目錄
總論 1
1 作物種業(yè)前沿科技研究的戰(zhàn)略需求 1
1.1 作物種業(yè)科技戰(zhàn)略需求 1
1.2 作物種業(yè)前沿技術(shù)創(chuàng)新需求 3
2 全球作物種業(yè)前沿技術(shù)發(fā)展與態(tài)勢分析 6
2.1 全球作物種業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的總體發(fā)展現(xiàn)狀與態(tài)勢 6
2.2 全球作物種業(yè)前沿技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與態(tài)勢 10
3 我國作物種業(yè)前沿科技發(fā)展的機(jī)遇與問題挑戰(zhàn) 21
3.1 我國作物種業(yè)前沿科技發(fā)展的機(jī)遇 21
3.2 我國作物種業(yè)前沿科技發(fā)展的問題與挑戰(zhàn) 23
4 作物種業(yè)前沿科技發(fā)展的戰(zhàn)略構(gòu)想 25
4.1 發(fā)展目標(biāo) 25
4.2 發(fā)展思路 25
4.3 發(fā)展重點(diǎn) 26
4.4 政策保障和建議 27
一、原始創(chuàng)新篇
專題一 性狀組學(xué) 31
摘要 31
1 背景與需求分析 31
1.1 性狀組學(xué)的定義 31
1.2 性狀組學(xué)研究的戰(zhàn)略需求 32
1.3 性狀組學(xué)育種對未來農(nóng)業(yè)的潛在影響 35
2 發(fā)展態(tài)勢分析 36
2.1 基礎(chǔ)研究進(jìn)展 36
2.2 知識產(chǎn)權(quán)分布 39
2.3 項目布局 39
2.4 主要研發(fā)力量 40
3 瓶頸對策分析 40
3.1 重要農(nóng)藝性狀之間協(xié)同調(diào)控的機(jī)制尚不明確 40
3.2 急需發(fā)展大規(guī)模低成本的表型評價體系 41
3.3 基于多組學(xué)信息的性狀預(yù)測和智能化選擇技術(shù)有待突破 41
3.4 精準(zhǔn)培育智能化作物新品種迫在眉睫 42
4 未來戰(zhàn)略構(gòu)想 42
4.1 發(fā)展思路 42
4.2 發(fā)展目標(biāo) 43
4.3 政策保障和建議 43
參考文獻(xiàn) 44
專題二 從頭馴化 46
摘要 46
1 背景與需求分析 46
1.1 從頭馴化的定義 46
1.2 從頭馴化研究的戰(zhàn)略需求 47
1.3 從頭馴化育種對未來農(nóng)業(yè)的潛在影響 49
1.4 從頭馴化的技術(shù)路線 51
2 發(fā)展態(tài)勢分析 52
2.1 基礎(chǔ)研究進(jìn)展 52
2.2 知識產(chǎn)權(quán)分布 56
2.3 項目布局 56
2.4 主要研發(fā)力量 56
3 瓶頸對策分析 57
3.1 資源基礎(chǔ)——種質(zhì)資源保護(hù)收集評估與挖掘 57
3.2 設(shè)計基礎(chǔ)——作物馴化規(guī)律的解析 57
3.3 技術(shù)基礎(chǔ)——生物技術(shù)創(chuàng)新 57
3.4 制度保障——從頭馴化作物的商業(yè)模式 58
4 未來戰(zhàn)略構(gòu)想 58
4.1 發(fā)展思路 58
4.2 發(fā)展目標(biāo) 58
4.3 政策保障和建議 59
參考文獻(xiàn) 59
二、集成創(chuàng)新篇
專題三 合成生物學(xué). 63
摘要 63
1 背景與需求分析 63
1.1 合成生物學(xué)的定義 63
1.2 合成生物學(xué)在作物種業(yè)科技創(chuàng)新中的地位、戰(zhàn)略需求和形勢分析 64
2 發(fā)展態(tài)勢分析 65
2.1 基礎(chǔ)研究進(jìn)展 65
2.2 知識產(chǎn)權(quán)分布 67
2.3 項目布局 68
2.4 關(guān)鍵詞顯示光合和固氮是當(dāng)前植物合成生物學(xué)的研究熱點(diǎn) 69
3 瓶頸對策分析 73
3.1 我國農(nóng)業(yè)合成生物學(xué)技術(shù)創(chuàng)新能力不足 73
