實現(xiàn)鄉(xiāng)村全面振興和農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化,科技是根本性決定性力量?!笆濉逼陂g,我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)取得明顯進展,糧食實現(xiàn)歷史性“十六連豐”,果菜茶肉蛋魚等產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一,這其中科技發(fā)揮了重要的支撐保障作用。
2008年以來,我國轉(zhuǎn)基因重大專項取得了重大進展,在抗蟲耐除草劑玉米研發(fā)方面,培育了瑞豐125、DBN9936、DBN9858、2A-7、CM8101和CC-2等一批具有產(chǎn)業(yè)化前景的抗蟲、耐除草劑轉(zhuǎn)基因玉米。其中,瑞豐125、DBN9936、DBN9858已經(jīng)獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書,2A-7、CM8101和CC-2已經(jīng)提交生產(chǎn)應(yīng)用安全證書申請。專項后續(xù)還會有抗旱玉米、養(yǎng)分高效玉米等轉(zhuǎn)基因玉米等一系列新產(chǎn)品問世,這些成果可以顯著提高玉米和籽粒產(chǎn)量。
“十三五”十大農(nóng)業(yè)科技標志性成果(來源:農(nóng)民日報)
回顧“十三五”,我國農(nóng)業(yè)科技基礎(chǔ)前沿研究取得一系列重大突破,推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)生一系列重大變革,對農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟社會發(fā)展做出一系列重大貢獻。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部從2018、2019年公開發(fā)布的中國農(nóng)業(yè)科學重大進展、中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村重大新技術(shù)新產(chǎn)品新裝備、十大引領(lǐng)性技術(shù)以及獲得國家科技獎勵一、二等獎的成果中,遴選出了10項重大標志性成果,讓我們一睹為快。
水稻基因組學研究及應(yīng)用國際領(lǐng)先
進入二十一世紀,隨著全球化、市場化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和全球貿(mào)易一體化格局的逐步形成,我國種業(yè)正面臨前所未有的嚴峻挑戰(zhàn),主要表現(xiàn)在:依靠傳統(tǒng)育種技術(shù)難以大幅度提高糧食單產(chǎn);土地資源短缺、農(nóng)業(yè)環(huán)境污染日益突出;種質(zhì)資源發(fā)掘、基因組育種技術(shù)亟需創(chuàng)新等。水稻不僅是重要的糧食作物,由于其基因組較小且與其他禾本科作物基因組存在共線性,以及具有成熟的高效遺傳轉(zhuǎn)化體系,已成為作物功能基因組研究的模式植物。水稻功能基因組研究的成果將輻射和帶動其他作物功能基因組研究,引領(lǐng)作物現(xiàn)代育種的技術(shù)前沿。
