“春种一粒粟，秋收万颗子”。泱泱中华几千年的文明史，贯穿其中不可缺少的就是“农业文明”，然而，受限于落后的技术、贫瘠的土地和无情的天灾，从古至今，农作物生长往往呈现出不确定性，收成相对较低。

从“一粒粟”到“万颗子”，如何做到“稻花香里说丰年”，这些对于古人来说是美好的幻想，随着作物育种技术的快速发展，古人的梦想逐步照进现实。

随着农作物基因组、表型组、代谢组等数据的爆发式增长，再加上不断涌现的计算、物联等新技术作为动力，作物育种技术正加速进入“育种 4.0 时代”——“生物技术 + 人工智能 + 大数据”的智能计算育种时代。

育种体系的5个阶段

1、作物驯化技术

对作物进行驯化大约从1万年前开始，早期的农民并不懂得遗传多样性的理论，但是已经开始有意识或无意识地在利用其价值对植物进行偶然的选择，他们会选择在产量或其他性状表现好的单株作为下一季栽培的种子，并不断地繁殖下去。 

 在作物驯化阶段，世界范围内主要种植了约7000种作物，为现代栽培品种的培育奠定了遗传资源基础，但是这一时期主要通过耕作者对自然变异的肉眼观察做出主观判断，作物改良的进展非常缓慢。

2、杂交育种

杂交育种始于19世纪中后期，以1865年为起点，孟德尔在发现了植物遗传定律后，数量遗传学理论被建立起来，育种家和专业的科学家通过人工杂交的手段，有目的地在选配不同的亲本进行杂交、自交、回交等，结合双亲的优良性状培育改良作物品种。 

这一阶段主要利用了经典遗传理论、统计学和田间试验设计等理论和手段，具有一定的预见性，但是偶然性大，育种效率低。

3、传统育种

这一时期的育种包括杂种优势育种及主动诱变育种。以1926年先锋公司杂交玉米种为标志，玉米杂种优势和双杂交种在商业化上应用突出的表现带动了杂种优势在水稻、高粱、油菜、棉花等其他作物上的运用。1940年，物理、化学或太空诱变等手段在作物育种上开始应用。 

杂交育种、杂种优势育种及主动诱变育种这3种相继出现的育种技术可被统一归纳为传统育种，这些育种手段在过去近100年的时间里极大地提高了作物产量，缓解了“人口爆炸”带来的粮食紧缺问题。

但此阶段仍依赖于育种家的经验来选择好的表型育种材料，且由于传统育种对于复杂性状的选择有限，因此难以兼顾产量、品质及生物胁迫和非生物胁迫的抗耐性。（目前，世界上大多数育种项目仍处在传统育种阶段，正在向下一阶段过渡）

4、分子技术育种

自20世纪80年代开始，以转基因、分子标记辅助选择、全基因组选择、等位基因挖掘等为代表的现代分子技术手段开始在作物育种上运用。

1983年第1例转基因植物开始，转基因已经发展成最快、应用效率最高的精准育种技术之一。在北美地区，90%以上的玉米、大豆、棉花、甜菜和油菜是转基因品种。分子标记辅助选择是20世纪80年代兴起的DNA标记技术：利用与目标基因紧密连锁或表现共分离的分子标记对选择个体进行筛选，从而减少连锁累赘，获得目标个体。全基因组选择是近年来动、植物分子育种的全新策略，已成为分子技术育种热点和趋势。其采用覆盖整个基因组的分子标记来捕获整个基因组上的变异并对育种值进行有效预测。 

分子技术育种是对传统育种理论和技术的重大突破。目前，各国对QTL、MAS、GS和基因定位等精准育种的理论和试验研究很多，但在实际育种中应用十分有限，仅有拜耳-孟山都和科迪华等跨国种业巨头的主要作物育种真正处在分子技术育种（4G）阶段。

5、智能育种

智能育种（Smart breeding）技术体系：利用农作物基因型、表型、环境、遗传资源（例如水稻上的品种系谱信息）等大数据为核心基础，通过人工生物智能技术，在实验室设计培育出一种适合于特定地理区域和环境下的品系品种。而传统上的大田仅仅作为品种测试和验证的场所。从而节省了大量的人力、物力、财力、环境压力等资源。

由传统育种到分子育种，再到智能育种，育种的“科学”成分含量越来越多，目前我国大部分作物育种仍然处在传统育种（2G和3G）阶段，仅少部分作物已经处于传统育种（3G）向分子技术育种（4G）的转变阶段，而世界种业巨头凭借着雄厚的资本、先进的技术基础等优势，已加速朝智能育种（5G）阶段迈进。必须紧抓全球新一轮科技革命和产业革命迭代的机遇，整合和引导科技资源及人才向育种5G技术靠拢，加快原始创新，抢占种业技术制高点，确保我国种业具有持续竞争力，保障我国粮食安全、食品安全和生态安全。