为改善全球生态环境和人类饮食营养结构,同时响应国家农业发展政策和习近平主席“一带一路”政策的号召,华大小米产业股份有限公司(简称华大小米)于2015年在深圳成立,由华大基因董事长汪建兼任其董事长。华大小米依托集团总部各高新技术大平台,着眼于谷子从育种、种植到深加工的完整产业链,旨在使其成为造福人民、国家、以及全人类的突破口。

      华大小米公司发展遵循的两大方向:一是围绕粮食安全,通过创新育种技术提升作物产量,通过规模化、标准化种植和加工,确保食品品质与安全性,从而提升产业竞争力;二是开发环境友好、资源节约型、营养价值高的粮食解决方案,为中国乃至世界农业可持续发展奠定基础、拓宽空间。

产业背景

      中国要强,农业必须强,国务院印发的《关于加大改革创新力度加快农业现代化建设的若干意见》再一次重申了农业对于我国实现伟大复兴中国梦所起到的基础作用。其中五个重大是对我国农业现状和挑战的深刻认识,如何提升我国农业竞争力和可持续发展能力,确保农民增收和城乡共同繁荣已经成为亟待破解的问题。

      自2009年起,华大基因就开始了以谷子为模式生物的基因组学及分子育种研究工作,并与国内多家科研院所合作,通过大规模挖掘谷子基因资源,批量获取和保护了谷子的遗传信息核心知识产权,完成了谷子基因组图谱的绘制,揭示出谷子抗旱节水、丰产、耐瘠等生理机制,相关研究成果也发表于国际著名杂志《自然-生物技术》(Nature Biotechnology)。在深刻认识谷子的生物特性、表型及生理机制的基础上,华大基因的科学家们敏锐的意识到,谷子极有可能是人类面对粮食安全和生态环境问题的最佳答案。

      谷子(Setaria italica Beauv.)又称为粟,去壳后称为小米,在植物学上属禾本科黍族狗尾草属。谷子起源于中国,是传统的优势作物、主食作物和抗旱耐瘠作物。

 

1:谷子概述

1、小米的种植有利于生态环保

      谷子抗旱耐瘠、水利用效率高、适应性广、化肥农药用量少,是典型的环境友好型作物。在适宜温度下,谷子吸收本身重量26%的水分即可发芽,而同为禾本科作物高粱需要40%、玉米48%、小麦45%。谷子不仅抗旱,而且水利用效率高,每生产1克干物质,谷子需水257g,玉米需水369g、小麦510g,而水稻则更高。谷子之所以最早被驯化栽培,同其抗旱耐瘠薄能力和广泛适应性是紧密相关的。我国是缺水大国,人均水资源仅为世界平均水平的25%,而且近年来以过分消耗水资源带动经济发展付出了沉重代价,导致了水资源缺乏形势的日益加剧,我国北方地区的江河断流、湖泊干枯、地下水位的迅速下降;即便是所谓水源丰沛的南方地区,也开始频频出现严重的旱灾,干旱缺水已成为我国生态和经济发展的严重问题。农业耗水约占总耗水的60%,是最大的水消耗源。同时农业耗水的产值同工业相比,又是十分低的。旱情和经济的发展使得部分地区已开展限制农业用水,一些高耗水作物不得不退出或减少栽培,发展和利用抗旱节水作物已迫在眉睫,从这一点上说,谷子还是重要的战略储备作物,在干旱形势日益严重的情况下,完全有可能重新成为主栽作物和主要消费粮食。

2、小米的营养价值高

      小米营养丰富且各种成分平衡,是具有营养保健作用的粮食作物。其食用粗纤维是大米的5倍,是近年来兴起的世界性杂粮热的主要作物。

      在禾谷类作物中,谷子的营养价值最高而且营养相对平衡,能够满足人类生理代谢较多方面的需要。谷子的干基蛋白质含量平均为13.08% ,变幅为8.06-19.21%,高于其它禾谷类作物。在谷子蛋白质的氨基酸组成模式中,赖氨酸为第一限制氨基酸,苏氨酸为第二限制氨基酸,其它人类必需氨基酸含量均高于联合国粮农组织和联合国卫生组织(FAO/ WHO)模式,略低于鸡蛋,其中亮氨酸、色氨酸和蛋氨酸含量最为突出。