我國通過連續(xù)四個“五年科技計劃”設(shè)置重大專項資助水稻功能基因組研究,業(yè)已建成較為完備的功能基因組研究平臺,包括大型的突變體資源、全長cDNA文庫、全基因組表達譜芯片、高密度基因型圖譜關(guān)聯(lián)分析、高通量表型組、代謝組及全球首張高密度育種芯片等研究與應(yīng)用平臺。2016年啟動的國家重點研發(fā)計劃“水稻功能基因組研究與應(yīng)用”項目進一步拓展功能基因組研究平臺,重點剖析重要農(nóng)藝性狀形成的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò),并將其應(yīng)用于水稻品種的分子遺傳改良,主要研究成果包括:水稻重要農(nóng)藝性狀形成的分子網(wǎng)絡(luò)解析;水稻生物信息分析平臺的完善;水稻高分辨率三維基因組圖譜的繪制;種質(zhì)資源創(chuàng)新及基因組育種芯片的研發(fā)。
回顧我國水稻功能基因組研究歷程,我國水稻功能基因組研究領(lǐng)域全面布局,繪制了多個代表性水稻品種的基因組精細圖譜,完成超過5000份水稻品種的變異組圖譜,在水稻功能基因組技術(shù)、資源與信息平臺的構(gòu)建,重要基因的分離克隆和功能鑒定,產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆、營養(yǎng)高效等重要農(nóng)藝性狀的功能基因組等方面取得了一批顯著的成果。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際最高水平的學術(shù)刊物上,提升了我國種業(yè)創(chuàng)新能力以及與國際種業(yè)巨頭競爭的實力,確立了我國水稻功能基因組研究整體水平的國際領(lǐng)先地位。
H7N9禽流感疫苗研發(fā)成功并大規(guī)模應(yīng)用
2013年3月至2017年9月,H7N9病毒在我國連續(xù)引起五波次人流感疫情,對人類健康構(gòu)成嚴重威脅。在每一波人H7N9疫情中,人們因為恐懼而拒絕食用禽肉及禽蛋,致使大量禽產(chǎn)品被銷毀,每年給養(yǎng)禽業(yè)造成600億元至800億元人民幣的經(jīng)濟損失,嚴重阻礙養(yǎng)禽業(yè)發(fā)展。中國農(nóng)業(yè)科學院哈爾濱獸醫(yī)研究所陳化蘭院士研究團隊緊緊圍繞H7N9病毒防控的國家重大需求開展持續(xù)研究,在科學認知和防控H7N9病毒中取得了一系列原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)和重大成果。
2013年春季,我國出現(xiàn)人感染H7N9病毒并死亡的公共衛(wèi)生事件后,陳化蘭院士研究團隊依托國家禽流感參考實驗室研究平臺,立即在家禽中深入開展H7N9病毒的溯源工作,進一步研究發(fā)現(xiàn),新出現(xiàn)的高致病性H7N9病毒進化迅速,通過基因重組產(chǎn)生多種基因型病毒,使部分毒株對鴨和哺乳動物致病力增強,更重要的是該病毒在人體內(nèi)復(fù)制后可突變?yōu)閷θ烁叨戎滤?、且有可能高效傳播的病毒,對公共衛(wèi)生蘊藏更大風險。這些原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)為從家禽源頭徹底控制人H7N9流感疫情的提供了科學依據(jù)。
為有效從家禽源頭控制H7N9病毒,中國農(nóng)業(yè)科學院哈爾濱獸醫(yī)研究所陳化蘭院士團隊利用成熟的疫苗研發(fā)平臺,及時創(chuàng)制出重組禽流感病毒(H5 H7)二價滅活疫苗(H5N1Re-8株 H7N9H7-Re1株)。并開始在我國10家高致病性禽流感疫苗定點生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)和應(yīng)用,獲得國家一類新獸藥證書一項,相關(guān)產(chǎn)品近三年累計生產(chǎn)銷售171.58億毫升,銷售收入33.25億元,累計在家禽中應(yīng)用363億羽份。
