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2022年 第24卷 第12期    刊出日期：2022-12-15

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刊首语

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邓小明

2022, 24(12):  0-0. 

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生物育种创新论坛

作物种业发展趋势与对策分析

李新海, 路明, 郑军, 谷晓峰, 邱丽娟, 黎裕, 马有志, 万建民

2022, 24(12):  1-7.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.1101

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种业是战略性、基础性产业，明确作物种业发展路径对提升国家农业竞争力至关重要。深入分析国际作物种业发展趋势，研判我国作物种业发展面临的机遇与挑战，提出新时期种业创新发展对策。研究认为，以“生物技术和信息化”为特征的新一轮科技革命推动作物种业升级，生物技术品种成为种业发展的重要增长点，跨国种业企业加速占领全球种业市场。全球科技革新和国民经济转型发展，为我国作物种业发展带来新机遇。我国基本建立作物种业创新体系，种业企业不断发展，但仍面临核心科技原始创新不足、种业创新体系不健全等挑战。研究建议，新时期我国作物种业应进一步强化创新链与产业链的有效衔接，构建产学研深度融合体系；夯实种业科技原创基础，产出关键核心技术和重大新品种等高价值知识产权；培育创新型企业，健全政策机制和营商环境，助力作物种业高质量发展。

加快生物育种研发应用 推进农业科技自立自强

张文

2022, 24(12):  8-14.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0733

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粮食安全，国之大者。习近平总书记指出，“耕地就那么多，稳产增产根本出路在科技”。当前，以生物技术为特征的新一轮农业科技革命正在孕育重大突破，在现代农业发展中发挥着先导和引领作用。发展生物育种是保障我国国家粮食安全、增强国际竞争力的重大战略选择。介绍了生物育种在国际农业科技发展中的发展态势，分析了全力推进生物育种产业化应用需正确处理生物育种研发与应用的4个关系，并提出了有序推进我国生物育种产业化应用的4项任务，为加快推进我国生物育种技术研发与应用提供了理论指导。

中国重要农作物生物育种产业化应用的展望

张健

2022, 24(12):  15-24.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0697

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中国作为人口大国，由于耕地和水资源有限，科技创新是提升农作物生产能力、满足国家粮食安全的唯一出路。玉米、大豆、油菜、棉花等重要作物生物育种产业化在推动美国、巴西和阿根廷等世界主产国或地区的种业发展中发挥了重要作用。经过20多年的科技创新，中国玉米和大豆的抗虫和耐除草剂生物育种技术已趋于成熟，生物育种产业化种植可显著降低玉米、大豆等作物的生产成本，提升单产水平和增加农民收入。生物育种产业化是涉及科研创新、生物安全评估、相关法规监管、国际贸易、农业生产和公众接受度等多方面、庞大又复杂的系统工程，需要以大型种企为主体，整合科研院所、大学和企业科技资源，构建生物育种研发创新联合体，实现创新研发链与产业链的一体化，不断推出高产并营养健康、投入少而又环境友好的新品种，推进重要农作物生物育种产业化应用的高质量可持续发展。生物育种是种业创新的核心，构建现代生物育种创新体系、强化种质资源深度挖掘、突破前沿育种关键技术、培育战略性新品种、实现种业科技自强自立是解决种源要害、打赢种业翻身仗的关键，是牢牢把握住粮食安全主动权的根本保障，也是破解我国农业发展面临的资源短缺和环境约束的重要措施。概述了生物育种产业化应用现状，并提出了现代种业发展举措。生物育种将驱动我国现代种业发展和国际竞争力持续提升，实现从种业大国迈向种业强国的跨越。

我国作物种业数字化发展：成效、困境与前瞻

范贝贝, 李瑾, 马晨

2022, 24(12):  25-32.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0579

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种业作为农业现代化的基础产业，推动种业振兴已经成为我国战略科技体系构建和推动乡村全面振兴的核心任务之一。数字科技在种业全产业链的不断渗透为种业突破发展瓶颈，实现育种专业化、生产标准化、服务综合化、管理信息化、技术装备精准化带来了新途径。我国已初步实现数字技术与育种、繁种制种、产业推广等多方面的融合，但对比欧美发达国家和地区已经进入智能设计育种“4.0时代”的现状，我国育种技术研发仍处于种业“2.0时代”至“3.0时代”之间，“育、繁、推、管、服”全产业链数字化发展水平较低的问题依然突出。面对智能化、精准化等发展态势，应重点鼓励数字科技与分子育种、常规育种技术的融合创新研究，全面铺开商业化育种软件与平台的应用，推动种业数字化营销、推广、服务与管理体系的全面建立。

