当前位置: 首页  >   机构  >   种业管理司  >  美好生活的种子

大豆种业的昨天、今天和明天

日期:2021-05-13 作者:韩天富 周新安 关荣霞 孙石 田世艳 王曙明 杨中路 来源:中国农科院作科所 【字号: 打印本页

  我国是大豆起源国,大豆种植历史已经超过2000年。在二十世纪60年代之前,我国大豆种植面积、总产都居世界首位,目前总产居世界第四位,种植面积居第五位。我国先民很早就采用留优汰劣方法改良大豆品种,也是最早采用现代遗传学方法培育大豆品种的国家之一。新中国成立、特别是改革开放以来,我国大豆育种工作取得了巨大进步,对大豆产业发展提供了强力支撑,保证了食用大豆的完全自给。但总体来看,我国大豆种业与世界先进水平相比仍存在较大差距。新的发展阶段,如何尽快补齐大豆种业短板,提高自主创新能力,打好种业翻身仗,对提高我国大豆单产水平和自给能力,保证食用植物蛋白供给安全,都具有十分重要的意义。

  一、大豆种业发展历史脉络

  大豆属双子叶植物纲,豆科,蝶形花亚科,大豆属,大豆亚属,该亚属包括栽培大豆(Glycine max (L.) Merri.)和一年生野生大豆(Glycine soja Sieb. et Zucc.)(图1)两个物种,但栽培大豆与野生大豆间不存在生殖隔离现象,能够进行正常杂交,后代可育。

 

  图1大豆的形态

  1.野生大豆自然群落 3.成熟期栽培大豆生产田

  2.野生大豆(左)与栽培大豆植株(右) 4.大豆种皮颜色丰富多彩

  (一)大豆的起源与传播

  1.起源

  栽培大豆由一年生野生大豆驯化而来,中国是世界公认的大豆原产国,但具体起源于我国何地,目前学术界还没有定论,有黄淮地区起源说、南方起源说、东北起源说、多中心起源说等。野生大豆为草本,茎细长而蔓生,荚果窄小,成熟时易炸荚,种皮黑色,百粒重常不足3g。栽培大豆主茎发达、秆强抗倒、叶片宽大、种皮多为黄色、百粒重20g左右,二者形成鲜明对比。据文字记载,早在神农时期(约公元前2550年),大豆就被作为“五谷”之一广为种植。《诗经·大雅·生民》中记载了周始祖后稷种植大豆的情形:“蓺之荏菽,荏菽旆旆”。“荏菽”即大豆。由于大豆不易保存,在传统考古发掘中发现较少,建国以来在黑龙江宁安县、吉林省永吉县发现2600—3000年前的碳化大豆,在洛阳皂角树遗址发现距今3600—3900年的大豆籽粒,在内蒙古夏家店下层文化发现距今3500—4000年的碳化大豆。说明数千年前,大豆就被先民认识和广泛种植。

  2.传播

  大约在公元前2世纪,大豆由我国传入朝鲜,而后又自朝鲜传至日本。在公元6世纪左右,中国南方晚熟大豆又由海路引种至日本九州一带。

  德国植物学家英格尔伯特1690—1692年曾到访日本,1712年在他的书中描述了大豆及大豆食品,西方国家从此才将大豆及其相关食品联系了起来。根据大豆在Hartecamp花园的种植时间推算,1737年之前大豆已经传入荷兰。1739年法国传教士把大豆邮寄回国,在巴黎加登植物园种植。1790年大豆在英国皇家花园种植。

  1765年大豆由中国途经英国传入美国。大豆在美国种植的最早记录是1804年,最初在佐治亚州试种,生长良好。大豆传入阿根廷的最早记载是1882年,开启了在南美的传播。巴西大豆引种相对较晚,但发展很快。1950年代起巴西出于土壤改良目的试种大豆,但产量偏低。1960年代起巴西又从美国引进、源自我国或日本低纬度地区、营养生长期长的“长童期”大豆种质,相继培育出适应短日照与高温条件的“热带大豆”,种植面积迅速扩大,成为世界第一大豆生产国和出口国。

