》(Scientific Data)正式发表攻关项目首席科学家杨武云研究员团队题为《人工合成小麦衍生品种川麦104染色体水平的组装》的研究论文。这项成果完成了人工合成小麦衍生品种川麦104的高质量基因组组装,为全球小麦育种界“绘制”了一张人工合成小麦衍生品种基因位点地图,这也是全球小麦育种界第一个人工合成六倍体小麦衍生品种高质量基因组组装和注释,也是西南麦区第一张小麦高质量基因组图谱。
这只是项目启动以来的代表性成果之一。截至目前,项目团队共完成3000份主要农作物核心种质资源表型与基因型精准鉴定评价,获得了第一年度产量因子、株高、生育期、锈病、茎腐病等重要性状表型鉴定数据,初步构建了核心种质资源表型和基因型数据库,为我省种质资源的“存”“析”“用”提供了数据基础。同时,明确了小麦、水稻、玉米等55份特异种质资源或骨干亲本的遗传基础,发掘主要农作物重要性状基因位点共18个,包括小麦穗长、小穗数,油菜聚生角果和开花等性状基因,创制了21份主要农作物新材料。
不只是各类农作物种质资源。当前,四川900多万亩小麦进入田间管理的关键期。对赤霉病的防治,是每年最重要的小麦病害防治目标。在“1+3”种源关键核心技术攻关中,专门针对小麦赤霉病成立了“小麦抗赤霉病资源发掘和新品种培育”团队。
结合分子标记辅助筛选和目标基因高效组装、温室快速加代、表型精准鉴定等技术,团队鉴定筛选了一批抗赤霉病种质资源和基因,创制综合农艺性状优良的抗赤霉病育种新材料,培育出中抗(耐)赤霉病的小麦新品种川辐14、川麦618。
截至目前,川辐14累计推广8.09万亩,川麦618累计推广14.5万亩、测产验收平均亩产599.8公斤。预计未来5年抗赤霉病新品种累计推广达到200万亩以上,增粮4400万公斤以上。抗赤霉病品种每亩节约农药、人工或机械成本按均值为10元计算,累计节本增收将达1.43亿元以上。
针对四川省第二大粮食作物玉米,聚焦解决玉米穗腐病、玉米螟等病虫害直接浸染果穗,四川饲料和酿酒企业常年外调玉米,缺口严重等问题,省农科院将“环境友好型绿色玉米新品种培育及产业化”作为“1+3”种源关键核心技术攻关项目之一。
通过创制优异育种新材料,团队培育出成单3601、成单399、成单922等5个突破性重大品种。其中,成单922是西南第一个审定的突破性宜机收玉米新品种。2021年,科技厅组织相关专家,对种植的成单3601进行了现场测产验收。成单3601高产攻关田籽粒产量1283.6公斤/亩,示范片籽粒产量1054.3公斤/亩,刷新了四川玉米高产攻关单产与百亩示范片产量纪录。该品种2021—2023年累计推广37.15万亩。
此外,“水稻镉低积累新材料创制与新品种培育”项目团队形成了分子标记辅助选择与田间鉴定和室内快速检测结合的低镉材料高效生物育种技术体系,提高育种效率、大大降低了检测成本;培育了两个镉低积累优质粳稻新品种德粳7号、德粳5号,并通过四川省审定,稻米品质较原审定品种有了很大的提升,米质分别达到《食用稻品种品质》(NY/T 593-2013)标准二等、三等;集成配套了早中熟低镉品种德粳4号、沈农9903的高产栽培技术,大面积亩产量550公斤以上,最高产量达到643公斤,接近迟熟杂交稻水平。更关键的是,2021—2022年,德粳4号、沈农9903在30余个点次生产示范中,均达国家限量标准内,镉低积累特性稳定、优势明显。
破解农业领域关键技术难题 启动“1+9”揭榜挂帅科技攻关
2022年3月23日,在四川省农业科学院天府种业实验室揭牌暨“1+9”揭榜挂帅科技攻关启动会上,10位领衔首席科学家签下任务书,这标志着省农科院在推进科技体制改革上迈出重要一步。
作为一种加快科技攻关的新型项目组织模式,“1+9”揭榜挂帅科技攻关将聚焦主要农作物种质资源挖掘及其精准鉴定与利用前沿技术1个主攻方向,粮油作物优质抗逆突破性新品种、重要特色经济作物优质突破性新品种等9个重点攻关方向,打破原有的科技项目组织管理方式,通过实行关键核心技术“揭榜挂帅”和“赛马制”等制度,破解农业领域关键核心技术和共性技术难题。
近3年时间过去,“1+9”揭榜挂帅科技攻关成效凸显。
作为“1+9”揭榜挂帅科技攻关的主攻方向,“主要农作物种质资源挖掘及其精准鉴定与利用前沿技术”攻关团队集合了相关学科专家,集中对水稻、玉米、小麦、油菜、甘薯、大豆、黄瓜、柑橘、番茄、食用菌等各类种质资源的表型、生理生化、物候学、基因组等在内的性状进行精准鉴定,并阐明其生理生化、分子遗传机制。同时建立成熟的种质资源利用鉴定平台,并将发掘到的一批优异基因位点以及相关技术应用到各自的种质资源创新,形成系列产业化应用。
例如,基于基因组测序的种质资源鉴定、分子标记技术,团队创制出优质鲜食、高淀粉、抗病甘薯种质资源125份,挖掘相关基因37个。同时,创建了高效的甘薯嫁接、促花保果和种子促萌技术,使结实率提高2—3倍。此外,团队还创建了“基因组背景筛选+地方品种+国外远缘种质”甘薯育种利用新模式,将育种年限从7—8年缩短到5年以内。利用上述种质资源和技术,团队选育优质鲜食和加工用甘薯新品种17个,其中川薯221创四川省高产纪录。