1:谷子蛋白质必需氨基酸含量与FAO/WHO模式(mg/g

必需氨基酸

小米

鸡蛋

FAO/WHO

异亮氨酸

42.71

54

40

亮氨酸

133.40

86

70

赖氨酸

20.00

70

55

+胱氨酸

40.80

57

35

苯丙+酪氨酸

89.25

93

60

苏氨酸

36.61

47

40

色氨酸

13.96

17

10

缬氨酸

52.37

66

50

必需氨基酸总量

429.15

490

360

*转引自陈卫军等(2000

3小米可作为国家一带一路战略的重要的切入点

      纵观古代丝绸之路的历史,农业的交流对各国政治、经济、科技的发展意义显而易见:其科技意义在于,各国可以共享种子资源,通过输出国家基因库技术,在当地建立资源库,为当地农业发展和种子资源交流奠定基础;经济意义在于,华大将高产的谷子品种标准化种植经验输出到国外,帮助当地提升农产品产量的同时,自身也能获益;政治意义在于小米作为粮食,和民众密切相关,来自中国的小米如能被友国民众接受,定能赢得民心,促进两个人民友谊。

 

2:谷子的“一带一路”战略

1、华大具备大资源、大数据、大平台的整合应用能力

      国家基因库:201110月,由国家发改委、卫生部、工信部、财政部四部委联合批复,已被列入“十二五”国家战略性新兴产业的重点扶持项目。国家基因库建立集资源样本库、生物信息库、生物资源信息网络为一体的发展及运营模式,并由深圳华大基因研究院组建及运营,致力于整合国内外生物样本库资源、促进样本的科学应用,并且对外提供生物样本库建设指导、科研应用支撑服务,打造专注于生物样本库行业资源共享生态圈。基因库已完成近千种动物、植物、微生物基因组保存,占全球已完成大型基因组数量的80%,其中人方向样本量达115万,动植物、微生物的样本量有15万,一共拥有40多个参考基因组数据库,数据总存储能力达到20PB,总峰值计算能力达212Tflops


3:国家基因库建成效果与位置(目前在内部装修


4:国家基因库建设内容介绍

      首个高通量全基因组分子育种平台:该平台拥有87项专利,是科技部中农科技园区联盟母基金的核心技术支撑平台。已培育出系列水稻、谷子、青山羊等物种新品系。传统的育种,从筛选优良品种,到结果表型显示,需要的周期长、可预见性差、容易受到环境因素的影响。全基因组分子育种是在对物种全基因组序列分析的基础上,通过大规模开发分子标记,构建高密度遗传连锁图谱,精细定位重要性状基因,并利用全基因组分子标记指导育种过程,实现优良性状基因的精确导入和高效聚合,快速培育出集多个优良性状于一体的超级新品种。该技术突破了传统育种周期长、可预见性差、选择效率低等瓶颈,使快速、可控、高效的育种方式成为可能,为未来农业育种打开了新局面。冀张谷叶色替换系的完成就是非常鼓舞人心的例子。华大基因半年内完成全基因组精细图和高密度遗传连锁图谱的绘制并精细定位了不育、抗除草剂等一系列重要农艺性状基因。利用与这些基因相关联的分子标记结合培养室控光快速加代(4-5/年),一年内实现了重要农艺性状在不同材料间的快速、精确转移,为快速配制适合不同地域的高产优质杂交品种提供了可能。

      未来基因编辑、精准农业等技术必将掀起下一轮农业技术革命和产业升级。华大基因已经在上述技术领域积极布局,勇于实践,力争引领下一个十年的农业科技发展。

2、华大在实践不断探索,形成了百花齐放、各地相互学习的发展局面 

        

      广袤土地、得天独厚的气候条件是大规模种植绝佳试验田。华大将进一步孵化完善精准种植模式,将DNA层面的精准育种和水肥一体化、全程田间管理、精确除草植保、精准播种等现代种植技术相结合,成为标准化种植的示范区并复制到中亚五国、澳大利亚等地。


5:美不胜收的种植基地

      东营:东营是华大小米“一带”布局的起点。2015年华大在东营的盐碱区的谷子试种情况振奋人心,证明华大谷子品系能适应含盐量为3%的盐碱土地。这一成果将大大增加土地种植面积,2016年东营将迅速扩大种植规模,同时围绕产地布局后加工产业园,大力发展与谷子相关的食品、营养品、饲料等后加工产业,辐射环渤海、长山角地区,同时结合当地土地银行、保险等金融机构,搭建育种、种植、加工、金融一体的谷子全产业生态圈。

