首页

危中有机,大豆能否成为中国农业崛起的支点?谈基因科技助力大豆振兴计划

2019-06-11 10:52

微信图片_20190611103645

近一年来,中美贸易暗潮涌动,不仅是制造业,农业领域也因贸易争端而动荡不已。在中美贸易争端的多番磋商中,大豆进口问题成为双方博弈的利益点。

为何看似普通的大豆,能走上中美贸易的谈判桌?要了解这个问题,还得从大豆的历史说起。

中国产变美国造

大豆原产于中国,在古代被称为“菽”,《诗经》中多有记载。先民驯化、栽培野生大豆的开端,可以追溯到4000—5000年前。据统计资料显示,包括陕西、山西、河南北部、内蒙古东南部、山东中部地区的11处考古遗址均发现了栽培大豆的遗迹,最早可追溯到商周时期。

1995年以前,中国还是世界上最主要的大豆生产国和出口国,1995年之后,受到美国大豆的冲击,中国大豆的产量逐渐由世界第一退居第四。同时,源于国内对食用豆油和养殖业所用饲料中的豆粕的需要,中国大豆需求量不断增长

中国产业信息网的5年统计数据显示,中国83%的大豆都用于压榨大豆油,来源于美国、巴西等国的进口大豆出油率高,抗病性好,单产也高,且由于种植模式相对先进,生产人力成本相对更低,与国产大豆相比价格优势明显,因此成为中国长期依赖的大豆进口来源。以2018年数据为例,中国大豆进口量为8803万吨,而年自产大豆总量仅为1600万吨,不及年消费需求的1/6。

19世纪末,美国才开始从中国引进并种植大豆,21世纪初便成为大豆出口量世界第一的大国,而中国却变成大豆进口量世界第一的国家。大豆进出口量变化的背后,究竟有着什么样的故事?

历史上缺失种质资源保护意识

我国拥有逾五千份野生大豆资源,占全球野生大豆种质的90%以上。野生大豆是宝贵的资源种质。上世纪50年代,当美国大豆产业被孢囊线虫病侵袭时,科学家基于我国北京小黑豆的独特抗病基因,培育出了让美国大豆产业复苏的新品种,这份种质资源仍存在美国。

2000年4月,美国育种公司孟山都的一份专利申请曝光,举世哗然。在这份申请中,孟山都向101个国家提出关于改良大豆的64项专利诉求。更令人惊讶的是,这项专利涉及的大豆品种最早的高产基因来源于中国上海的野生大豆,至于孟山都是否通过合法途径获得这份种质资源的,在很长时间里都有争议。据报道称,截至2002年6月30日,美国从中国引进的大豆种质资源达6000多份。

中国是世界上生物遗传资源最丰富的国家之一,在这场基因资源“圈地运动”中,大豆专利事件只是一个开始。

中国大豆陷入困境

由于种质资源保护意识的匮乏以及育种技术的落后,我国在这场大豆育种竞赛中,早已失去先机。

育种公司孟山都通过获得农作物种质的一系列核心、关键技术和重要品种并对其申请技术和专利保护,在全球占据了多种农作物种子70%~100%的市场份额,进而一步步控制了多个国家的农业。其中大豆种子收入占其种子产品总收入的18.4%。相比于进口大豆,国产大豆在产量、出油率、抗病性等方面确实不具备优势,中国长期依靠进口大豆维持供需平衡,成为了孟山都公司的二级消费市场。

处于大豆产业链和供应链下游的中国,正显露出受制于人的困窘。虽然中国大豆进口量巨大,但目前中国对于大豆价格的国际话语权不够,大豆实际成交价格容易受远洋国际贸易中的基差、运费、汇率、税费变化等诸多因素的影响;此外,依赖于少数农业发达国家,导致大豆进口价格极易受制于出口国政策、产量的影响。2018年,巴西出现货运危机,阿根廷大豆也因干旱减产,导致国内大豆价格在2018年水涨船高,出现了两轮上涨。

要从根本上解决大豆危机,利用新技术进行育种改良迫在眉睫。

补齐国产大豆短板

科技部部长徐冠华曾评价中国信息产业“缺芯少魂”,“芯”是芯片,“魂”是操作系统。反观农业,也需正视自主资源这一重要问题。正如农业农村部种子管理局局长张延秋所言:“如果说种业是农业的‘芯片’,核心种质资源就是种业的‘芯片’。”除了种质资源,高新技术育种平台作为农业的“魂”,也亟待引起重视。

从新技术育种的角度来分析,国产大豆当前之所以在种植单产、品种品质、产业效益等方面都还暂时未取得突破性进展,原因主要包括三点:基因资源缺乏、育种技术落后、缺乏规模化的新技术育种平台。基因资源缺乏,其深层次原因,是我们对野生资源的收集保护和利用的重视度不够,从而导致野生资源匮乏,育成品种的遗传基础狭窄,遗传性状不稳定且环境适应性差。