  由于世界各国的大豆均直接或间接引自中国(图2),许多国家的语言中至今仍保留着大豆古语“菽”的发音,如拉丁文(Soja)、英文(Soy)、法文(Soya)和德文(Soja)等,间接证明了中国是大豆的原产地。

 

  图2 大豆在世界上的传播时序

  3.品质与用途

  大豆营养价值很高,素有“豆中之王”“田中之肉”、“绿色牛乳”等美称,是人类健康食品。大豆籽粒中蛋白质含量37%—48%,脂肪含量量16.3—25%,碳水化合物26%—30%左右,粗纤维5.9%—6.6%,磷、钾、钙等矿物元素5%—5.2%。大豆蛋白质氨基酸平衡,是仅次于鸡蛋的优质蛋白。大豆油富含不饱和脂肪酸,其脂肪酸构成为亚油酸47.5%—48.6%,棕榈酸13.8%—14.2%,硬脂酸4.5%—5.2%,油酸22%—25.5%,不饱和脂肪酸占80%以上。丰富的不饱和脂肪酸和可溶性纤维等成分,能帮助降低人体中胆固醇、控制血糖,可以防治非传染性疾病,如糖尿病和心脏疾病;多食大豆还有助于防止肥胖。在当前新冠病毒对人类健康构成世界性威胁时,增强免疫力是对抗病毒的好帮手,大豆及豆制品中含有多种有助于增强免疫力的营养和生物活性成分,如:大豆蛋白、异黄酮、低聚糖、皂苷等。大豆对女性特别关爱,大豆食物中含有一定的“类雌激素”生物活性物质,对不同年龄段的女性来说,均是一种非常营养而有保健功效的食品。

  中国也是豆制品加工的发祥地,两千多年前西汉淮南王就发明了豆腐,此后,我国劳动人民发明了丰富多样的大豆制品,非发酵制品包括豆腐、豆腐脑、腐竹、豆腐干、豆浆、人造肉等,发酵制品包括豆豉、酱油、酱、豆腐乳、豆酱等,新兴大豆制品包括豆粉、豆奶、生豆粉、酸豆奶等,榨油后的豆粕还可以用于生产豆粕蛋白、脱脂豆粕粉、浓缩蛋白、植物肉等。估不完全统计,目前世界上豆制品种类超过了2万种。

  目前世界大豆油年产量超过6000万吨,是仅次于棕榈油的第二大植物油来源。榨油后的豆粕蛋白质含量42.7%—45.3%,是理想的动物饲料,目前世界蛋白粕年产量3.5亿吨,豆粕产量就超过2.5亿吨,是世界第一大饲料蛋白来源。

  大豆根上着生大量根瘤,能够固定空气中的氮,一亩大豆可固定氮素6—10公斤,可提高间套作物及后茬作物的产量与品质,是重要的养地作物,在农业可持续发展中具有重要生态功能。

  当前,大豆种植面积超过18亿亩,居世界作物种植面积第四位(在美洲居第一位),2020年世界大豆贸易量1.66亿吨,豆粕贸易量超过6200万吨,豆油贸易量超过1100万吨,大豆及其制品贸易总额接近1000亿美元,长期高居世界农产品贸易第一位,对人类生活、经济发展和地缘政治产生了举足轻重的影响。

  二、国内外现代大豆种业发展情况

  (一)国外发展情况

  1.世界大豆生产现状

  2020年世界大豆种植面积为1.27亿公顷,总产达到3.61亿吨。当今世界大豆生产国高度集中,巴西、美国、阿根廷、印度、中国等五国大豆种植面积均超过1亿亩,其中,美国、巴西和阿根廷三国大豆种植面积、总产之和均超过全球总量的80%。巴西从2018年开始,已经连续三年大豆超过美国,种植面积和总产跃居世界第一。印度从2007年开始,大豆种植面积超过中国,居第四位,但由于印度单产水平较低,总产低于中国。根据世界粮农组织统计资料,目前我国大豆种植面积居世界第五,总产居世界第四(图3)。

 

  图3 世界大豆主产国大豆种植面积、单产与总产

  (据FAO统计资料)