疫苗在家禽中應(yīng)用后,極大地降低了H7N9病毒在家禽中的流行和傳播,更重要的是,疫苗的應(yīng)用在阻斷人感染H7N9病毒中發(fā)揮了“立竿見影”的效果。完全消除了人們對人H7N9疫情的擔憂,禽蛋產(chǎn)品消費信心恢復(fù),每年為養(yǎng)禽業(yè)挽回600~800億的經(jīng)濟損失,產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟效益,取得了舉世矚目的防疫成就。我國H7N9流感的成功防控已成為從動物源頭控制人獸共患傳染病的典范。該項成果入選2019中國農(nóng)業(yè)科學重大進展。
豬病毒性腹瀉三聯(lián)活疫苗研發(fā)成功并應(yīng)用
我國是世界第一養(yǎng)豬大國和豬肉消費第一大國?!凹Z豬安天下”,生豬產(chǎn)業(yè)事關(guān)國計民生。豬傳染性胃腸炎病毒、豬流行性腹瀉病毒和豬輪狀病毒感染是哺乳仔豬死亡的“第一殺手”,尤其是7日齡以內(nèi)仔豬感染后死亡率可高達100%,每年經(jīng)濟損失超過100億元。
我國科研人員歷經(jīng)12年科學攻關(guān),發(fā)明了我國首個安全、高效的豬傳染性胃腸炎、豬流行性腹瀉、豬輪狀病毒三聯(lián)活疫苗(以下簡稱豬病毒性腹瀉三聯(lián)活疫苗),填補了我國無豬輪狀病毒疫苗及豬病毒性腹瀉聯(lián)苗可用的空白,實現(xiàn)了一針同時預(yù)防三種重大疫病的“一箭三雕”效果。該疫苗對所有豬只均安全,可用于所有豬只的免疫,具有針對性強(針對混合感染及豬輪狀病毒優(yōu)勢基因型G5型)、免疫效果好和適用范圍廣的優(yōu)點,對單一感染與混合感染均有效。該疫苗于2014年獲得國家二類新獸藥注冊證書,為國內(nèi)率先創(chuàng)制成功,是目前我國唯一預(yù)防三種病毒混合感染及豬輪狀病毒感染的疫苗,同時也是世界上僅有的兩個三聯(lián)活疫苗之一。該產(chǎn)品累計推廣應(yīng)用超過6000余萬頭母豬,為我國生豬產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展做出了重要貢獻。
建立了豬病毒性腹瀉分子流行病學研究技術(shù)平臺,明確了我國豬只腹瀉的主要病原及其混合感染情況,確定了豬輪狀病毒流行毒株的優(yōu)勢基因型,為疫苗候選株的篩選及疫苗研發(fā)策略提供了強有力的科學依據(jù)。創(chuàng)立了獨特的豬腹瀉病毒致弱技術(shù)體系,通過篩選敏感傳代細胞系,確定了病毒分離用最佳細胞系,成功解決了豬腹瀉病毒難以適應(yīng)細胞的難題。在病毒體外傳代致弱過程中結(jié)合5-6次固相病毒蝕斑克隆,優(yōu)選出了安全且免疫原性好的克隆株,并通過未吃初乳仔豬交替?zhèn)鞔3秩醵局炅己妹庖咴?,解決了傳代致弱過程中弱毒株免疫原性減弱或喪失的關(guān)鍵問題。解析了三種病毒強、弱毒株的全基因組序列,發(fā)現(xiàn)了豬傳染性胃腸炎病毒和豬流行性腹瀉病毒強、弱毒株具有獨特的分子標記,為強、弱毒株的鑒別診斷提供了科學依據(jù)。
玉米籽粒機收新品種及配套技術(shù)體系集成應(yīng)用
攻克了宜機收品種選育、收獲時籽粒破碎率高等技術(shù)難題,集成了從病蟲害防治到專用聯(lián)合收獲機械的綜合解決方案,使我國玉米籽粒機收新品種推廣面積從“十二五”末的零星起步,發(fā)展到2019年的2000多萬畝,實現(xiàn)了育種目標和生產(chǎn)方式的變革。2018年至今,“玉米籽粒低破碎機械直收技術(shù)”連續(xù)三年作為全國十大引領(lǐng)性農(nóng)業(yè)技術(shù),經(jīng)過持續(xù)聯(lián)合攻關(guān)、技術(shù)集成和示范推廣,取得了顯著效果。