育种技术落后成因比较复杂,其中最集中地体现在大豆传统杂交育种及三系配套育种方面,存在选择效率低、育种周期长、人工成本高以及缺少高配组合不育系等问题。在已经找到一些大豆重要农艺性状的标记或基因的情况下,规模化的新技术育种平台是进行高效育种实践必备的,平台的缺失大大限制了大豆基因资源在育种中的高效利用。

“大豆回家”公益计划

2019年,中央一号文件提出“实施大豆振兴计划,多途径扩大种植面积。”专家认为,提高大豆单产水平和品质才是提高农民种植收益从而调动农民种植大豆积极性的根本举措。

早在2010年,香港中文大学联合华大基因等团队,首次对中国野生大豆和栽培大豆全基因组进行了大规模遗传多态性分析,论文发表在国际著名杂志《自然遗传学》(Nature Genetics)。2014年研究团队又在《自然通讯》(Nature Communications)发表野生大豆W05的全基因组测序,同时发现基因GmCHX1与野生大豆耐盐性相关。这些研究都为其他大豆研究者解析野生大豆的优良性状提供了良好助力,并为育种专家的品种改良实验提供了宝贵的数据资源。

2017年6月20日 ,国家大豆改良中心和深圳国家基因库、华大基因等单位共同发起的“大豆回家”公益专项计划启动。华大基因汪建等项目组成员自筹1000万科研经费,为大豆能够如期“回家”提供了宝贵的启动经费。科研团队有信心全面提升大豆育种水平和育种效率,培育高产、稳产、优质、抗逆性强的新品种,摆脱受制于人的困境。

“大豆回家”计划的具体实现路径主要分为以下三条:一是保护种质资源,开展资源调查搜集与开发利用,进行表型鉴评并建立表型库;二是加大对大豆科技创新的投入,完成对种质资源的数字化,构建中国大豆基因型数据库;三是整合中国大豆表型数据与基因型数据构建中国大豆分子育种与数据库资源支撑平台,通过非转基因手段,加快选育突破性品种;最终通过优化调整种植结构、推进农业供给侧结构性改革,坚持市场导向,强化政策扶持,实现大豆产业振兴。

截至目前,在该计划框架下已完成3500份野生大豆的种质资源数字化,并将于未来2-3年内完成4500份涵盖野生和栽培大豆的种质资源杂交组合及完成在南方、东北、黄淮三个生态区的表型数据采集,当前已启动600个组合的测序与分析。

粮食安全问题预警

在党的十九大报告中强调:“确保国家粮食安全,把中国人的饭碗牢牢端在自己手中。”中国人口众多,耕地有限,粮食安全问题对我国来说不容有一丝闪失。

曾经在世界银行工作过的拉吉·帕特尔博士在2008年出版的《粮食战争》一书中列举了这样一些数据:全球70%的小麦控制在6家农业公司手里;世界最大的10家公司控制着世界上一半种子的供应;世界80%的粮食交易量都垄断性地控制在ABCD这四大粮商中,A是ADM,B是Bunge(邦吉),C是Cargill(嘉吉)和D则是Louis Dreyfus(路易达孚)。结合大豆事件分析,无论是保护我国粮食安全,还是谋求在世界农业市场中的话语权,中国既要保障种质资源的“人无我有”,也要做到技术上的“人有我精”。

《中国农业农村科技发展报告(2012-2017)》显示,中国农业科技进步贡献率由2012年的53.5%提高到2017年的57.5%,取得了超级稻、抗虫棉、禽流感疫苗等一批突破性成果。其中,生物技术发挥了重要作用。

如今,科学家们通过基因组测序技术了解作物优良性状与基因之间的关系,提高育种效率,发掘产量高、品质好的作物品种;国家基因库、种质库平台充分保存和保护物种资源和生物多样性,帮助全球科学家培育出适应环境变化和人口增长的新作物,有助于保障粮食安全。

通过科技手段丰富农业的“芯”和“魂”,我们不仅要让大豆“回家”,还要让中国科技走出国门,引领世界。

参考资料:

1. 大豆基因组重测序表明:野生大豆遗传多样性更高

http://www.cas.cn/xw/kjsm/gndt/201011/t20101116_3012095.shtml

2. 守护好我们的种质资源

https://new.qq.com/omn/20190522/20190522A025Y000

3. 种中国豆侵美国权

http://www.china.com.cn/chinese/2001/Nov/71824.htm

4. 孟山都对中国野生大豆种子主张64项专利或成历史

https://www.guancha.cn/Science/2016_08_11_370876.shtml

5. 中国依靠科技应对农业发展挑战

http://www.xinhuanet.com/politics/2018-10/22/c_1123596469.htm

6. 新时期国家粮食安全必须应对新挑战

http://epaper.gmw.cn/gmrb/html/2013-05/25/nw.D110000gmrb_20130525_1-07.htm?div=-1

7. 中国基因库成世界农业作物“保育园”

http://www.agrogene.cn/info-3395.shtml