  2.世界大豆品种发展历程

  除中国外,世界最早开始大豆品种改良的国家是日本。在上世纪20—30年代,就培育出了“十胜长叶”等优良品种,但因其规模较小,对世界大豆产业影响较小。20世纪60年代前,大豆品种改良工作主要集中在美国。20—30年代,美国从我国东北和韩国、日本大量引进品种资源,开始品种选育工作。40年代中期以前,美国大豆品种选育工作主要以引种系选为主,从来自中国的大豆种质中系选出“Richland”“Dunfield”、“Mukden”、“Peking”、“CNS”等品种。40年代中期以后,美国大豆育种以品种间杂交为主,1944年推广了天然杂交品种“Lincoln”。到50年代后期,美国北部育成了“Clark”、“Harosoy”、“Amsoy”、“Williams”等著名品种;南方育成了“Lee”、“Hill”、“Hampton”等著名品种,使美国大豆生产得到迅速发展。

  南美大豆生产快速发展得益于营养生殖期长(长童期)的大豆种质资源的发现与利用。20世纪60年代,巴西从美国引进了长童期品种,并着手培育适于低纬度地区气候、土壤和水分条件的“热带大豆”新品种。1975年,巴西农牧研究院(EMBRAPA)大豆研究所成立,巴西大豆育种走向了快车道。80年代以后,巴西本地选育的大豆品种逐渐取代了美国品种,这些品种适应性更强,促进了南美热带地区大豆生产的快速发展。

  阿根廷规模化种植大豆的历史比巴西更短,开展大豆育种的时间也比巴西晚10年左右。在其大豆生产发展的早期阶段,大豆品种基本来自美国或巴西。20世纪70年代,阿根廷国立农业技术研究所(INTA)正式设立大豆育种项目。至1983年,阿根廷历史上第一个通过杂交选育的大豆品种Carcarańa在INTA诞生。

  20世纪90年代以来,以原孟山都、先锋等为代表的跨国公司开始广泛应用生物育种技术,成功培育出耐除草剂、抗虫、高油酸等转基因大豆品种,这些品种从美国传播开后,又迅速在南美得到普及,对世界大豆产业的发展发挥了极其重要的作用。

  3.世界大豆种业发展历程

  在现代种业发展起来之前,世界各国豆农种植大豆的种子基本是自留自用。二战结束后,虽然各大州立大学等美国公立育种机构加大了大豆品种选育力度,但大豆种业仍然以公立机构的品种推广、农民自留为主。上世纪80年代以后,美国私营种子公司迅速成长,品种选育与品种市场经营力度大幅提高,所选育的品种种植面积不断扩大。至1990年,私营种子公司育成品种的种植面积已占美国大豆面积的50%以上。但巴西和阿根廷种子产业经营主体仍多是小型种业公司。

  20世纪90年代以来,以原孟山都、先锋等为代表的跨国公司开始广泛应用生物育种技术,成功培育出耐除草剂、抗虫、高油酸等转基因大豆品种后,建立了以知识产权有偿使用的品种使用机制,大豆种子市场经营主体变为跨国种业集团,全球大豆种业市场垄断程度不断提高,美国和南美中小型私人大豆种子公司基本被兼并或消失。

  4.世界大豆种业现状

  随着1994 年孟山都公司培育的抗草甘膦转基因大豆被批准商业化种植,自此大豆转基因技术在美国、阿根廷、巴西得到了大面积的推广。此后,以原孟山都、先锋等为代表的跨国公司开始广泛应用生物育种技术,成功培育出耐除草剂、抗虫、高油酸、抗旱等转基因大豆品种,建立了基于机械化、信息化、智能化的现代生物育种技术体系,成为世界大豆种业的主导者。目前世界前三大主产国美国、巴西、阿根廷90%以上均种植的是转基因大豆品种。通过推广这些高技术育成品种,美国、巴西、阿根廷大豆单产显著提高,生产成本大幅下降,促进了这些国家大豆产业与种业的快速发展。同时,由于现代种业门坎相对提高,拜尔(含孟山都)、科迪华(含陶氏、杜邦和先锋)、先正达、巴斯夫这四大跨国种业集团已经基本垄断了这三国大豆种业。

