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育種邏輯

時間:2017年03月14日

一、找個理由槍斃它!

逆境篩選就是找個理由(或方法)暴露和淘汰成千上萬的不良基因型,從而發(fā)現(xiàn)少數(shù)優(yōu)良家系。

在*條件下,基于經(jīng)驗和目測選擇從大群體中發(fā)現(xiàn)優(yōu)良基因型總是很困難,原因是試驗誤差掩蓋了真實的遺傳變異或不可控的環(huán)境因素干擾了對性狀的識別與選擇。在適度逆境下,發(fā)現(xiàn)和淘汰不良基因型卻比較容易,其原理是在相對可控的環(huán)境變異和清晰的遺傳變異范圍內(nèi)盡可能擴大選擇差,因而提高選擇強度和靈敏度。這里面隱含著我國農(nóng)作物品種試驗和審定制度的敗筆——逆向淘汰。

高密度抗逆育種就是創(chuàng)造苛刻的篩選條件,利用G×E效應(yīng)暴露和淘汰不良基因型。分子標(biāo)記輔助技術(shù)使抗逆育種流程趨于精準(zhǔn),但仍離不開逆境鑒定這個環(huán)節(jié)。

初學(xué)育種時,人們很容易用正向思維理解育種流程,而不是像分層過篩一樣的負(fù)向淘汰過程,導(dǎo)致育種的邏輯性模糊。經(jīng)驗育種以大海撈針的方式做目測選擇,受太多不可控因素干擾,沒有人能夠可重復(fù)地選育出優(yōu)良基因型。逆境篩選屬于負(fù)向淘汰,是基于數(shù)量遺傳學(xué)原理和數(shù)理統(tǒng)計方法的邏輯過程;而基于經(jīng)驗的目測選擇具有*的不連貫性,基本上不理會那些浩如煙海的試驗數(shù)據(jù)對育種決策的主導(dǎo)作用。

作物育種大多數(shù)情況是針對復(fù)雜數(shù)量性狀的識別、淘汰與選擇,這類性狀遺傳力不高,基于經(jīng)驗的目測選擇經(jīng)常效率很低或無效。于是,復(fù)雜性狀的遺傳方差和選擇強度就決定了選擇響應(yīng)和育種效率。許多因素影響選擇響應(yīng),但逆境篩選和配合力測驗無疑是可*作和可重復(fù)的邏輯過程。

基于經(jīng)驗對性狀做目測選擇常常忽視數(shù)據(jù)分析,很難從龐大的分離群體中識別優(yōu)良基因型,育種取得成功只能依靠豐富的個人經(jīng)驗和*的恩賜。經(jīng)驗與“*”均作用于種質(zhì),逆境篩選則是盡可能把隱藏的“殺手”基因和不良基因型暴露出來,以分層過篩的方式批量淘汰掉,那剩下的就是過五關(guān),斬六將,出類拔萃的優(yōu)良基因型。*少縮小了成功范圍,容易抓住優(yōu)良基因型。

育種者的個人經(jīng)驗應(yīng)當(dāng)在逆境篩選和數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上發(fā)揮“翻譯”作用。通常,育種經(jīng)驗的作用是在理論指導(dǎo)下,合理設(shè)計篩選條件?!昂Y子”選得不好,選擇差就不靈敏,選擇效率就要打折扣。

商業(yè)育種的核心是逆境篩選和配合力測驗,它們逐漸成為育種選擇的主要動力。選擇與淘汰的基礎(chǔ)都是數(shù)據(jù)。玉米育種的核心是配合力,選育二環(huán)系的早代主要是測驗一般配合力,中高代便過渡到測驗特殊配合力。這就決定了基于個人經(jīng)驗的常規(guī)育種越來越?jīng)]有競爭力,越來越被邊緣化??蒲袡C構(gòu)如果不能施行大規(guī)??鼓婧Y選和配合力測驗,在常規(guī)育種領(lǐng)域的萎縮就屬必然。

