2021年7月27日，由中国作物学会承办的第二十三届中国科协年会世界种子与粮食安全发展论坛在北京亦创国际会展中心成功召开。本次论坛由The Crop Journal执行副主编、中国农业科学院作物科学研究所徐云碧研究员主持。中国作物学会副理事长、北京作物学会理事长、北京市农林科学院玉米研究中心主任赵久然研究员出席论坛并致辞。围绕主题“粮食安全与农业可持续发展”，论坛邀请了陈温福院士（中国工程院院士/沈阳农业大学教授）、Hans-Joachim Braun博士（国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）荣誉退休首席科学家/全球小麦计划前主任）、黄季焜教授（发展中国家科学院院士/北京大学新农村发展研究院院长）、EmmanuelOkogbenin博士（非洲农业技术基金会（AATF）项目开发和商业化总监）、Rajeev K Varshney教授（国际半干旱地区热带作物研究所（ICRISAT）全球研究计划主任）、ArshiyaNoorani博士（联合国粮食及农业组织（FAO）植物生产和保存部农业干事）、李立会研究员（中国农业科学院作物科学研究所作物种质资源中心主任）做了主题报告。对主题报告内容归纳如下。

一、建立国家粮食安全长效机制（陈温福）

（一）世界粮食安全的形势

       1986年以后，全球粮食年增长速度开始低于人口增长速度。2018年，联合国粮食计划署了发布《世界粮食安全与营养不良状况》报告。报告显示，全球仍有8.2亿人面临饥饿。特别值得注意的是，科技进步正在将粮食增长推向极限，气候变化的不确定性对作物生产的影响也越来越大。

（二）保障粮食安全面临的挑战

       第一，全球粮食生产脆弱，稳定性差，特别是谷物生产。第二，区域间粮食安全状况差异大。第三，世界谷物消费量快速增长。第四，粮食市场复杂多变，而且剧烈波动。第五，全球谷物贸易被少数国家垄断。

       中国人多地少，资源禀赋差，历史上曾经发生过多次粮食危机。粮食安全始终是关系到国计民生的头等大事。

（三）我国在粮食安全方面取得的成就

       新中国成立以来，在品种更替、技术革新等科技支撑下，我国粮食单产持续提高，总产量连续迈上新台阶，人均粮食占有量不断提高，谷物基本实现了自给。我国粮食储备和应急体系逐步健全，口粮处在一种绝对安全的水平。

（四）我国粮食安全面临的问题

       首先是我国耕地资源的约束，耕地总量不足。其次，耕地质量逐年下降。东北黑土地退化严重，南方红壤区耕层酸化逐年加剧。第三，耕地环境的约束也日益加重。白色污染一年比一年重，连作障碍逐步凸显。第四，我国水资源约束严重，表现为总量不足、时空分布不均、水土资源匹配度差。第五，气象灾害和生物灾害的约束。

（五）确保我国粮食安全的对策

       第一，管理好我们这点可怜的耕地，“藏粮于地”。第二，是利用好上帝赐予我们的这点有限的淡水资源。第三，合理利用而不依靠国外的资源。第四，增加农业科技投入，“藏粮于技”，通过科技进步来提高单产。第五，藏粮于民，杜绝浪费。

       坚守18亿亩耕地红线，兴修水利，重建生态，努力增加土地输入，提高耕地质量，建设10亿亩高标准粮田，确保5亿吨产能，实现我国农业可持续发展！

二、小麦——全球粮食安全的基石 (Hans-Joachim Braun)

（一）小麦是人类食物的基础

        几千年来小麦一直都是人类食物的基础，是人类的主食之一。小麦是全球最重要的蛋白质来源（20％），是仅次于水稻的第二大热量来源（18％）。

（二）小麦生产概况

       中国目前是最大的小麦生产国，其次是印度、俄罗斯、美国、法国、加拿大等等。其中，中印两国小麦总产量占全球小麦产量的20％以上，中国河南省的小麦产量接近于欧洲最大的小麦生产国法国。从各大洲的分布看，小麦生产主要集中在亚洲，产量约占世界小麦产量的44％，其次是欧洲，占34％，美洲占15.2％。非洲产量最低，但消费量相对较高，需要大量进口。小麦已经成为全球最重要的作物了，约30％左右的小麦都是进行出口的。回顾过去60年小麦的生产情况，小麦生产面积并没有发生太大变化，基本是2.1亿到2.4亿公顷，而小麦单位产量呈线性增加。近10年，发达国家的小麦产量基本保持不变，而发展中国家的小麦产量呈线性增加。为了能在2050年前养活所有的人口，小麦平均产量需要以每年1.5％的速率提升。