      长垣、兰考:华大在长垣建设我国规模最大的谷子物流集散地和粗加工中心。同时整合华大水产、医学等业务协同发展,在当地探索我国最有代表性的的县域经济发展模式。

      澳洲、南北美:华大在科技服务、医学、设备研发制造领域已完成全球布局,积累了多年国际化的实践经验,并已将目光瞄向澳洲、南北美等农业出口大国。通过与以上国家合作订单农业有望大幅降低谷子成本。

      通过整体一盘棋的布局以及各地差异化发展,华大将形成全产业的一体化的发展模式,带动全国谷子产业的崛起。于此同时快速进军农业发达国家与地区,利用这些地区规模化优势迅速降低小米成本,推动小米成为国家第一主粮。   

 

6:华大全产业链发展的思路

1、国家政策支持

      尽管小米产业未来前景无限,但其健康快速发展离不开政策的扶持。一是谷子的育种、种植、机械生产以及主食产品后加工生产等各环节需要研发经费的支持。由于谷子种植面积不高,相比于小麦和玉米,各环节研发投入不足,技术有待更新换代,建议从国家层面引导设立谷子科研专项、地方重点支持龙头企业技术更新,通过技术改造提升谷子产业生产力,尤其应强化农机农艺、农牧结合技术配套与集成,提高谷子现代化生产水平。二是加强对谷子加工企业的政策扶持力度,在税收、贷款以及产业化项目上面加大支持力度。市场需求是一切生产最原始的动力所在。如果能从加工的角度提高谷子的消费价值、消费量和消费水平,无疑将促进小米的消费和市场需求,进一步促进谷子产业的发展。在谷子深加工方面首先应该考虑大众化食品的研发,也应该考虑研究谷子的深层营养机理,研发高附加值的谷子功能食品、药膳食品、化妆品、甚至药品等。而小米产业尚处于发展初期,小米价格相比于小麦、玉米等高,不利于小米后加工企业的市场竞争,限制了后加工生态的形成和发展,建议国家和地方政府补贴谷子食品后加工企业,引导谷子后加工产业圈的形成和丰富。三是将谷子纳入良种补贴范围,谷子长期以来产品不高,和育种水平落后有直接关系,随着生物育种技术、基因编辑技术的应用,谷子品种将加速更新换代,引导优势产区的农户快速跟进使用良种,将有效提升产量、品质,降低种植风险,从而实现种企、农户和下游企业的共赢。四是建立谷子粮食贮备制度,在各谷子主产区以最低保护价收购一定数量的谷子作为国家储备粮。

      以上措施执行到位将奠定小米的主粮地位,对我国粮食安全保障的贡献不可限量。

2、加强产业教育、科普宣传、大力引导健康消费

      首先是加强小米文化的研究和发掘,通过小米文化的来宣传谷子,充分利用好我国源远流长的“粟文化”的历史积累,来提升谷子的知名度和市场意识,推进谷子的国内和国际市场的开拓与发展。谷子作为中华民族的哺育作物和全世界最古老的农作物,其长久的历史本身就说明了它深刻和丰富的内涵。在今天新的市场形势和新的生态条件下,其自然平衡的营养、抗旱且节水的生理特点、广泛的生态适应性、禾谷类之首的饲草价值,必将为新时期的粮食生产、畜牧业发展和生态保护做成新的贡献。

      其次是通过大众喜闻乐见的形式进行科普宣传和健康教育,使小米成为大众健康饮食的首选主粮。

3、可在农牧结合区和干旱雨养农业地区大力发展谷子种植业

      近年来我国对乳制品和牛羊肉的需求量逐年上升,但缺乏充足的草场和优质的饲草是限制畜牧业发展的瓶颈。谷子在我国北方干旱雨养区域的种植效益高于玉米,种植谷子不仅可以稳定粮食产出,同时谷草又能为邻近牧区和牛羊养殖区提供充足的优质饲草,谷子粮草兼用既缓解了粮草争地的矛盾又增加了种植业的产值,有利于形成一个新的空间较大的饲草产业