一些管理者不理解玉米品種測試與G×E的關(guān)系和理論基礎(chǔ),用落后的試驗設(shè)計和統(tǒng)計方法掩蓋優(yōu)良基因型,他們用粗糙的*區(qū)組試驗取代精細(xì)的α-Lattice設(shè)計,品種試驗密度長期偏低,回避逆境,以及過度田間管理等,都*了試驗的靈敏度和可靠性,他們基本上施行逆向淘汰,否決了許多生產(chǎn)急需、農(nóng)民歡迎的優(yōu)良基因型。逆向淘汰把目測選擇的缺陷推到*,其主要危害是壓抑創(chuàng)新積極性。如果重新審視以往的試驗數(shù)據(jù),或重新計算、分析,就能發(fā)現(xiàn)改進(jìn)試驗方法的線索。遺憾的是沒人愿意這么做??茖W(xué)研究是反復(fù)試錯和糾錯過程,而官僚主義一成不變,不承認(rèn)試錯,當(dāng)然也從不糾錯。

高密度只是抗逆育種的*個突破口,與之相匹配的還有控制肥料和灌溉,利用高溫、低溫、陰雨寡照、土壤逆境(低氮、水漬、酸性、鹽堿)……等各種不良條件,都可能成為抗逆育種的備擇手段。

“超級”育種的誤區(qū)之一就在于倡導(dǎo)人為制造的“超高產(chǎn)”土壤、水肥和管理條件,然后選育自交系和評估雜交種,這與商業(yè)育種的理念、方向和技術(shù)路線背道而馳。即使育成品種,投入產(chǎn)出效率很低,不是商業(yè)育種的路數(shù)。各地的品種區(qū)域試驗普遍存在類似現(xiàn)象,今后應(yīng)予杜絕。

作為商業(yè)育種,培育的新品種必須適應(yīng)復(fù)雜的生產(chǎn)條件,這應(yīng)該是育種目標(biāo)的一部分,但面對復(fù)雜的人文環(huán)境,玉米科技界搞成利益*上,玩弄學(xué)術(shù),阻撓改革,壓抑創(chuàng)新,我們不得不通過抗逆育種策略盡量使培育的新品種適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和耕作制度的變革。今后,隨著現(xiàn)代育種知識普及和錯誤育種思路被邊緣化,不需要再兜圈子,可以直截了當(dāng)?shù)卣f,抗逆育種不僅是策略,也是目標(biāo)。

育種原理是在遺傳方差范圍內(nèi)盡可能擴大選擇差,即提高選擇強度和可靠性,同時利用G×E效應(yīng),發(fā)現(xiàn)優(yōu)良基因型。商業(yè)育種需要關(guān)注和強化G×E效應(yīng)。品種試驗和審定方法須遵循科學(xué)原理,不要長期停留在入門階段的知識水平……

二、淡化經(jīng)驗育種!

現(xiàn)在還需不需要正面選擇呢?可以需要。基于經(jīng)驗育種的正面選擇只是商業(yè)育種的輔助手段,不是基本架構(gòu)。在我國,基于經(jīng)驗的目測選擇一直是作物育種的主流方法,科研機構(gòu)和企業(yè)概莫如此。這反映了當(dāng)前我國種業(yè)和主要農(nóng)作物育種的實際水準(zhǔn)。

種業(yè)發(fā)展,需優(yōu)先調(diào)整育種方向,以適應(yīng)現(xiàn)代耕作制度變革對技術(shù)進(jìn)步的新要求。當(dāng)前的難點或分歧在推廣現(xiàn)代商業(yè)育種的技術(shù)路線,并落實到種質(zhì)改良與創(chuàng)新。這不但推動技術(shù)路線轉(zhuǎn)型,還須建立基于數(shù)據(jù)分析的現(xiàn)代育種流程管理。

如何認(rèn)識育種“經(jīng)驗”的屬性?