（三）小麦生产的挑战与对策

       小麦是三大谷物之一，谷类（1/3的卡路里和蛋白质来源）在未来膳食中仍将占有重要的地位，以谷物为基础的膳食仍然是最主要的膳食方式。

       自1961年以来氮肥施用量增加了10倍，而作物产量只增加了3倍。小麦的氮需求量比其他作物约多19％，自1999年以来，小麦的氮肥使用效率并没有提升，一直维持35％。而氮肥施用所造成的氮污染成本，每年估计在一千亿到三千亿美元左右。提高氮肥利用率和增产效果，降低损失和对环境的负面影响是当务之急。

       全球气候变暖是一个公认的事实。墨西哥夜间温度的升高是和小麦产量相关的，对墨西哥18万公顷粮田的分析显示，夜间平均温度每升高1℃，小麦减产约6％–10％。使用一种连续的灌溉方式，即每七天灌溉一次，可有效改善由于夜间温度升高对小麦产量造成的影响。与间隔灌溉方式相比，该灌溉方式可使小麦产量提高13％。

       小麦瘟病是由真菌Magnaportheoryzae pathotype triticum引起的，可通过种子或空气传播。CIMMYT在孟加拉国做了麦瘟病试验，对18个国家的266个样本的GWAS分析显示，2NS是唯一的主效QTL。大多数CIMMYT的品种含有2NS，但含有2NS的中国品种较少。中国具有麦瘟病抗病性的品种中，豫麦10号和渝02321有2NS，而宁麦13、申河麦1号和周麦24没有2NS。

（四）小麦是营养物质的重要来源

       小麦是全球粮食和营养安全的基石，是蛋白质、能量、微量元素、维生素、纤维、抗氧化剂的重要来源，是最主要的贸易作物。与其他作物相比，小麦更能适应多样的环境。因全球储备、运输、储存、加工多种多样的食品等方面的特性，使小麦成为应对饥荒的首选粮食作物。

三、全球背景下中国粮食安全与农业发展（黄季焜）

（一）全球农业和中国粮食安全

       世界耕地和人口分布不均，使得贸易非常重要。国际贸易占世界粮食消费量的20％以上，对许多粮食短缺国家的粮食安全至关重要。东亚的世界耕地和人口占有比例分别为9％和22％，北美的世界耕地和人口占有比例分别为14％和5％。对中国而言，我国有全球9％的耕地，18％的人口。此外，全球水资源风险程度不同，我国北方许多地区属于水资源高度风险地区。因此，保障我国粮食安全要充分利用国内外两种资源和两个市场，继续推进对外开放、构建贸易全球治理体系。发展中国家增产潜力大，要继续并加大帮助非洲等欠发达国家提升农业生产力。

（二）过去中国农业发展经验

       过去40年，我国粮食和人口的年均增长率分别为2.1％、1％。在我国过去40年的农业增长中，投入增长贡献占2.4％，农业全要素生产率（TFP）增长贡献占3％。过去40年中国保持农业高增长并基本保障了国家粮食安全，制度创新、技术进步、市场改革和农业投入是主要驱动力。

（三）中国粮食安全与农业发展：主要挑战与发展战略

       由于国内需求快速增长，中国也从食物净出口国变为净进口国，同时农业可持续发展也面临挑战，如近期农业TFP增速下降、资环压力加大等。我国粮食进口增长主要为大豆、油料及玉米的增长。基于当前形势的农产品自给率预测显示，至2035年，小麦、水稻的自给率仍接近100％，基本可保障口粮绝对安全。但是，预测2035年大豆自给率将在10％以下，而玉米自给率将降至85％左右。