生物育种创新基础

表观遗传调控与作物育种

宋显伟, 唐善杰, 曹晓风

2022, 24(12):  33-38.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.1040

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表观遗传是DNA序列不变而基因表达发生可遗传改变的生物现象，包括DNA甲基化、组蛋白修饰及变体、RNA修饰、染色质重塑和非编码RNA等。表观遗传主要在转录和转录后水平调控基因表达及转座子活性，在作物重要农艺性状形成和倍性育种等方面发挥重要调控作用。综述了目前与作物育种直接相关表观遗传调控研究的重要进展，并分析了其应用于作物育种上的潜力及途径方法，以期加快和推动植物表观遗传调控的基础与应用研究。

畜禽重要性状遗传调控机制与分子设计育种

王文月, 米晓钰, 孙康泰, 戴翊超, 姚志鹏, 高元鹏, 刘军, 葛毅强, 张松梅, 邓小明, 张涌

2022, 24(12):  39-47.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0979

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畜禽重要经济性状的遗传基础研究是新一代分子设计育种的重要前提，是国际畜禽种业科技创新的研究前沿。我国畜禽品种资源丰富、生产类型多样、生态适应幅度广、优异性状突出，但存在种质资源保护和收集不充分、性状特征和遗传机制解析不清等问题，造成我国丰富的畜禽遗传资源开发利用不足，难以支撑分子设计育种技术的研发和应用。针对我国畜牧业现代化和种业振兴行动的发展需求，总结了国内外畜禽重要性状遗传调控机制、分子设计育种的研究进展以及我国畜禽分子设计育种面临的瓶颈，探讨了未来畜禽分子设计育种的发展趋势，旨在为我国未来畜禽种业科技创新发展提供借鉴与参考。

林木重要性状形成的分子基础研究进展

张守攻

2022, 24(12):  48-58.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0943

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林业是国民经济的重要产业之一，深入研究以人类需求为目的的林木重要性状，解析其形成的分子基础，是建立高效育种技术体系的基本保障，对培育满足国家重大需求的突破性良种，保障我国林业可持续发展，服务国家木材安全、粮食安全、生态安全和乡村振兴等重大战略具有重要意义。随着生物技术的快速发展，针对林木性状形成的分子基础研究也更加深入。综述了国内外林木性状形成的分子基础，聚焦木材形成、林木经济性状和林木抗逆性的形成与调控机制，对当前的研究进展进行了梳理，并对未来林木性状研究趋势与技术发展进行了展望。

油菜耐盐碱研究与应用

万何平, 张浩, 余忆, 陈敬东, 曾长立, 赵伦, 文静, 沈金雄, 傅廷栋

2022, 24(12):  59-67.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0970

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土壤盐碱化已成为农业发展的主要限制因素之一。盐碱胁迫对植物的胁迫伤害可分为渗透胁迫、离子毒害、活性氧损伤以及高pH胁迫。盐碱胁迫对油菜的种子萌发、苗期生长发育以及产量品质都会造成不同程度的影响。阐述了盐碱胁迫对油菜不同生育期的影响机制，从渗透调节、活性氧清除、吸收和储存Na⁺、根系分泌有机酸等方面分析油菜耐盐碱机制，并提出进一步提高油菜耐盐碱性的措施，包括挖掘和利用耐盐碱基因、采用合理的栽培手段和使用外源物质，旨在为应用耐盐碱油菜改良利用盐碱地提供理论依据。