經(jīng)驗(Art)育種和流程(Pipeline)育種管理各有利弊。經(jīng)驗育種一旦取得成功,在個體水平上的投入產(chǎn)出效率會顯得很高,但社會層面的研發(fā)投入產(chǎn)出效率卻比較低。封閉運作的大企業(yè)不敢把億萬資本和市場*運寄托在不確定的經(jīng)驗育種。應(yīng)該采取經(jīng)驗育種還是流程管理,取決于社會發(fā)展水平,更取決于市場化程度和知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)制度。在經(jīng)濟發(fā)展水平很低的時候,社會治理者通常利用經(jīng)驗育種,而以資本為特征的商業(yè)育種只能采取封閉的流程管理,經(jīng)驗育種會越來越邊緣化。

在現(xiàn)代商業(yè)育種流程中,“經(jīng)驗”只是數(shù)據(jù)的“翻譯”工具。即把紛繁復(fù)雜的試驗數(shù)據(jù)“翻譯”成語言文字,用以描述品種特征。沒有經(jīng)驗也能根據(jù)理論對數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋,但經(jīng)驗豐富的育種者,會把數(shù)據(jù)“翻譯”得更*,使品種更容易被農(nóng)民和經(jīng)銷商接受,或者延長品種的經(jīng)濟壽*。

品種只是一個龐大商業(yè)育種系統(tǒng)集體制造的產(chǎn)品,絕非育種者個人“經(jīng)驗”的結(jié)晶,因而現(xiàn)代育種在本質(zhì)上是基于數(shù)據(jù)管理的流程(pipeline)育種。

育種者的個人經(jīng)驗沒有外延性,如果一定要外延,多半會發(fā)生誤導(dǎo),而且束縛創(chuàng)新思維。面對種質(zhì)的持續(xù)改良、積累和復(fù)雜的環(huán)境效應(yīng),所有經(jīng)驗育種都*,不可外延,這是因為育種者個人頭腦中的數(shù)據(jù)庫容量*有限,越來越難以勝任海量數(shù)據(jù)的分析、存儲和檢索功能;同時,商業(yè)育種是優(yōu)良等位基因的累積過程,越來越依賴流程管理。這兩大原因決定了經(jīng)驗育種不可傳承。*成功都*,不但弟子們無法傳承,連取得一次成功的育種者自己都不能再復(fù)制第二個成功。這是我國農(nóng)作物育種一直處于不可持續(xù)狀態(tài)的根本原因。作為企業(yè)管理者,在創(chuàng)業(yè)初期階段可以利用,但不要指望傳承經(jīng)驗育種,也不要指望靠著經(jīng)驗就可以“傳幫帶”出一只有競爭力的研發(fā)隊伍。

我比較推崇吉林省老四平農(nóng)科所的“四大金剛”,很早便捕捉到適宜東北中早熟玉米育種的雜種優(yōu)勢模式,并貫徹始終,他們能夠基于經(jīng)驗育種而不斷突破自己。這是許多育種專家*今很難做到的。所以,經(jīng)驗育種要分析,要能夠及時上升到理論高度和普遍化(貫徹始終)。但這只是特例,別人學(xué)不來的。

企業(yè)育種者,不管懂不懂?dāng)?shù)量遺傳學(xué),都必須融入產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈(流水線)。這就意味著復(fù)雜得令人頭腦發(fā)脹的數(shù)量遺傳學(xué)理論,眼花繚亂的統(tǒng)計學(xué)技術(shù)和高度*化的分子育種程序都已經(jīng)融入現(xiàn)代育種的流程管理,于是所有個人經(jīng)驗都被淡化和局限于很小范圍,*于融入pipeline的每一個育種者懂不懂?dāng)?shù)量遺傳學(xué)便不重要了。但作為育種管理者和領(lǐng)頭人,應(yīng)懂得數(shù)量遺傳學(xué)和統(tǒng)計學(xué)原理,才能設(shè)計商業(yè)育種流程和組織人才。

經(jīng)驗育種者很難理解和駕馭龐大的商業(yè)育種系統(tǒng)。有實力的企業(yè)需從國外引進(jìn)懂?dāng)?shù)量遺傳學(xué)、信息管理、生物技術(shù)銜接和熟悉商業(yè)育種的高端人才。中青年科技人員應(yīng)盡可能學(xué)習(xí)數(shù)量遺傳學(xué)知識,并用來改造自己的*觀和方法論,徹底改變過去二三十年流行的錯誤育種理念、方向和技術(shù)路線。*近幾年,以偉科702和中單909為代表的經(jīng)驗育種回潮已經(jīng)越來越被大家認(rèn)識到那條路走不通。今后幾年,還會有一些品種加入這個倒退和碰壁的行列。