       面对挑战,中国政府为保障粮食安全和绿色与可持续发展实施了一系列重大战略：从税收农业转向补贴农业、藏粮于地战略、藏粮于技战略、绿色发展战略、城乡振兴战略等。尽管土地密集型农产品（例如：大豆、玉米、食油、食糖和部分畜产品等，但不包括大米和小麦）进口还将有所增多，但给定中国极其有限的水土资源，这已是巨大的成就和奇迹。

四、通过利用生物技术和种业体系建设确保新非洲的粮食安全 (Emmanuel Okogbenin)

（一）非洲粮食安全概况

       到2005年，非洲将需要养活大约20亿人，这对非洲来讲是巨大的挑战。多年来，非洲在粮食生产和营养方面已经有了显著改善，但仍然存在差距，如约有20％的人营养不良。非洲还没有形成完善的农业生产体系，农业仍以维持生计为目的的小农场生产为主，面临着350亿美元的巨大的粮食进口的帐单。

（二）非洲的生物技术应用

       近年来，非洲国家对生物科技的发展充分重视，不断加强生物人才培养，积极开展国际合作，推动传统育种向生物技术辅助育种的转变。在当地成熟技术的基础上，发展转基因、组织培养、杂交育种及分子标记辅助育种等技术，开发适合当地环境的新技术，彻底改善非洲的农业生产现状。非洲一些国家正在利用转基因等生物技术对某些农作物进行研究和实验，以期减少农药的使用，加强农作物抗旱、抗病虫害能力，改善非洲人基础食物的营养品质。其中，转基因抗虫豇豆产品已在非洲国家尼日利亚进行商业化种植，这也是全球首例商业化的转基因豇豆产品。非洲节水玉米（WEMA）TELA玉米项目是非洲，特别是南非地区，使用生物技术的成功案例，该项目旨在为小农户开发常规和转基因抗旱玉米品种。

       生物技术推广可通过以下方式：构建政策和决策机构支持生物技术项目和产品；构建生物技术项目和产品的基层支援；广泛宣传农业生物技术；扩大生物技术产品的需求等等。其中合理监管是农业生物技术利益最大化的关键驱动因素。

（三）非洲的种子系统发展

        推动非正式种子系统向正式种子系统过渡。具有竞争优势的种子系统应具备可得性、可及性、经济实惠、可追溯性、高质量等特点，将优质种子传送到农民手中，从而推动非洲种子产业的发展。种子系统的发展对于扩大投资、科学的效益，促进非洲的繁荣、经济发展至关重要。另外，数字平台可使种子保障工作相关数据的输入、分析和存储数字化，以实现实时处理和快速决策。

（四）区域一体化政策

       非洲农业目前面临一些政策挑战，如缺乏支持性法律法规、标准操作规程，农业预算拨款低，实行民族主义标准、政策法规，执行机制、监管环境薄弱等。强化国家间的区域一体化措施，在克服非洲粮食进口依赖和粮食不安全方面发挥关键作用。非洲国家需要制定协调区域间的农业政策，加大对主要灵活的基础设施的投资，促进农产品的区域贸易。这些政策也应该旨在减轻气候变化带来的挑战。

五、干旱地区粮食和营养安全的基因组学与育种创新 (Rajeev K Varshney)

（一）国际农业和食品安全面临的挑战

       2010年世界人口总数为70亿，由于人口的增长速度非常快，到2050年，全世界将面临28亿人口的增长。60、70年代时，在亚洲就有很多人在粮食供应方面做出了一些贡献，如Norman Borlaug、M S Swaminathan、Gurdev Khush和袁隆平等，他们都是绿色革命的英雄。1973年，袁隆平首次成功培育出高产杂交稻，为粮食增产作出了巨大贡献。目前，饥饿仍然是粮食安全最大的挑战之一，世界上九分之一的人仍面临饥饿，8.21亿人长期营养不良，其中非洲和亚洲的占比最大。战争和气候危机是导致饥饿的两大因素。我们在保证粮食供应的同时，也要丰富粮食的营养物质构成。相比动物性蛋白质，植物来源的蛋白质更有益于身体健康，且有较少的碳排放。豆类作物（鹰嘴豆、木豆和花生等）是亚洲和非洲旱地地区蛋白质的主要来源。其中花生是中国、印度重要的一种经济作物，分别有460万公顷、530万公顷的种植面积，且中国花生单产处于领先地位。