生物育种创新技术

作物从头驯化策略的提出与进展

张静昆, 李文佳, 曾鹏, 孟祥兵, 余泓, 李家洋

2022, 24(12):  68-77.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0985

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过去一个世纪，育种理论与技术体系快速发展，杂种优势利用、杂交育种、诱变育种、分子标记辅助育种、转基因育种、基因组编辑育种、分子设计育种等育种策略先后涌现，对保障世界粮食安全作出重要贡献。近年来，现代生物技术的发展催生出了一种全新的种质创新策略，即从头驯化策略。综述了从头驯化策略的发展、技术路线及野生资源基础、驯化机制解析、底层生物技术以及政策保障，分析了从头驯化策略可能面临的挑战，并展望其在作物育种上的应用前景。未来，从头驯化将有望引领种质创新，为应对新时期农业挑战提供新的解决方案。

基因编辑技术及其在农作物中的应用进展

闫磊, 张金山, 朱健康, 夏兰琴

2022, 24(12):  78-89.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.1030

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全球气候变化、人口增长、耕地减少和极端天气频发等为粮食安全和农业可持续发展带来诸多挑战。以CRISPR/Cas为代表的基因组编辑技术能够快速定向创制农作物新种质，提高育种效率，为保障粮食安全和生态安全提供有力的技术和材料支撑。综述了CRISPR/Cas系统介导的基因敲除、单碱基编辑、精准替换和引导编辑技术的研发及其在农作物遗传改良中的应用进展，并对我国农作物基因编辑研究进行了展望和建议，以期为今后农作物基因编辑研究的发展和应用提供参考。

人工智能加速作物表观遗传设计育种

郭位军, 李东维, 谢上, 杨立文, 李聪, 田健, 普莉, 谷晓峰

2022, 24(12):  90-100.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.1031

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全球人口持续增长、极端天气频发等因素给全球粮食安全带来新的挑战，需要开辟新的育种途径提升作物育种性状。近年来，生物技术（biotechnology，BT）与人工智能、大数据等信息技术（information technology，IT）的深度融合推进了智能设计育种技术的快速发展。智能设计育种技术加速多维组学全景图谱绘制、基因调控网络解析和全基因组优异等位变异的挖掘，并通过基因组设计改良育种性状。作物育种性状受到遗传、表观遗传和环境因素协同调控，表观遗传与二者的互作起着关键作用。智能设计技术的发展使得基于表观遗传的设计育种成为可能，成为提升作物育种性状的新途径。表观遗传学与人工智能的深度融合极大地促进了表观遗传全基因组修饰位点的鉴定和调控网络解析，创新了基于表观遗传修饰位点的回路设计，实现定向创制综合性状优良的新种质和培育新品种。

农业基因回路设计合成技术发展动态与策略

林敏, 王磊, 谷晓峰, 燕永亮, 刘柱, 涂涛, 姚斌

2022, 24(12):  101-111.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.1021

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随着生物组学、系统生物学和合成生物学等前沿学科的高度交叉融合，推动新一代基因工程技术不断取得新突破。基因回路设计与合成是新一代基因工程的技术核心，具有颠覆性、智能性和精准性三大技术特征。加快农业生物基因回路设计与合成技术等创新，将为创制新一代农业生物新品种和促进我国农业高质量绿色发展提供重要技术支撑。简要总结了农业生物基因回路设计与合成技术国际发展动态，深入探讨了我国农业生物基因智能设计与精准表达技术的发展策略与优先领域。

生物育种创新种质

我国作物新种质创制研究进展

陈浩, 周菲, 林拥军

2022, 24(12):  112-119.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0998

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作为人口和农业大国，我国政府历来重视农业问题和粮食安全。基于人口众多、耕地资源有限的国情限制，我国把依靠科技发展提升单产水平作为保证我国粮食安全的主要手段。在国家的积极布局和大力支持下，近年来我国在作物育种理论和技术上不断突破和创新。作物重要农艺性状的解析和具有育种价值的等位基因利用、基因编辑技术的创新和应用、基因组育种和从头驯化策略以及转基因大豆和玉米产业化试点等为我国作物新种质的创制提供了新思路和新策略。梳理和回顾了我国在此领域取得的一些具有代表性的成果，并对发展前景进行了总结和展望。