“平均亩产达801.4公斤!”去年9月,在德阳市罗江区金山镇谭家坝村,高产优质水稻新品种“品香优秱珍”创下罗江区大户经技术培训自行种植水稻高产新纪录。
“品香优秱珍”是“1+9”揭榜挂帅科技攻关“主要粮油作物优质抗逆突破性新品种”攻关团队的成果之一。通过优异基因挖掘、育种技术和种质创新,团队创制一批优质(加工、食用、功能营养等)和抗逆的骨干亲本新材料,选育一批突破性水稻、小麦、玉米、油菜、大豆等主要粮油作物新品种。
除了“品香优秱珍”,团队选育的“玉龙优1611”在首届“稻香杯”评选表彰活动中获优质米特等奖,“川康优6308”“花优707”获一等奖。此外,团队还选育了酿酒专用水稻“旌康优珍酿”品种,实现了四川酿酒专用型水稻“从0到1”的突破,审定了“万德3388”“川玉糯912”等6个玉米新品种以及1个小麦新品种“川辐紫222”。
为了选育出更能抗击洪涝、低温或高温等“逆境”的当地经济作物品种,“重要特色经济作物优质突破性新品种”攻关团队聚焦蔬菜、柑橘、茶叶、食用菌、花生等经济作物,育成12个新品种,通过国家农作物新品种登记或省级认定。其中,川茄5号、川茄6号、红冠3号、红冠4号4个蔬菜新品种通过登记或认定,蒙山6号、蒙山8号两个茶树新品种通过国家农作物新品种登记,丽红血橙柑橘新品种通过省级认定,川秀1号、川秀2号两个秀珍菇新品种通过省级鉴定,蜀花4号(丰产抗青枯)、蜀花7号(高油酸)、蜀花9号(高糖低脂)3个花生新品种通过国家农作物新品种登记。
水产(蚕)新品种选育方面,“水产(蚕)畜禽突破性新品种”攻关团队选育的水产新品种乌鳢“玉龙1号”经全国水产原种和良种审定委员会审定通过,标志着我省主持选育水产新品种实现零的突破。“川茶桑1号”成为四川首个茶用桑品种,填补了我国茶桑专用品种的空白,截至目前,推广面积占全省茶桑种植面积的50%。此外,团队联合西南大学和凉山彝族自治州蚕种场育成1对家蚕高品位茧丝杂交组合“夏81×春12·春22”(川蚕31号)。
一批批攻克农业生产“卡点”突破性新技术问世。“耕地质量提升及环境治理重大技术”攻关团队针对四川坡耕地增碳消障绿色生产技术、油菜—玉米(水稻)周年耕地质量提升、复垦地地力提升与高效种植模式、绿色投入品创制与应用等关键技术问题展开研究,推动农作物产量明显提升;“生物安全前沿技术”攻关团队围绕粮、油、肉安全生产过程中的堵点问题,结合多组学研究、基因编辑等前沿性技术,突破现有重大灾害性生物致病机制不明、检测方法目标单一等技术瓶颈;“功能性植物源发酵食品加工关键技术研究”攻关团队中,一群年轻的科学家聚焦发酵功能食品,深入研究发酵技术,“玩转”各种微生物,成功推动传统农产品向高附加值功能性食品转型升级;“综合种养核心技术及智能农机装备”攻关团队研制的高分辨卫星遥感指数监测水稻长势算法,成功让种粮大户实现“人在屋中坐,尽知田园事”;“天府农科发展战略研究基础理论和支撑技术”攻关团队针对目前存在的农业产业研究存在理论与实践的融合不够、“双碳”目标下农业绿色高质量发展研究还存在不足等问题,开展农业农村发展战略研究技术模型与方法方面的研究;“绿色丰产突破性栽培技术”攻关团队以绿色低碳为目标,针对小麦—水稻轮作、油菜—玉米轮作、高原果园(菜园)三大系统中影响产量潜力提升和资源高效利用的核心障碍问题进行基础性攻关研究,创新集成突破性绿色栽培技术,促进“产量、质量、效益、生态”协同提升和粮油果菜产业快速健康发展……
两大科技攻关“重头戏” 促成更多“从0到1”原创成果
“推动科技创新转化,需要创新机制和体制,特别是激励人才创新创造的体制和机制。”1月6日,在省农科院召开的改革深化年暨人才学科建设提升年大会上,省农科院相关负责人表示。
“1+3”种源关键核心技术攻关、“1+9”揭榜挂帅科技攻关是近年来省农科院深化科技创新转化机制体制改革的“重头戏”。
接下来,省农科院将继续推进“1+3”种源关键核心技术攻关、“1+9”揭榜挂帅科技攻关、“8+8”自主创新、“原始创新2035”计划,启动“5+1”农业前沿技术攻关专项,拓展一批前沿研究方向,加强基础性、前沿性、交叉性自主探索研究,常态化开展种业、农机等前瞻性发展战略研究,集中优势资源促成更多“从0到1”的原创成果。
“我们的目标是,力争到2025年,科技支撑四川农业强省建设能力显著增强。全院学科链、人才链、项目链、产业链深度融合,农业关键核心技术攻关能力明显提升,支撑引领产业发展水平能力不断增强,农业科技成果转化和产业化水平持续跃升,国际交流合作水平进一步提高,管理制度更加灵活,治理能力更加高效,自主培育高层次人才实现重大突破,‘高精尖’人才队伍更加壮大,实现‘国内一流、国际知名’的总体目标。”省农科院相关负责人表示。(夏绿 图片由省农科院提供)