  近年全球大豆种子市场规模在760万吨左右,总产值约50亿美元,其中,美国国内大豆种子市场规模在190万吨左右,产值稳定在20亿美元以上,是全球主要的大豆种子产品需求国家之一,大豆种子在该国种业中占据十分重要地位。巴西的大豆种子产业已有超过30年的历史,其国内市场规模已经超过美国,产值仅次于美国。大田作物中,巴西大豆种子市场占约45%,即巴西大豆种子市场规模约15亿美元,种子销量约200万吨,商品化率98%以上。大豆种子销量已经占农作物种子销量的45%(图4)。阿根廷大豆种业发展相较巴西更晚一些,开始于本世纪初,目前大豆种子市场规模约110万吨,产值约8亿美元。

 

  图4.巴西大豆种子产业所占比例

  (引自:http://static.nfapp.southcn.com/content/201807/15/c1311647.html)

  (二)国内发展情况

  1.中国大豆种质资源

  收集与保存方面。中国是大豆起源国,种植大豆历史悠久,经过5000多年持续不断的驯化和改良,我国积累了丰富多样的大豆种质资源。1956、1979和1990年,我国先后组织了3次全国范围的大豆种质资源收集,共收集和保存栽培大豆种质资源23587份。2015年之后又进行了补充征集。迄今,国家农作物种质资源库中保存的大豆种质资源已有43000余份。

  野生大豆种质资源保护方面。我国广泛分布着野生大豆资源。随着国家基本建设及城市化进程的加快,野生大豆的生存环境有所恶化。国家高度重视大豆种质资源保护工作,除了将野生大豆全面收集保存于国家农作物种质资源库长期库进行异位保护外,农业农村部对集中分布区濒危状况严重的野生大豆居群进行了原位保护,共在17个省市建设原位保护区49个。这些保护点建有隔离设施、警示设施、看护设施、防火排灌设施、繁育设施、水电设施、仪器设备等,有效保护了野生大豆的遗传多样性。

  评价与利用方面。在广泛开展大豆种质资源收集的同时,我国对种质资源的生育期类型、籽粒性状(粒色、粒形、脐色和百粒重)、植株性状(生长习性、结荚习性、茸毛色、花色、叶形和株高)进行了系统鉴定与评价(图5),并完成了约1.7万份大豆种质的抗病性、耐逆及品质等性状的鉴定,共筛选出优异种质6977份次,为大豆品种改良提供了优异亲本。

 

  图5 我国丰富多样的大豆种质资源

  1.大豆器官形态差异 2.野生大豆与栽培大豆植株及籽粒

  3.大豆品种资源生育期差异 4.大豆籽粒形态分类

  2.我国大豆种业发展历程

  我国现代大豆育种工作始于20世纪20年代。1913年,公主岭农事试验场设立,开始了系统的大豆研究。1916年开始系统选种,1923年育成了现代大豆品种“黄宝珠”,1934年育成了“小金黄1号”,成为50—60年代东北地区的重要推广品种,年种植面积曾达到700万亩以上。1927年开始杂交育种,以“黄宝珠”作母本,“金元”作父本配制杂交组合,于1935年育成了“满仓金”、“满地金”和“元宝金”,是世界上首批采用杂交方法育成的现代大豆品种。金陵大学于1924年开始大豆改良工作,王绶教授从自然变异群体中选择出纯系,育成了“金大332”品种,抗战前在长江下游一带种植。总之,建国前中国的大豆育种发展缓慢,1923—1950年共育成大豆品种20个,其中,东北地区17个,黄淮海区域2个,南方区域仅1个,解放前我国各地普遍种植的仍然是农家品种。大豆种子生产均为农民自留种子,基本没有企业经营大豆种子,现代意义的种业根本没有起步。建国后,我国现代大豆种业开始起步发展,到目前,大致可分为三个发展阶段:

  一是夯实大豆种业基础阶段。这一阶段从建国后至改革开放前,育种方面的主要成就是完成了我国部分大豆种质资源收集,建立了大豆杂交育种体系。从1960年代开始,我国组织开展了全国性的大豆种质资源收集工作,到1970年代未,国家种质资源库共收集保存了6814份栽培大豆种质,为开展大豆育种工作奠定了良好基础。解放初期,主要采用系统育种法选育品种,选育的大豆品种在生产上代替了地方品种,如东北地区推广的小金黄1号、丰地黄、满仓金(杂交育成品种)、荆山璞,黄淮海地区的平顶黄、莒选23等。这些品种的产量水平虽有所提高,但仍没有摆脱地方品种生育期晚、植株高大、茎秆细弱、容易倒伏等局限性。20世纪60—70年代,我国许多单位建立了杂交育种体系,利用有性杂交方法选育的大豆品种成为东北地区大豆品种的主体,代表性品种有东农4号、黑河3号、吉林3号、铁丰18号等;黄淮海和南方地区也育成了文丰7号、徐豆1号、南农493-1、鄂豆2号等。本阶段大豆种子生产与经营由农民自留种子为主过渡到国营种子企业推广为主。解放后,我国虽然开展了系统育种和杂交育种,但上世纪60年代,农民在自家田里通过片选或株选留种,更换品种则是通过互相串换来实现,仍然保留了“家家种田、户户留种”的供种模式,以粮代种、种粮不分为其主要特点。到70年代,大豆新品种生产、经营与推广,除了育种单位自主进行外,建立了人民公社、生产大队、生产小队三级良种繁育体系,此后又过渡到主要靠国营种子企业进行种子繁育与推广的阶段。经过品种更新换代,使我国大豆单产水平从1949年的40.76公斤,提高到20世纪80年代初80公斤,翻了一番。

  二是大豆种业快速发展阶段。改革开放后,我国大豆育种进入快速发展阶段。大豆杂交育种技术全面普及,初步建立了有中国特色、符合大豆常规种子特征的大豆育种体系。从1980到2010年的30年间,全国大豆平均亩产由80公斤提高到120公斤,主要原因就是培育了一批单产水平较高、抗倒性较好,适应较高施肥水平、基本适应机械化作业的大豆新品种,代表性品种有铁丰18、合丰25、绥农14、吉林20、跃进5号、诱变30、鲁豆4号、中豆19、冀豆12、中黄13等(图6)。在此期间,我国大豆杂交种实现了“三系”配套,在发现中豆19、中豆20等品种带有雄性不育细胞质后,吉林农科院、安徽农科院等单位通过广泛筛选,发现相应的保持系与恢复系材料,育成了杂交豆1号等杂交种,但目前面临杂交种子生产难题,还不能应用于生产。大豆种业也进入市场化阶段。本阶段我国大豆种子经营企业也从国营种子企业为主过渡到以股份制种子企业和民营企业为主阶段,初步建立了有中国特色、符合大豆常规种子特征的大豆种子产业体系。从1980到2010年的30年间,全国大豆平均亩产由80公斤提高到120公斤,除了培育了一批单产水平较高、抗倒性较好,适应较高施肥水平、基本适应机械化作业的大豆新品种外,大豆种子商品化率不断提高,品种更新换代加快,也是主要原因。

 

  图6黄淮海地区不同年代代表性大豆品种

  三是大豆种业联合发展阶段。大豆联合育种全面展开。2010年前后,我国先后建立了现代农业产业技术体系,启动了转基因生物新品种培育重大专项等科研项目,开展了大豆育种联合攻关。据统计,目前有超过200家单位参与了大豆育种联合攻关,包括各级科研单位、高等院校、国有企业、民营企业等,基本形成了全国大豆育种网络。育种条件不断改善,在农业农村部、科技部和发改委等部门的支持下,在主产区建设了若干大豆改良中心与分中心、实验室与实验站,对改善育种条件发挥了重要作用,有力推动了大豆育种事业的发展。育种方向不断调整,逐渐从单一高产型向高产、优质、抗病和专用型转变,育成了一批优良大豆新品种,推动了品种更新,对大豆生产的发展提供了有效保障。由于东北大豆主产区重心北移,培育极早熟大豆品种也成为重点工作。生物技术育种也取得显著进展,已经有3个抗除草剂大豆品种(转化事件)(SHZD32-01、DBN9004和中黄6106)获得转基因生物安全证书(图7),基因编辑技术也开始在品种改良过程中得到应用。