實事求是地面對當(dāng)今國內(nèi)育種面臨的內(nèi)外壓力和機遇,可適當(dāng)遷就經(jīng)驗育種。但這不是拒絕數(shù)量遺傳學(xué)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈(pipeline)的借口。經(jīng)驗育種也許還算是當(dāng)今一些企業(yè)殘存的優(yōu)勢。既然國內(nèi)企業(yè)與跨國公司的實力較量總體處于劣勢,那就避免硬碰硬,躲開跨國公司的長處,充分發(fā)揮我們的優(yōu)勢,哪怕只是暫時的優(yōu)勢。在學(xué)習(xí)跨國公司育種理論、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈管理理念的基礎(chǔ)上,可靈活地發(fā)揮經(jīng)驗育種的補充作用。

雖然經(jīng)驗育種越來越?jīng)]有競爭力,但目前,可以用現(xiàn)代育種理論對經(jīng)驗育種進(jìn)行改造,使經(jīng)驗融入產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈。換言之,現(xiàn)代育種理論和技術(shù)路線是基礎(chǔ),經(jīng)驗是補充,并在適當(dāng)?shù)臅r候*到現(xiàn)代育種流程管理。

舉個例子,曾經(jīng)是國內(nèi)玉米育種實力*強、種質(zhì)資源*豐富的某公司聘用了一些從科研機構(gòu)退下來的育種者,在各地廣設(shè)育種站,但沒有接受現(xiàn)代育種理念和及時轉(zhuǎn)型。那家公司沒有在可控的范圍內(nèi)主動建立商業(yè)育種的理論、方向和技術(shù)路線,沒有用商業(yè)育種的流程管理去規(guī)范和*分散在*各地的經(jīng)驗育種。這樣的企業(yè)沒有可持續(xù)性,其育種方向、理念和技術(shù)路線都沒有外延性。

當(dāng)前,跨國公司常規(guī)育種效率和生物技術(shù)盈利模式都嚴(yán)重下滑??鐕粳F(xiàn)在遇到的危機恰恰是被過去的成功經(jīng)驗所羈絆,公司內(nèi)部復(fù)雜而缺少靈性的官僚化流程管理和過分強調(diào)無可辯駁的數(shù)據(jù)恰恰束縛了人的創(chuàng)新積極性。在這種情況下,國內(nèi)企業(yè)改造育種管理模式對*技術(shù)競爭能力和實現(xiàn)民族種業(yè)的快速崛起就顯得很重要。

本文不鼓勵經(jīng)驗育種,只是因為跨國公司陷入困境,使我們在低水平下獲得暫時的有利時機來調(diào)整自己,既鼓勵有實力的企業(yè)學(xué)習(xí)跨國公司成熟的管理理念和育種理論,也要利用一下我們自己的暫時優(yōu)勢,是為經(jīng)驗育種的補充作用。

問題是許多人只相信自己的經(jīng)驗和眼睛,不相信自己理解不了和把握不住的數(shù)據(jù),他們認(rèn)識不到數(shù)量遺傳學(xué)的魅力和對作物育種的指導(dǎo)意義,甚*否認(rèn)數(shù)量遺傳學(xué)原理的客觀存在。今后,只能繞開這些阻力,直接勸導(dǎo)青年育種者學(xué)習(xí)數(shù)量遺傳學(xué)知識,并改造自己的*觀和方法論。未來的商業(yè)育種只能靠現(xiàn)在的青年人去打開一片新天地,靠他們與跨國公司競爭。

中國種業(yè)不能總是用技巧去應(yīng)對來自跨國公司的先進(jìn)生產(chǎn)力和制度性挑戰(zhàn),需要培養(yǎng)一大批*的育種科技人才。農(nóng)業(yè)高等教育和科研機構(gòu)沒有愿望去改變數(shù)量遺傳學(xué)和育種理論落后的被動局面,青年育種者應(yīng)從職業(yè)生涯考慮,趁著年輕,自學(xué)成才,學(xué)習(xí)有用的理論知識和技能,爭取成為*的育種帶頭人。

三、改革開路!

