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商业化育种模式、优点及其教学策略

时间:2015-01-22 来源:未知 作者:小韩 本文字数:4626字
论文摘要

  引言
  
  作物育种学是农学、植保、园艺及作物育种相关专业的核心专业课程,肩负着引导学生了解作物育种并致力于作物育种事业的神圣职责[1]。结合教学目标及教材内容,当前作物育种学的教学任务主要是围绕育种目标制定、作物品种类型、品种改良或选育方法及生物技术在作物育种中的应用这几个方面展开的[1-3]。随着育种新技术、新知识、新思想的不断涌现,作物育种学教科书先后经历了多次修订或再版。商业化育种是我国学者近年提出的一种与我国传统育种模式全然不同的新的育种体系,由于该体系有望大幅提升我国种业企业的国际竞争力和育种水平,因而备受国家各级政府的重视[4]。2011 年 4月 10 日,国务院出台《关于加快推进现代化农作物种业发展的意见》中明确提出开展商业化育种,之后国务院办公厅正式印发了《全国现代农作物种业发展规划(2012-2020 年)》,将“构建以企业为主体的商业化育种体系”确定为《规划》的一项重点任务[5]。配合该规划,科技部、农业部及各级政府均相继出台了具体政策和措施,以确保尽快构建主要农作物商业化育种体系[6]。目前,不少省份或育种企事业单位已开始实施商业化育种。然而,由于教科书修订的滞后性,目前作物育种学教科书中没有商业化育种内容,教学计划更没有商业化育种的教学安排,这在一定程度上加大了人才培养与社会需求间的矛盾性。

  笔者在作物育种学教学过程中,遇到过多位同学询问有关商业化育种的问题,这进一步说明商业化育种虽然提出时间不长,但已引起了国内不同层次人员的关注。鉴于此,作者结合已发表的学术论文、种业规划纲要以及自身的教学实践,对商业化育种的由来、育种模式和特点进行归纳,并提出了相应的教学策略,希望为作物育种学教科书的再次修订以及同行在作物育种学教学中及时补充商业化育种内容提供一定帮助。

  1 商业化育种的由来

  在国内,我们常看到某位育种者突然横空出世一个大品种,紧跟着大面积推广,辉煌几年后,一般没有后续品种跟进,然后奇迹又发生在另一位育种家身上,一个新品种又崭新登场。

  尽管针对每个横空出世的大品种都有一套选育理论,但结果是,理论缺乏量化指标,缺乏可操作性,导致育种者不能持续培育出大品种、好品种。然而,当国内育种人看到国际跨国种子公司可以每年都能拿出品种的时候,不禁生出疑问,他们是怎么做到的呢,他们持续性地出品种且出好品种是如何实现的。

  我国各种农作物育种专业人员大约 1 万人,远超过世界任何一个国家的育种队伍,但是效率和效益实在不高。这与我国传统育种模式也即经验育种模式有关,育种工作分布于各大科研单位,单位内还分有多个育种课题组,课题组之间基本没有合作、交流,育种资源共享程度低,育种目标各异,选育思路个性化程度高,配组和选择过程中存在大量重复工作,人力物力耗费严重,但效率不明显[7-8]。

  从跨国种子公司新品种源源不断推出,我们看到了商业化育种的高效率。为提高我国主要农作物育种水平以及种业企业的国际竞争力,国内研究者提出按照国际大型跨国种子公司的育种模式开展我国主要农作物的育种工作,由此产生了“商业化育种”的说法。因此,所谓“商业化育种”,是相对于我国目前存在的以农业科研院所和农业大学为主的课题组育种形式而言的[7~9]。商业化育种是以市场需求为导向、追求经济利益为目的的育种行为,是商业化运作的种子公司工作的一部分,在育种工作管理、运营上符合公司特点,不同于我国现行的育种形式。

  2 商业化育种模式
  
  中国种子协会于 2011 年对孟山都、先锋和先正达 3 大跨国公司商业化育种体系进行了考察,发现不同公司间的育种结构和主要流程虽然相互区别且各有所长,但育种模式基本相同,一般由育种目标决策、种质资源利用、育种技术研发、生物信息处理、田间测试评价、生产与市场反馈等模块组成[10]。