 

  图7转基因大豆中黄6106使用效果

  大豆品种审定体系不断完善。目前已经建立了覆盖全国各大豆产区的品种区域试验和生产试验体系,各大豆主产省(市、区)也有省级大豆品种试验体系,各生态区还建立了育种联合体品种试验体系,涌现出一些具有育繁推一体化资质的种子企业,如圣丰种业、垦丰种业,建立了自己的绿色通道品种试验体系。品种试验与审定标准也不断完善,制定了适合我国当前育种与生产现状的品种审定标准,审定了一批优良品种。大豆种子繁育体系和种子质量检验体系日益规范。各级种子管理部门不断加强种子检验机构及种子检验设施设备建设,制定了大豆种子产销环节一系列质量标准,包括大豆原种、大田用种国家质量标准及《大豆原种生产技术操作规程》、《农作物种子检验规程》、《大豆种子产地检疫规程》等,大豆种子生产和销售行为得到规范。

  大豆种业朝科企结合方向发展,已初步形成了科研分工较为合理、科企结合、运行高效的公益性大豆联合育种新机制。企业开始大量购买科研单位育成品种的经营权,委托育种、联合育种等科企合作育种增多。农业农村部根据大豆生产发展需要,支持建立了12个种子基地县建设,对加快良种繁育和普及提供了强有力支撑。由于企业种子产销量逐年增加,农民自留种子不断减少,部分地区商业化大豆种子比例大幅度提高,加快了我国大豆品种更新换代。

  3.我国大豆种业发展现状

  据统计,截至2020年底我国大豆品种累计审定总数为3112个,其中通过国家审定的品种数为491个,地方审定的品种数为2621个,现有品种数量基本能满足大豆生产需要。

  据不完全统计,当前全国经营大豆种子的企业有442家,其中,注册资金1亿元以上种子企业有6家,注册资金在千万元以上种子企业有70多家,农业农村部认定的“育繁推一体化”企业2家。这些企业主要分布在黑龙江、山东、河南、湖北等地。目前,我国大豆商品种子年产量3.5亿公斤,产值约23亿元。种子市场已从东北和黄淮海产区向南方大豆产区延伸,大豆种子的生产量、良种普及率、种子商品化率都有较大幅度的提高。

  近年我国大豆种业进步的效果已经显现。一是我国大豆高产纪录不断突破。在前几年大豆高产典型不断涌现的基础上,2020年,国家大豆产业技术体系石河子综合试验站利用膜下滴灌技术种植15亩吉育86,实收测产1.5亩,达453.5公斤/亩,创造了全国大豆单产最高纪录(图8);黑龙江八一农垦大学和国家大豆产业技术体系佳木斯综合试验站利用水肥一体化和大垄密植技术,在大庆种植14亩合农71,实收测产5.3亩,平均亩产达到336.2公斤/亩;黄淮地区采用免耕覆秸精播技术,齐黄34实收亩产达353.4公斤,郑1307百亩实收平均亩产309.2公斤,冀豆17等品种万亩平均亩产达到272.9公斤、小面积实打实收亩产355.1公斤;长江流域地区种植的油6019在多地大面积亩产超过250公斤;华南地区高蛋白品种华夏14亩产达到了296.5公斤。这些高产典型的创造,为全面提高我国大豆单产水平树立了可复制、可推广的样板。二是我国大豆平均单产水平进一步提高。尽管我国大豆种植区域布局发生了重大变化,特别是东北高寒地区成为大豆主产区,立地条件与传统优势产区即东北中南部和黄淮海中北部相比明显恶化,但全国大豆平均亩产仍由2010年前后的120公斤提高到2020年的132.4公斤,新时期的种业体系建设与良种良法结合均功不可没。

 

  图8亩产453.5公斤大豆高产田长势(石河子,2020)