新修訂的種子法保留了審定制度,就難免繼續(xù)壓制創(chuàng)新。品種試驗和審定過程中曾經(jīng)發(fā)生大量低層次腐敗現(xiàn)象是打擊創(chuàng)新的一股不小的力量。由于尋租空間的客觀存在,反腐敗和反不正之風(fēng)將成為管理部門的長期任務(wù),須臾不可放松。制定一套嚴(yán)密復(fù)雜的品種審定管理辦法,或許腐敗會有所收斂,但仍可能換個領(lǐng)域以更難對付的方式死灰復(fù)燃。而打壓創(chuàng)新積極性則變得更加反復(fù)無常和難以抗?fàn)帯H舾瘮∨c打壓創(chuàng)新巧妙結(jié)合,企業(yè)的生存與發(fā)展空間就更狹小了。

我們把種業(yè)定位于戰(zhàn)略性核心產(chǎn)業(yè),國外種業(yè)卻已進(jìn)入衰落期。這反映了國內(nèi)種業(yè)尚處于上升發(fā)展階段。企業(yè)要抓住機遇,轉(zhuǎn)變發(fā)展方式。人們*容易想到創(chuàng)新,但每一次創(chuàng)新總是擦肩而過。*近,跨國種業(yè)巨頭陷入困境,顯現(xiàn)出全球經(jīng)濟下滑的*破壞力和種業(yè)失去創(chuàng)新點的不良征兆。這種局面會持續(xù)很長時間,但對我們有利的“窗口期”未必很長,一些企業(yè)遲早會意識到自己的機遇,認(rèn)識早的會想方設(shè)法越過別人頭頂去搶奪資源,而認(rèn)識晚了的就錯過機會,甚*連被兼并的可能性都沒有。

找不到創(chuàng)新點,跨國公司遭遇的效率下降和產(chǎn)業(yè)萎縮便很難徹底扭轉(zhuǎn);中國種業(yè)正在上升,但我們有沒有那么大的胃口吃掉他們,這是個現(xiàn)實問題,能否抓住機遇,十年內(nèi)必須見分曉。同時,全行業(yè)持續(xù)面臨壓縮產(chǎn)能和去庫存的*壓力。生死攸關(guān),兩三年內(nèi)見分曉。

新修訂的種子法沒有*壓制創(chuàng)新的主要障礙,一些官員在種業(yè)危機已經(jīng)迫在眉睫的關(guān)鍵時刻,依然推出束縛種業(yè)創(chuàng)新動力和束縛種業(yè)發(fā)展的滯后法律。現(xiàn)在看不出管理部門有什么特殊辦法能夠繞開法律羈絆,激發(fā)和引導(dǎo)種業(yè)的創(chuàng)新動力,以及如何利用破產(chǎn)浪潮引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)兼并重組,引導(dǎo)優(yōu)勢企業(yè)發(fā)展。

新修訂的種子法使管理部門作繭自縛,既要應(yīng)對社會壓力,還要證明自己正確,只能硬著頭皮靈活對待品種審定和時刻提防腐敗肆孽。但背離了市場經(jīng)濟規(guī)律,品種管理就難免會生出許多是非,縱有三頭六臂也難于應(yīng)付。而腐敗也將防不勝防。承受力再強的人也不會樂此不疲!總有*管理部門筋疲力盡和厭卷了,不管怎么努力干,都會怨聲載道,隨著官僚主義越來越行不通,管理部門自己就會提出重修種子法。到那時,中國種業(yè)或許就有救了。在這之前,管理部門只能處處被動,還免不了被人詬病。

不管什么規(guī)模和什么性質(zhì)的企業(yè),都要想方設(shè)法在法律和體制的框架下,尋找有利于企業(yè)生存和發(fā)展的道路。*,正確認(rèn)識資本的力量,*大限度發(fā)揮資金的正效應(yīng)。第二,重新規(guī)劃研發(fā)投入,防止負(fù)效應(yīng)。第三,壓產(chǎn)能不猶豫,去庫存要堅決。第四,對轉(zhuǎn)基因和其他先進(jìn)技術(shù)早做預(yù)案,采取合理的發(fā)展思路。第五,避免卷入腐敗和不正之風(fēng),包括轉(zhuǎn)基因丑聞。

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