  育种目标决策系统是商业化育种的中枢,决定产品研发理念、发展方向和研发方式,一般由少数具备丰富育种理论和经验的高层人士组成。种质资源利用系统是商业化育种的材料基础,决定育成品种的遗传背景,该系统负责种质材料的精确鉴评和分类管理,为育种研发提供性状或基因明确的育种中间材料。

  育种技术研发系统是商业化育种的核心模块,技术含量高,通常由常规育种、分子标记辅助育种、重要基因研发等技术部门组成。生物信息处理系统是育种材料的遗传信息管理平台,能够高效分析和处理海量的生物遗传信息,实现对大量育种中间材料的鉴别、筛选和分类管理。田间测试评价系统是商业化育种中试产品的评估依据,负责在多个地点、不同气候、土壤等生态环境下对中试产品的综合表现进行评价,评估其商业化推广价值。生产与市场反馈系统是商业化育种体系的反馈调控机制,负责针对特定区域和市场需求,对育种目标、技术路线、研发产品特性等进行改进优化,使其更适合目标区域生产和市场要求。

  总的来说,商业化育种是一个程序明确的多模块协作育种模式,不同模块之间相辅相成、相互影响、相互促进,但任一环节均不能独立完成品种选育,是典型的工厂化流水线式育种。

  3 商业化育种特点

  相对于我国现行的以课题组制的传统育种而言,商业化育种具有以下几个显着特点[7-12]。

  3.1 以市场需求为导向

  商业化育种的目的是追求利益最大化,因此强调品种的商业价值和市场认可度。我国现行的以课题组制的育种,大多是以品种审定为目的,而不重视品种的商业价值,造成了很多品种好看不中用,以及每年审定很多品种,但真正具有市场开发价值的却很少[7,9]。从跨国公司育成品种的特点来看,商业化育种的目标并不单纯追求丰产性指标,而更注重强化抗病虫、抗逆性状,以提高品种稳产性;注重农艺措施的改进,如抗除草剂,耐密植,养分高效利用,适应轻简化机械化操作等,使育种目标更符合农业生产和市场需求。另外,商业化育种还注重品种的推广区域和市场定位,针对性和指向性很强。

  3.2 具有丰富的种质资源及相关的信息管理和共享平台

  巧妇难为无米之炊,丰富的种质资源是培育良种的前提,孟山都、先锋等大型跨国种子公司大多拥有业内最丰富的种质资源[9-11]。在此基础上,通过多种技术和田间测评,了解各种质资源的遗传特征,如载有的特质基因、优良表型等,并建有完善的信息管理系统和资源共享平台,供育种者根据育种目标选择合适中间材料进行配组和选育。

  3.3 具备标准化和规范化的操作流程

  商业化育种是以工厂化的组织形式,把各个相关环节的专业人员串联起来(而不是并联)进行的品种选育,各自分工明确,为流水线式作业方式,各环节均有标准化和规范化的操作流程,工作人员多数情况下均是按照固定流程完成各自承担的工作任务,如对性状或基因进行选择和测评等[7,9,11]。

  3.4 性状测试点覆盖范围广、配组规模大

  商业化育种注重对中试品种在多地点、多环境、多逆境下的测评,以降低品种的推广风险,因此需要在不同地方建立育种研发中心或试验站[9,10]。如孟山都公司在全球不同国家设有180 多个试验站,先锋公司有 120 多个,并以这些研发中心为依托,广泛布局试验点,开展大规模育种材料筛选和品种适应性试验,所有实验数据均与总部实现联网共享,所有试验站均可利用。另外,优良品种往往是数以万计的不同基因间的重组后的产物,为实现多个基因的最佳组合,必须开展大规模配组工作。据了解,先锋公司在全球设立育种试验点 1000 多个,每年测试育种组合上百万个。每个杂交组合在商业化推广前至少经过 150多个试验点和 200 多个不同地区农民的种植测试评价。

  3.5 注重自动化和科技化手段的使用

  无论是实验室操作还是田间作业,商业化公司如跨国公司都设计和采用各种现代自动化控制的分析仪器和机械设备,积极、主动地与世界各地的科研机构或大学合作,通过最新的科技手段,开展种质创新、基因发掘和标记辅助选择研究,以提高育种效率[7,8,10-12]。