（二）作物遗传改良

       科学技术可以为全球粮食安全做出重大贡献。作物遗传改良的目的包括：提高作物生物胁迫、非生物胁迫抗性，提高作物产量和品质，促进作物的可持续生产。分离体混合分析（bulkedsegregant analysis, BSA）结合新一代测序（next-generationsequencing, NGS）技术，简称BSA-Seq，已被证明是一种简捷、高效且极具成本优势的基因快速定位方法。基因组是相同或相关物种作物改良的重要资源，基因组学的研究，如干旱地区不同豆类的基因组构成研究，可以洞察作物进化过程并促进作物改良。但单一基因组的测序已不能满足需求，只有选择对野生亲缘种、当地品种和改良品系等多种种质材料进行测序，才能对品系的多样性组合中持续遗传变异的水平和模式进行广泛的表征。此外，大数据分析和人工智能创新的结合，将为科研工作者提供更准确的基因分析，提高数据分析效率。目前，可选择的基因分型平台包括SSR、DArT、KASPar、GBS、56 K SNPs array、WGRS、10 SNPs panel、2000 SNPs array等。另外，还有一些表型组学分析平台。

       基因组学在育种上的创新应用，以选育最优质的品种为目标，提高了作物改良的精度和效率。理想化的育种体系是通过选择、杂交、检测进行群体改良，进而培育新品种。印度利用SSR、SNP等分子标记辅助选择回交育种，有效改良了常见花生品种叶片抗病性、高油酸含量和产量等性状，改进了印度花生品系，增加市场竞争力。此外，基于单倍型的育种是开发有针对性的农作物品种的最新有前途的育种方法。鉴定出的优良单倍型和携带这些优良单倍型的种质，对于利用基于单倍型的育种方法来开发更好的品种将非常有用。新一代GAB 2.0方法，即基于单倍型的育种、基因组选择和基因编辑以及快速育种，有望进一步加快品种的发展进程。

（三）作物新品种的应用和推广

       随着科学技术的快速发展，农作物新品种的开发取得了较大的进展，同时需要加快农作物新品种在农业中的应用和推广。Geletu是首个MABC鹰嘴豆品种，于2019年在埃塞俄比亚批准生产，以便能在干旱半干旱的热带地区到埃塞俄比亚湿润的农业生态区广泛推广。其他批准生产的品种还包括：BGM 10216、MABC-WR-SA-1、BGM 20211等。其中，Geletu和BGM 10216抗旱性较好。BGM10216同时也是第一个在印度批准生产的MABC品系。MABC-WR-SA-1是枯萎病抗性品种，于2019年在印度批准生产。BGM 20211是将WR 315的枯萎病抗性QTL导入轮回亲本Pusa 391中培育而来。在连续2个国家测试试验中，枯萎病胁迫条件下BGM 20211与轮回亲本相比，产量优势达28%，平均产量为2392 kg/hm²。充分发挥农作物新品种的遗传潜力，不仅培育需要管理、农学和市场准入，也需要国际、国家和地方政府/机构支持研发，及有利的政策环境。

（四）引入健全种子系统

       目前，发展中国家的种子系统是整个链条当中薄弱的部分。农作物优质品种的推广使用不仅能够增加农作物的产量，还能提高农作物的质量，增强市场竞争力，增加农民收入。而健全的种子系统对于农作物新品种的推广具有非常重要的意义。健全的数字平台可以将新品种特性、新品种价格等充分展现出来。农民通过手机，就可以方便地了解新品种，从而有针对性的选择适宜当地地质情况、环境等的优质品种。通过数字化平台，还能给予农民一些政策支持，把农民和市场结合在一起，农民可根据市场需求，把产品投入到农产品加工中去，使农产品得到综合利用，提高农民收入。

六、针对粮食和农业植物遗传资源的就地保存 (Arshiya Noorani)

