從一顆看似平凡的種子，到廣布田間地頭、帶來連年豐收的“金牌”良種，需要多久？
十余年前，這個問題的答案只能是“十年磨一種”。如今，“最快兩年出好種”正在交叉科研的助力下成為現(xiàn)實。在2025年中國農(nóng)民豐收節(jié)來臨之際，記者探訪了中科合肥智能育種加速器創(chuàng)新研究院，水稻、小麥、玉米等農(nóng)作物種子正在這個“特訓(xùn)營”里，加速“奔”向豐收。
中科合肥智能育種加速器創(chuàng)新研究院門口的標(biāo)語。新華社記者陳諾 攝
“一粒種子可以改變一個世界”，走進(jìn)研究院，映入眼簾的這句話道出了種子的神奇力量。中國人很早就在農(nóng)業(yè)實踐中總結(jié)出選育種子的規(guī)律，《詩經(jīng)·大雅》中有一句“茀厥豐草，種之黃茂。實方實苞，實種實褎。”意思是種田要選用金黃好看、個大飽滿的種子。這樣被冠之以“育種1.0”的農(nóng)家選種方式，持續(xù)了數(shù)千年。
中科合肥智能育種加速器創(chuàng)新研究院里的麥穗。新華社記者陳諾 攝
到了近現(xiàn)代，雜交育種技術(shù)開始興起，通過跨種屬植物優(yōu)秀“遠(yuǎn)親近鄰”的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，實現(xiàn)種子的“進(jìn)化”，育種隨之進(jìn)入了“2.0”時代。這種方式很有效，但受制于“優(yōu)秀骨干”植物數(shù)量，難以持續(xù)。隨著基因技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們對“優(yōu)秀骨干”的基因進(jìn)行標(biāo)記，通過標(biāo)記追蹤，對種子進(jìn)行“聚合改裝”，這種被稱為“育種3.0”的分子育種技術(shù)，讓種子的“進(jìn)化”效率更高了。
育種加速器建設(shè)方案示意圖。（受訪者供圖）
如今，以生物技術(shù)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)的智能“育種4.0”時代來了，由中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院智能機(jī)械研究所牽頭建設(shè)的這個育種加速器就是其中代表。在這里，按照育種分工，不同種苗于形色各異的“方艙”里茁壯生長，由各種高智能裝備實時做“體檢”、拍“寫真”，確保每一步工作都精準(zhǔn)、高效。
湯才國（左一）與研究人員在實驗艙內(nèi)查看作物生長情況。新華社記者陳諾 攝
智能機(jī)械研究所副研究員湯才國向記者介紹，育種加速的奧秘藏在三個關(guān)鍵“艙”里。
離子艙圖片。（受訪者供圖）
——離子艙，誘變新品種。“我們把離子束技術(shù)用在了育種上。”湯才國說，這是以高能重離子束等射線照射種子，利用離子誘變育種，科研人員再從其中尋找到那些具有高產(chǎn)、耐鹽堿、抗倒伏等優(yōu)異性狀的后代，從而培育成突破性新品種。
在這里，這項技術(shù)目前已累計創(chuàng)制了4000多份各有特長的種質(zhì)資源，有不少已經(jīng)成功推廣運(yùn)用。比如大名鼎鼎的“脆稈”水稻——在田間脆而不易倒伏，成熟收獲時這種“脆稈”隨即“粉身碎骨”，利于就地還田肥地。這就是得益于科研團(tuán)隊利用離子束輻照水稻種子，改變莖稈細(xì)胞木質(zhì)素、纖維素含量和比例。
逆境艙里的作物呈現(xiàn)不同的長勢。新華社記者陳諾 攝
——逆境艙，“篩”出好苗子。逆境艙通過模擬雨雪冰凍、高溫干旱等極端氣象條件，給種子們進(jìn)行“魔鬼集訓(xùn)”，進(jìn)而“優(yōu)中選優(yōu)”。記者推開一個正在工作的逆境艙門，這里正在測試低溫條件下的小麥耐性，只見有的小麥葉子早已枯黃萎靡，也有幾株麥穗依舊堅挺，種子質(zhì)量高下立判。
加代艙圖片。新華社記者陳諾 攝
——加代艙，加速迭代。哪怕是新技術(shù)培育出來的種子，也需要種出來，在一代代繁衍中不斷純化、穩(wěn)定，最終才能形成新的品種。在加代艙里，通過精準(zhǔn)調(diào)控光周期、光譜、水肥等參數(shù)，作物生長周期大幅縮短。“小麥傳統(tǒng)一年種一代，在艙里一年能繁育六代。”湯才國說。
除了三個關(guān)鍵艙，育種加速器里還有一座“智能育種中心”：只見一株株作物被傳送帶送進(jìn)一個“大黑箱”，黑箱中的儀器能對作物進(jìn)行360度掃描建模，對種子活力、粒型、粒重等籽粒性狀進(jìn)行檢測。這樣的新型檢測設(shè)備不僅能無損快速檢測出一粒稻種的活力和成分，甚至能檢測出它們的加工品質(zhì)。
湯才國告訴記者，面向未來，他們也正在研發(fā)稻麥采集機(jī)器人以及種質(zhì)分析大模型，發(fā)揮AI精準(zhǔn)“導(dǎo)航”作用。傳統(tǒng)選親本組合像盲猜，未來整合基因、表型、環(huán)境數(shù)據(jù)后，AI能直接鎖定最可能培育出目標(biāo)品種的搭配，讓育種從“撞大運(yùn)”變成“有方向”。
中科合肥智能育種加速器創(chuàng)新研究院培育出的新品種。新華社記者陳諾 攝
“如今有十余個小麥、水稻品種已經(jīng)播撒到田間地頭。”湯才國說。豐收，會如約而至。