  三、差距和问题

  过去十年间,我国大豆种业快速发展,但与新时期我国大豆产业发展需求及国际先进水平相比,仍有较大差距。目前,我国大豆种业仍存在原始创新能力不足、从业企业不大不强、科企结合体制有待完善等问题。

  (一)大豆育种材料和技术原始创新能力不足

  与国际种业巨头及美国相比,我国在大豆种质资源研究、种业基础理论研究、育种材料和育种技术创新方面仍存在较大差距。我国虽然保存着世界上最多的大豆种质资源,但资源深度鉴定评价和综合开发利用水平还需要显著提高,资源优势还没有转化为基因优势和产业优势。在育种突破所必需的理想株型、抗病、抗虫、耐逆等材料的创新方面,一直未取得实质性重大突破。在分子标记辅助选择、转基因、基因编辑、全基因组选择、智能设计育种等现代先进育种技术方面,原始创新能力明显不足,迫切需要在大豆育种过程中融合应用现代信息技术、传感技术、自动化技术和现代育种技术,提高大豆的育种效率和精准度。

  虽然我国近年也涌现出一批高产典型,2020年获得亩产453.5公斤高产记录,但2019年美国创造了世界大豆最高单产高达852.2公斤/亩的记录,美国、巴西大豆平均单产已经超过230公斤,而目前我国大豆亩产在120—130公斤之间徘徊。我国大豆品种产量水平与国际先进水平相比,差距较大。

  国际上,大豆利用基因育种的技术已十分发达。截至2019年,大豆性状田间试验许可总供获批2915例,其中我国所占比例不足10%,目前我国获得转基因安全证书的材料仅有3个。跨国种子企业培育出转基因大豆品种已经进入第三代,至少集合了2—3个目标基因,而我国目前基本上培育的是单个基因的转基因大豆,我国大豆品种的技术水平亟需提高。

  (二)大豆种子企业发育严重滞后

  据统计,2018年我国大豆种植业每亩种子用量为5.22千克,全国1.48亿亩大豆需要种子7.7亿公斤,但现在我国大豆种子规模仅约3.5亿公斤,农民换种率仅45%。且大豆种子平均价格仅6.8元/公斤,不足商品大豆价3倍,从事大豆育种的收益和经营大豆种子的效益同选育和经营杂交作物种子的行业相比较差异悬殊,企业自主研发投入的积极性不高。因而,我国大豆育种工作主要由科研院所和高等院校等公益性育种单位承担,少数种子企业虽开展大豆品种选育工作,但规模小,技术水平低,自主创新能力弱。目前我国大豆种子市场以区域性企业为主,鲜有企业实现全国规模化布局。

  目前,国际种业巨头已经成为大豆品种创新的绝对主力,而国内绝大多数种子公司研发创新能力弱,发展速度缓慢,绝大多数种子企业还停留在购买品种经营权、种子生产和营销阶段,具有自主知识产权品种的企业匮乏。

  (三)良种繁育和知识产权保护体系不完善

  大豆是自花授粉作物,上下代基因型一致,农民可以自留种子。美国、巴西等国家通过品种知识产权保护制度,有效保护了育种者和企业品种创新和投入的积极性。按我国现行《种子法》,“农民自繁自用授权品种的繁殖材料”,“可以不经新品种权所有人许可,不向其支付使用费”,农民自留种子导致种子商品率低,目前不到50%。在种子生产上,国内大多数种业公司没有稳定的种子繁育基地,多数以与农户签订临时性繁种合同方式进行种子生产,种子质量和货源没有保障。在种子市场上,存在“白包”与“套包”现象,育种者和种子合法经营者的权益受到损害。

  四、“十四五”发展方向

  (一)建立以商业化育种与公益性育种相结合的大豆种业体系。加快实现种子企业与科研单位、高等院校等公益性育种单位联合,通过资源共享、人员共享、实验平台共享,开展合作育种、委托育种、品种权转让、技术入股和收购育种单位等多种办法,加快大豆新品种培育和推广力度。同时,加大对大豆种子企业的扶持力度,推动商业化育种进程,逐步实现种子企业以自主培育新品种和良种繁育为主,科研单位、高等院校等公益性单位以种质资源创新、育种方法与技术创新、新基因挖掘等育种基础性研究为主的新模式,进而建立以企业商业化育种与公益性科研支撑相结合的种业技术体系。