（一）野生作物多样性对粮食安全和营养的重要性

       野生作物多样性保护对食品安全和营养至关重要。它还是重要的战略资源，保存着丰富的遗传基因多样性，为人类的生存与发展提供了广阔的空间。此外，生物多样性基金会的一些专家曾表示，野生水稻、大麦等作物具有非常强的育种韧性，对于保障食品安全是非常关键的。到2020年，栽培植物、养殖和驯养动物、野生近源种及其他具有社会经济、文化价值的物种的遗传多样性已得到保持，减少遗传侵蚀和保护遗传多样性的战略已制定和实施。但第五版《全球生物多样性展望》（GBO-5）指出，尽管在某些领域取得了进展，自然栖息地仍在继续消失，大量物种仍然受到人类活动导致灭绝的危险。联合国粮农组织的关于食品安全方面的最新报告指出，“爱知目标13”中的很多方面还没有实现，所以如何实现这些目标是关键。作物的环境适应性是确保世界未来粮食生产的关键组成部分，野生作物多样性在作物环境适应性改良中发挥重要作用，同样，技术的腾飞对于保障粮食安全至关重要。

（二）遗传侵蚀

       随着经济社会的迅速发展，野生动植物资源受到了前所未有的威胁。导致遗传侵蚀的原因包括：不可持续地使用自然资源；农业生产、工业发展或城市扩张所导致的生境改变；生境破坏、退化、均质化和破碎化；气候变化和自然灾害；农业实践和土地利用的变化；外来物种（其他植物、动物或微生物）的引入，与本地物种竞争、杂交，造成物理或生物损害，或杀死本地物种等等。

       那如何保障农业的可持续未来呢？Rajeev K Varshney指出：应优化资源保存，减少环境的负面影响，增强自然资本和生态系统服务流动。

（三）粮食和农业植物遗传资源的收集、保存及可持续利用

       调查粮食和农业植物遗传资源（Plant Genetic Resources for Food and Agriculture, PGRFA），促进粮食和农业植物遗传资源的收集以及那些受到威胁或具有潜在用途的植物遗传资源信息的收集，对于保障粮食安全至关重要。粮食和农业植物遗传资源的保存分为“原生境保存”和“非原生境保存”。“原生境保存”系指生态系统和自然生境保存以及物种可存活种群在其自然环境中的保持和复原；如系驯化或栽培植物物种，则指在它们独特特性形成的环境中的保持和复原。“非原生境保存”系指粮食和农业植物遗传资源在其自然生境以外的保存。为保障粮食安全，需要为粮食和农业研究、育种和预育种提供粮食和农业植物遗传资源的获取机会。种子的交付可分为正式的和非正式的形式。推广作物野生近缘种的广泛使用可从以下几个方面着手：审查并解决不同国家扩大生产能力方面的需要；与农业部合作，促进保护种质资源者和种质资源使用者进行更多的结合、合作；增加作物野生近缘种的特性鉴定和评估；提高公众对作物野生近缘种重要性的认识；支持传统作物的野生近缘种的使用；在所有利益相关者之间建立合作伙伴关系。

（四）保护和利用作物多样性的政策框架和指导方针

       保护、可持续利用和合理地分享遗传资源使用所得利益成为国际上关注焦点和必须履行的责任。《粮食和农业植物遗传资源国际条约》的目标与《生物多样性公约》是一致的。在生物多样性国家主权和国家相互依赖粮食和农业植物遗传资源背景下,《第二份粮食和农业植物遗传资源全球行动计划》是体现国际社会继续关注和承担责任的适合举措。《第二份全球行动计划》通过18个重点领域瞄准新的挑战和机会，以提高植物遗传资源保护的效率和提高其利用率。《第二份全球行动计划》既切合当前实际、又具有前瞻性，同时反映了全球、地区和国家愿望和重点。更新《全球行动计划》能够加强其作为《粮食和农业植物遗传资源国际条约》支撑组成部分的作用。《第二份全球行动计划》有18项重点活动。为了系统性和陈述方便，把这些重点活动分成四类。第一类涉及原生境保护和管理；第二类涉及非原生境保护；第三类涉及可持续利用；第四类涉及机构和人员能力建设。以全面和灵活的框架，为粮食和农业植物遗传资源提供支持性政策和方案，促进《粮食和农业植物遗传资源国际条约》和《生物多样性公约》在农业生物多样性领域的实施。除此之外，粮食和农业植物遗传资源的指导方针还包括，野生作物近缘种和野生食用植物的保护和可持续利用自愿指南、农民品种/地方品种的保护和可持续利用自愿准则等。缺乏优质种子是最佳生产和利用的主要制约因素，植物育种需要提高多样性的利用，开发新作物以应对气候、害虫和营养不良。增加公私合作，推动更多的市场准入，以促进先进技术在国家育种项目中的整合。