重要养殖鱼类生物育种技术研究

孙永华, 胡炜

2022, 24(12):  120-128.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0711

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鱼类等水产品作为蓝色食物，被公认为优质的蛋白源，在保障全球食品和营养安全中发挥重要作用。中国是全球最大的水产养殖国家，其成功经验为世界所瞩目。我国在养殖鱼类中建立了选择育种、杂交育种、多倍体育种、性控育种、转基因育种等技术，开展了鱼类基因编辑和全基因组选择育种实践，并在鱼类生殖干细胞和生殖开关等前沿育种技术方面进行了尝试。利用这些技术创制出养殖鱼类新种质，培育出具有优良性状的养殖鱼类新品系和新品种，驱动和支撑着我国水产养殖的高质量发展。系统综述了生物育种技术在鱼类优良种质创制中的开发和应用，并展望了鱼类生物育种技术的发展前景，旨在推动养殖鱼类新品系和新品种培育，支撑我国水产养殖的高质量发展。

林木新种质创制研究进展

王军辉

2022, 24(12):  129-141.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0946

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林以种为本，种以质为先。林木种质创新是林木种业振兴的基础，是保障国家木材安全、粮油安全和生态安全的坚实根基。随着仪器设备的更新换代和多组学、智能与信息等技术的发展及相关理论水平的提升，我国林木种质的研究由传统的经验性收集和粗放式评价，向现代、定向、高效的新种质创制及规模化、精准化及系统化评价和挖掘转变。从林木新种质的创制现状、核心关键技术、规模化繁育和未来发展方向4个方面综述我国林木新种质创制进展，并提出传统杂交育种与现代生物技术相结合，加快开发林木表型和基因型高通量精准评价、全基因组选择、基因组精准操作、合成生物学和细胞工厂等种质创制及繁育新技术，支撑优质种质创制和突破性新品种培育。

稻麦轮作体系下抗除草剂稻麦种质资源的挖掘与利用

朱鹏, 许轲, 凌溪铁, 王金彦, 杨郁文, 张保龙, 裘实

2022, 24(12):  142-152.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.0995

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随着我国稻麦轮作区直播稻面积迅速扩大，直播连作田块杂草猖獗，田间除草剂与适播品种的应用需求愈发急迫，抗除草剂稻麦种质资源的开发与利用成为我国稻麦轮作区种业与农化企业联合发展的新方向。抗除草剂稻麦的配合轮作不仅降低了全年杂草的防除成本，增加了作物产量，同时也减少了除草剂对当茬和后茬作物的副作用，特别是安全、低残留选择性除草剂与抗性种质材料的配合使用，将显著降低除草剂滥用对生态环境的破坏以及野生稻和田间顽固性杂草的发生量，为助力实现稻麦轮作区稳产、优质、绿色、生态、安全的生产目标发挥重要作用。综述了农药市场主要的除草剂种类，并且从转基因与非转基因2个角度介绍了与其对应相关的抗除草剂稻麦种质资源的研究进展，为稻麦轮作区直播稻种植背景下抗除草剂品种（系）种药一体化栽培体系的构建提供理论依据。

生物育种安全监管

生物育种产品食用安全评价研究进展

徐彤晓, 贺晓云, 黄昆仑

2022, 24(12):  153-159.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.1083

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生物育种是指利用转基因、基因编辑等现代生物技术改变基因组构成，培育动物、植物和微生物新品种的过程。生物育种获得的食品及饲料等产品在提高经济效益及改善人类健康方面具有不可低估的潜力，但人们对生物育种产品的安全性存在担忧。基于此，探讨了生物育种食品的安全性问题，综述了生物育种食用安全性评价方法，并总结了重组酶制剂、RNA干扰、基因编辑、合成生物学等新型生物技术产品的安全性研究进展，得出生物技术食品与传统食品的安全性无显著差异的判断，以期为我国生物育种产品的食用安全性评价提供参考。

农业合成生物研发与风险管理

王旭静, 燕永亮, 王友华, 唐巧玲, 焦悦, 王志兴

2022, 24(12):  160-166.  DOI: 10.13304/j.nykjdb.2022.1090

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合成生物技术作为农业科技领域的战略高新技术，具有会聚研究的特性，为解决光合作用、生物固氮、生物抗逆等世界性农业难题提供了途径和方案，为促进生物经济的可持续发展注入了新动能，已成为全球科技竞争的战略制高点。本文综述了农业合成生物技术的国内外研发与应用现状、存在的潜在风险点以及安全管理策略，以期为我国农业合成生物技术研发与安全管理提供借鉴。