  (二)加强大豆资源精准评价,深化种质创新与利用。加强大豆种质资源的收集、评价与创新,扩大大豆资源优异育种性状的精准鉴定范围。利用高通量分子鉴定技术,在分子水平上尽快摸清我国大豆种质资源家底,针对不同生态区主要育种目标,建立区域化的种质资源性状信息、分子数据和载体品种等信息数据库,实现平台共享。大力推进优异种质资源创制与利用,采用高通量现代技术方法发掘重要性状相关优良基因、阐明性状形成演化规律、鉴定优异单倍型并估算其育种效应,利用理化诱变技术结合目标基因精准突变技术创制新资源,为现代化大豆育种提供优异资源、优良基因及高效选择方法,支撑大豆育种水平的持续提高,促进大豆新品种培育和基础理论研究的发展。

  (三)推进现代育种技术体系建设,提高育种效率和精度。针对我国主要生态区大豆生产中迫切需要解决的产量低、品质差、适应性低等问题,重点解决大豆产量相关性状、重要品质性状、主要适应性性状的分子调控基础等关键科学问题,着重加强大豆育种基础理论研究。综合利用基因组学、蛋白质组学、转录组学、代谢组学、基因编辑等方法与技术,鉴定控制不同产区大豆产量、品质、抗病虫、抗逆、营养高效利用、株型等主要育种性状的关键基因,解析基因功能并鉴定其优异等位基因。同时,开展大豆优异亲本形成的遗传解析、大豆营养因子形成与调控的分子机理等相关研究;明确大豆产量形成、形态建成、抗病和耐逆机制及蛋白、油分及功能性成分合成通路和基因网络,解析基因与环境的关系,解决我国大豆优良品种培育中的重大基础理论和技术瓶颈。同时,深入开展大豆分子标记辅助选择、基因编辑技术、转基因技术、全基因组选择等现代生物育种技术的创新和优化,构建常规育种和生物技术紧密结合的大豆育种技术体系,加强大豆育种的机械化、规模化、信息化、智能化建设,提高大豆育种精度和效率。

  (四)培育突破性的大豆新品种,满足不同消费类型需求。针对不同生态区生产上存在的问题,培育适应不同区域栽培的高产、优质、专用、抗病虫、抗逆、广适性的大豆新品种,其中北方春大豆区要重点培育早熟、秆强耐密、高附加值、蛋白含量高、功能性成分丰富、耐旱、耐低温、抗病虫,适于大面积机械精准化栽培和收获的新品种;黄淮海地区要培育株型紧凑、适于免耕栽培、耐热、秆强抗倒、蛋白含量高、抗病虫的大豆新品种;南方多作大豆区要培育耐荫、秆强、抗病虫、耐酸铝、适于间套作的粒用和菜用大豆新品种,满足我国人民对不同消费类型食用大豆的需求。同时,培育耐荫性好、生物产量高、茎叶蛋白质含量高的饲用型牧草大豆新品种。针对不同生态区育成的高产、优质、专用、多抗大豆“核心品种”,围绕影响产量、品质和效益的水肥管理、栽培调控、植物保护等技术进行优化、集成、组装及配套,形成适用于核心品种配套的增产、增效生产技术体系。通过良种与良法配套,充分挖掘新品种的增产潜力,提高大豆的综合产能和效益。

  (五)健全大豆种子生产和服务体系,提高种子供给能力。在不同生态区,建设规模化测试网络和测试体系,提高大豆种子测试能力;开展大豆规模化良种生产和繁殖技术研究,强化大豆种子加工与质量控制技术体系建设,建立针对大豆种子加工与质量控制技术标准,提高种子质量和种子生产效率;探索产学研相结合的种子科技创新体系,建立现代商业化育种体系、现代种子生产体系和现代种子服务体系,促进国产优质食用大豆高质量发展。优化我国品种权保护政策,切实解决农民种子自繁自用与育种者知识产权保护之间的矛盾,提高大豆品种权保护力度和商品化率。