  4 商业化育种的教学策略

  4.1 注重研讨式教学,提高同学的分析理解能力

  由于教科书中暂没有商业化育种内容,其相关知识均是来自不同专家发表的学术论文以及国家有关商业化育种的规划纲要。因此,在教学过程中可提前要求同学上网查询相关资料,并在课堂上阐述各自对商业化育种模式和特点的认识,与同学进行交流讨论,在讨论中逐渐呈现以上商业化育种的特点及育种过程中需要的主要环节(即育种模式)。在教学实践中,作者发现通过这种研讨式教学,同学的学习主动性强,参与程度高,同时有利于同学更深层次地理解商业化育种模式和特点,提高同学的分析和理解能力[3,13]。

  4.2 注重跨国公司间的比较教学,强化同学“学农爱农”的思想意识

  受我国现行课题组式育种工作的影响,很多同学仍认为从事育种就是整天泡在田里,面朝黄土背朝天,工作辛苦,收入微薄,工作一辈子始终是地里的农民。实际上,在商业化育种中,强调的是各个环节人员间的流水线式育种,从事田间性状测定只是商业化育种程序中的一个环节,其他多个环节的工作均不在田间。类似孟山都、先锋等跨国农业公司,其中在田间一线工作的人员不到公司人数的 20%。实际上商业化育种公司与苹果、三星等电子公司以及波音、空客等飞机制造公司间的运作模式是相同的,一个产品出来多是多个部门的协作产物,而不是几个人的事。在教学过程中,可以适当采用不同跨国公司间的比较教学,增加生动性的同时便于让同学理解从事商业化育种可以实现梦想,可以成为职业白领,可以成为技术(品种设计)总监,可以成为部门经理,可以成为研发工程师,等等。因此,通过不同跨国公司间的比较教学,可以明显增强同学“学农爱农”的思想意识,认识到学农大有出路,从事育种远不是只是泡在田里的“农民”。
  
  4.3 教学中需要强调的 2 个方面

  有同学曾经问我商业化育种与杂交育种、回交育种等有何区别?实际上两者间是不对等的概念,差异巨大。杂交育种、回交育种、分子标记辅助育种等均是育种中的技术措施,而商业化育种是一个系统工程,其不仅包括育种,还包括种子生产、销售及售后服务等诸多环节。因此,在教学过程中需要向同学强调商业化育种与杂交育种、回交育种等育种技术间的差异,以免产生混淆或误解。

  商业化育种的核心竞争力在于品种创新能力,品种创新能力强弱在于育种中间材料的利用和重要性状基因的发掘以及综合运用多种育种技术(如常规育种和分子标记辅助育种技术等)能力的高低,而且当前常规育种技术仍然是育种的主体技术[8,10,12]。因此,需要向同学强调商业化育种中,不仅需要育种技能人才,更需要开展重要性状的基础研究人才,鼓励同学进一步深造,提高科研能力。

  5 结语

  商业化育种是我国种业发展的必然方向,需作为培育农业人才的农业院校,在《作物育种学》教学过程中,讲授或传播好商业化育种思想及育种模式和特点、意义[12,13]。本文对商业化育种的教学认识既浅薄又难成体系,希望同行提出更多、更高的见解,共同为我国商业化育种进程中输送优异的农业人才。

  参考文献
  
  [1]张天真.作物育种学总论[M].北京:中国农业出版社,2003.
  [2]石海春,牛应泽,佘跃辉,等.作物育种学教学内容与教学方式改革探索[J].高等农业教育,2001(8):61-63.
  [3]左示敏,潘学彪,陈宗祥,等.生物技术育种在《作物育种学》教学中的地位及教改实践[J].扬州教育学院学报,2008(4):63-65,94.
  [4]马广鹏.关于构建商业化育种体系的认识与思考[J].东北农业大学学报:社会科学版,2013(3):87-91.
  [5]国务院办公厅.全国现代农作物种业发展规划[J].种业导刊,2013(1):5-13.
  [6]邹芳刚.认真贯彻落实国务院《意见》全面加快江苏种业强省建设步伐[J].种子科技,2012(1):7-11.

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