3.2 合成途徑和模塊的理論基礎(chǔ)研究滯后 73
3.3 我國政府資助晚于英美等國約 10 年 74
3.4 研究主體及經(jīng)費(fèi)來源不符合顛覆性應(yīng)用技術(shù)的定位 74
3.5 社會對合成生物學(xué)食品的認(rèn)識不足及監(jiān)管制度不完善 74
4 未來戰(zhàn)略構(gòu)想 75
4.1 發(fā)展思路 75
4.2 發(fā)展目標(biāo) 75
4.3 政策保障和建議 76
參考文獻(xiàn) 76
專題四 微生物組學(xué) 78
摘要 78
1 背景與需求分析 78
1.1 微生物組的定義 79
1.2 微生物組研究的發(fā)展沿革 79
1.3 植物微生物組推動作物育種發(fā)展 82
2 發(fā)展態(tài)勢分析 82
2.1 植物微生物組領(lǐng)域進(jìn)入快速發(fā)展期，我國距離世界頂尖水平還有一定差距 82
2.2 國內(nèi)外微生物組研究計劃和隊伍 84
3 瓶頸對策分析 85
3.1 微生物組功能及機(jī)制研究還不完善 85
3.2 微生物組育種與不同土壤環(huán)境 86
4 未來戰(zhàn)略構(gòu)想 86
4.1 發(fā)展目標(biāo) 86
4.2 發(fā)展思路 87
4.3 政策保障和建議 87
參考文獻(xiàn) 88
專題五 表型組學(xué) 90
摘要 90
1 背景與需求分析 90
1.1 作物表型組學(xué)的定義 90
1.2 作物表型技術(shù)在作物種業(yè)科技創(chuàng)新中的地位、戰(zhàn)略需求和形勢分析 91
2 發(fā)展態(tài)勢分析 92
2.1 各國高度重視表型基礎(chǔ)設(shè)施布局建設(shè) 92
2.2 表型組學(xué)論文數(shù)量呈快速增長趨勢 96
2.3 表型組學(xué)技術(shù)的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢 98
3 瓶頸對策分析 100
3.1 表型組數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一的表型組數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)、元標(biāo)準(zhǔn)及存儲管理標(biāo)準(zhǔn) 100
3.2 缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的表型組數(shù)據(jù)解析軟件和平臺 101
3.3 缺少國產(chǎn)的表型設(shè)備核心傳感器部件 101
3.4 尚缺乏融合基因型和表型輔助育種操作所需的單株和群體選擇的設(shè)備 102
3.5 缺乏一個多生境、多維度、全生育期表型與基因型規(guī)模化精準(zhǔn)鑒定平臺 102
4 未來戰(zhàn)略構(gòu)想 103
4.1 發(fā)展思路 103
4.2 發(fā)展目標(biāo) 103
4.3 政策保障和建議 104
參考文獻(xiàn) 104
專題六 育種工業(yè)技術(shù) 107
摘要 107
1 背景與需求分析 108
1.1 育種工業(yè)技術(shù)的定義 108
1.2 育種工業(yè)技術(shù)在作物種業(yè)科技創(chuàng)新中的地位、戰(zhàn)略需求和形勢分析 108
2 發(fā)展態(tài)勢分析 110
2.1 育種工業(yè)技術(shù)演化與發(fā)展歷程 110
2.2 植物工廠育種的全球發(fā)展態(tài)勢呈現(xiàn)穩(wěn)步突破 112
2.3 快速育種發(fā)展態(tài)勢呈現(xiàn)陡然崛起 115
2.4 我國育種工業(yè)技術(shù)取得長足進(jìn)展，與領(lǐng)先國家差距縮小 118
3 瓶頸對策分析 119
3.1 作物品種復(fù)雜性狀在人工環(huán)境與田間表現(xiàn)差異產(chǎn)生轉(zhuǎn)化難題 119
3.2 育種研究團(tuán)隊大多難以負(fù)擔(dān)育種工業(yè)技術(shù)依賴的設(shè)施建造與運(yùn)行成本 120