（五）PGRFA的监测和评估

       粮食和农业植物遗传资源状况需要持续的监测和评估，如通过调查研究，发现、记录多样性的变化、地方品种的培育使用情况及相应的环境变化，分析导致这些变化形成的原因等。通过各个国家开展粮食和农业植物遗传资源战略评估，促进对需求变化和存在空白的分析，及时调整各项政策框架和指导方针的落实，支持国家、地区和全球促进植物遗传资源利用，来保障粮食安全、农村发展和可持续农业。

七、中国作物种质资源保存与利用（李立会）

（一）范畴与属性

       作物种质资源指携带作物及其野生近缘种遗传信息的载体，且具有实际或潜在利用价值。其表现形态包括：种、亚种、变种、变型、品种、品系、特殊类型、组织、细胞、DNA和基因等。材料类型包含地方品种、育成品种、遗传材料、野生近缘植物、器官以及DNA等。作物种质资源是农业科学原始创新和核心竞争力的源头和源泉，具有战略性、公益性、基础性、长期性和不可再生性等典型特性。只有从源头做好，才能从根本上保障粮食安全，实现种业振兴计划的目标任务。

（二）发展阶段

       大体来说，中国作物种质资源发展经历了三个阶段。一为科学探索阶段。1955年和1956年，农业部两次发文，开展了全国性的农作物种质资源征集工作。同时期，以金善宝院士为代表的科学家对我国小麦地方品种等进行了整理，并于1962年编著出版了第一本《中国小麦品种志》，但种质资源的概念还未形成。二为学科形成阶段。以董玉琛院士为代表，于1960年提出“品种资源”，标志着中国作物种质资源学科的形成。1978年4月18日经原农林部批准成立“中国农业科学院作物品种资源研究所”，从此我国作物种质资源学科走上了全面发展时期。三为科学规范阶段。进入21世纪，以刘旭院士为代表，系统研制了296类农作物种质资源描述规范、数据规范和数据质量控制规范894个。

（三）作物种质资源保护

       作物种质资源保护工作首先是调查与收集。调查与收集的方式包括：进村——向农民了解情况，入户——农户家中收集，下地——田间调查与收集，上山——野外调查与收集等。

       我国已建立了国家主导的农作物种质资源保护和管理体系。种质资源的保护方式可分为以下几种：国家种质资源库、国家种质资源圃、试管苗保存库、DNA保存库、超低温保存库和原生境保护点。

       编目入库、圃保存资源应遵循如下科学界定：（1）从不少于300个单株上收集种子，保障原始资源的遗传多样性与遗传完整性。（2）原始资源田间种植2–3年，保障遗传稳定性。（3）记载全生育期、产量、植物分类学性状等20余个，保障分类地位准确。（4）表型性状必须与已编目资源存在显著差异，剔除重复保存。（5）入库保存种子量250g，发芽率> 90％，保障生活力和遗传完整性。

       截止到2020年，中国保存作物种质资源数量52万份，居世界第二位。保存的地方品种和野生资源中，约28万份已经在野外、生产上消失或绝种，凸显了收集保存的重要价值。

（四）作物种质资源利用

       作物种质资源的利用目前采取直接分发、网络平台、田间展示、联合研究方式。通过繁殖更新有效缓解了供需矛盾，基本实现了有种可供，目前年分发11万份次，比2001年提高了17倍。据统计，约51％（25.7万份）的保存资源得到利用，主要用于科学研究。近3年种质资源支撑成效的统计结果显示，作物种质资源在解决国家重大需求等方面的支撑作用日益显著。