4 未來戰(zhàn)略構(gòu)想 121
4.1 發(fā)展思路 121
4.2 發(fā)展目標(biāo) 121
4.3 政策保障和建議 122
參考文獻(xiàn) 123
三、持續(xù)鞏固篇
專題七 表觀遺傳學(xué) 127
摘要 127
1 背景與需求分析 127
1.1 表觀遺傳學(xué)的定義 127
1.2 表觀遺傳育種技術(shù)在作物種業(yè)科技創(chuàng)新中的地位、戰(zhàn)略需求和形勢分析 128
2 發(fā)展態(tài)勢分析 130
2.1 基礎(chǔ)研究進(jìn)展 130
2.2 知識產(chǎn)權(quán)分布 135
2.3 項目布局 136
2.4 主要研發(fā)力量 137
3 瓶頸對策分析 138
3.1 農(nóng)作物復(fù)雜性狀形成的表觀遺傳基礎(chǔ)研究較薄弱 138
3.2 RNA表觀遺傳育種理論與應(yīng)用研究基礎(chǔ)薄弱 138
3.3 亟待開發(fā)以表觀遺傳調(diào)控為核心的倍性育種技術(shù) 138
3.4 尚缺乏作物可再生機(jī)理研究及實操工具 139
3.5 靶向表觀基因編輯技術(shù)缺乏高效工具及原始核心專利 139
4 未來戰(zhàn)略構(gòu)想 140
4.1 發(fā)展思路 140
4.2 發(fā)展目標(biāo) 140
4.3 政策保障和建議 141
參考文獻(xiàn) 141
專題八 遞送與再生 144
摘要 144
1 背景與需求分析 144
1.1 植物細(xì)胞遞送與植株再生助力作物育種技術(shù)的更新 145
1.2 遞送與再生效率成為新型育種技術(shù)的制約因素 145
1.3 新一代遞送與高效再生技術(shù)成為種業(yè)科技創(chuàng)新的驅(qū)動力 146
2 發(fā)展態(tài)勢分析 146
2.1 傳統(tǒng)遞送技術(shù)發(fā)展進(jìn)入瓶頸期，中國明顯落后于美國 146
2.2 我國在新一代遞送技術(shù)的研究與應(yīng)用領(lǐng)域與美國的差距正在縮小 150
2.3 植物再生機(jī)制的研究與應(yīng)用是持續(xù)熱點(diǎn)，我國有體量的優(yōu)勢而美國有核心理論和技術(shù) 152
2.4 我國在作物再生基礎(chǔ)研究領(lǐng)域具有一定的亮點(diǎn) 154
3 瓶頸對策分析 155
3.1 我國新材料和新介質(zhì)的基礎(chǔ)研究不足，新一代遞送技術(shù)開發(fā)具有一定瓶頸 155
3.2 新一代遞送技術(shù)安全隱患和監(jiān)管體系不明確，在植物/作物中的應(yīng)用會受到制約 156
3.3 植物/作物再生過程的分子機(jī)制尚不明確 156
3.4 影響不同作物再生效率的關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制有待挖掘 157
3.5 作物中缺乏無須組織培養(yǎng)的高效遞送-遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)體系 157
4 未來戰(zhàn)略構(gòu)想 158
4.1 發(fā)展思路 158
4.2 發(fā)展目標(biāo) 158
4.3 政策保障和建議 159
參考文獻(xiàn) 159
專題九 雜種優(yōu)勢與無融合生殖 162
摘要 162
1 背景與需求分析 162
1.1 雜種優(yōu)勢顯著提高作物產(chǎn)量、品質(zhì)和抗逆性 162
1.2 雜交制種的困境 163
1.3 無融合生殖技術(shù)有望克服雜交制種困境 163
1.4 無融合生殖技術(shù)長期受到國際關(guān)注 164
2 發(fā)展態(tài)勢分析 164
2.1 基礎(chǔ)研究進(jìn)展 164
2.2 專利及主要研發(fā)力量分析 168
3 瓶頸對策分析 171
3.1 玉米雜種優(yōu)勢利用效率有待提高 171
3.2 水稻雜種優(yōu)勢利用體系有待優(yōu)化 172
3.3 無融合生殖基礎(chǔ)研究瓶頸 173
4 未來戰(zhàn)略構(gòu)想 175
4.1 發(fā)展思路 175
4.2 發(fā)展目標(biāo) 176
4.3 政策保障和建議 176
參考文獻(xiàn) 177
專題十 倍性育種 178
摘要 178
1 背景與需求分析 178
1.1 倍性育種的定義 178
1.2 倍性育種技術(shù)在作物育種中舉足輕重 179
2 發(fā)展態(tài)勢分析 180
2.1 基礎(chǔ)研究進(jìn)展 180
2.2 知識產(chǎn)權(quán)分布 184
2.3 項目布局 185
3 瓶頸對策分析 185
3.1 不同作物的單倍體育種關(guān)鍵共性技術(shù)有待突破 185
3.2 大規(guī)模DH系的表型評價困難 186
3.3 多倍體作物遺傳育種難度大 186
4 未來戰(zhàn)略構(gòu)想 186
4.1 發(fā)展思路 187
4.2 發(fā)展目標(biāo) 187
4.3 政策保障和建議 187
參考文獻(xiàn) 188
四、重點(diǎn)突破篇
專題十一 基因編輯 193
摘要 193
1 背景與需求分析 193
1.1 基因編輯是生命科學(xué)領(lǐng)域的顛覆性技術(shù) 194
1.2 基因編輯技術(shù)在作物種業(yè)科技創(chuàng)新中的地位 194
1.3 基因編輯創(chuàng)新與應(yīng)用在保障種業(yè)安全中的戰(zhàn)略需求和形勢 194
2 發(fā)展態(tài)勢分析 195
2.1 全球基因編輯研究和專利態(tài)勢分析 195
2.2 中國在農(nóng)作物基因編輯領(lǐng)域具有一定的優(yōu)勢地位 197
2.3 我國農(nóng)業(yè)生物基因編輯技術(shù)仍受制于國外核心專利 199
2.4 我國農(nóng)業(yè)生物基因編輯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展緩慢 199
3 瓶頸對策分析 199
3.1 基礎(chǔ)研究薄弱、理論創(chuàng)新不足、原始創(chuàng)新乏力 200
3.2 相關(guān)學(xué)科融合不足，原創(chuàng)性共性技術(shù)研發(fā)乏力 200
3.3 缺乏高效的基因編輯組分遞送技術(shù) 201
3.4 基因編輯產(chǎn)品監(jiān)管及產(chǎn)業(yè)化政策滯后 201
4 未來戰(zhàn)略構(gòu)想 202
4.1 發(fā)展思路 202
4.2 發(fā)展目標(biāo) 202
4.3 政策保障和建議 203
參考文獻(xiàn) 203
專題十二 智能育種 205
摘要 205
1 背景與需求分析 205
1.1 智能育種是作物育種技術(shù)發(fā)展的高級階段，將推動育種從“經(jīng)驗”走向“科學(xué)”、從“運(yùn)氣”走向“精準(zhǔn)” 206
1.2 組學(xué)大數(shù)據(jù)是解析智能育種理論問題的關(guān)鍵基礎(chǔ) 209
1.3 智能育種涉及多項前沿技術(shù)交叉融合 211
1.4 小結(jié).. 212
2 發(fā)展態(tài)勢分析 212
2.1 研究論文分析 212
2.2 知識產(chǎn)權(quán)分布 214
2.3 重要研究進(jìn)展概述 214
2.4 育種信息化研究前沿布局及應(yīng)用研發(fā)進(jìn)展簡述 215
2.5 小結(jié) 217
3 瓶頸對策分析 217
3.1 在遺傳育種材料中獲取新基因變異及不同變異組合的效率有限 217
3.2 育種材料的基因型鑒定成本太高 218
3.3 種質(zhì)材料的表型鑒定技術(shù)遠(yuǎn)未成熟 218
3.4 公共育種大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺及技術(shù)人才缺乏 218
3.5 政策法規(guī)、科技計劃、評價考核機(jī)制不完善 219
4 未來戰(zhàn)略構(gòu)想 221
4.1 發(fā)展思路和重點(diǎn) 221
4.2 發(fā)展目標(biāo) 224
4.3 政策保障和建議 224
結(jié)語 226
參考文獻(xiàn) 226