配“三良”。良種、良技和良機是玉米籽粒機收的三大支柱,是良種良法結(jié)合、農(nóng)機農(nóng)藝配套的具體體現(xiàn)。選育了京農(nóng)科728、鄭源玉432等耐密、抗倒、適應(yīng)籽粒機械收獲的玉米品種32個??茖W施肥、化控降高、防控病蟲。圍繞破碎率低,不跑糧的要求,研發(fā)適合玉米籽粒收獲的機型。提“三度”。提高種植密度、出苗整齊度和籽粒成熟度是提高玉米產(chǎn)量和實施玉米籽粒機收的主要途徑。開展最適種植密度、種植模式和行間距的理論研究和試驗示范,不斷實現(xiàn)增密高產(chǎn)。在增加密度的前提下,株高、穗位高、穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)等整齊度不斷提高,同時對種子質(zhì)量和播種質(zhì)量要求更高,玉米田間整齊度不斷提高。篩選應(yīng)用早熟脫水快品種,配套玉米適時晚收技術(shù),延長灌漿時間,增加光照和日曬時間,不斷提高玉米田間成熟度。降“三率”。降低玉米籽粒含水率、機收破碎率和田間損失率是玉米收獲效率和質(zhì)量的必要條件。通過品種選育和農(nóng)藝措施,收獲時籽粒含水率明顯降低。通過改變收獲機械滾筒脫粒元件和凹板結(jié)構(gòu)、降低滾筒轉(zhuǎn)速等措施實現(xiàn)柔性脫水,破碎率進一步降低。根據(jù)橫軸流和縱軸流兩種不同形式和作業(yè)條件變化,不斷加強機具選型和改進熟化,規(guī)范技術(shù)參數(shù),降低收獲損失率。
2019年我國玉米機械粒收技術(shù)推廣面積達到2095.9萬畝。玉米籽粒低破碎機收比果穗機收節(jié)約成本15%,降低糧損6%左右,提升品質(zhì)等級1級以上,畝節(jié)本增效150元左右,相當于每斤降低成本0.1-0.15元。同時,將秸稈直接粉碎還田,有利于培肥地力,減少碳排放,具有巨大的生態(tài)價值。
油菜生產(chǎn)全程機械化取得重大進展
油菜是我國最主要和最具發(fā)展?jié)摿Φ挠土献魑?,發(fā)展綠色優(yōu)質(zhì)高效油菜產(chǎn)業(yè)是緩解日益緊張的食用油供給矛盾、保障國家食用油安全的迫切需要?!坝筒巳虣C械化高產(chǎn)高效技術(shù)研究與示范”主要針對我國油菜機械化生產(chǎn)程度低和技術(shù)集成度差的瓶頸問題,在對品種、栽培、土肥、植保和機械等單項技術(shù)原始創(chuàng)新的基礎(chǔ)上,再進行技術(shù)、產(chǎn)品和裝備的集成創(chuàng)新和中試熟化,形成全程機械化高產(chǎn)高效技術(shù)模式,并向農(nóng)業(yè)主管部門和農(nóng)民進行示范推廣,實現(xiàn)了油菜生產(chǎn)種、管、收的全程機械化和高產(chǎn)高效的目標。
以全程機械化高產(chǎn)高效為目標,進行一體化設(shè)計,力求品種、種管技術(shù)和農(nóng)機裝備三融合,在此基礎(chǔ)上對品種、栽培、土肥、植保和機械等全生產(chǎn)鏈的各項關(guān)鍵技術(shù)進行重點攻關(guān)和突破;以全程機械化高產(chǎn)高效生產(chǎn)為核心進行鏈式集成創(chuàng)新,從播種、產(chǎn)中管理、收獲等環(huán)節(jié)均實現(xiàn)機械化,為油菜全程機械化生產(chǎn)提供了全生產(chǎn)鏈的技術(shù)支撐;集成創(chuàng)新與展示示范相結(jié)合,提升對產(chǎn)業(yè)的實際影響力和帶動力。
油菜全程機械化高產(chǎn)高效生產(chǎn)技術(shù)研究與示范一共集成了9項核心技術(shù)。即:土壤適墑管理技術(shù)。適宜機械化收獲的油菜品種。密度調(diào)控技術(shù)。緩控釋全營養(yǎng)一次施肥技術(shù)。聯(lián)合機械播種技術(shù)。芽前封閉除草技術(shù)?!耙淮偎姆馈奔夹g(shù)。機械收獲技術(shù)。秸稈(菌核)腐解技術(shù)。
為充分發(fā)揮體系對產(chǎn)業(yè)的技術(shù)支撐和引領(lǐng)作用,以“三高”(高產(chǎn)、高抗、高效)、“五化”(機械化、輕簡化、集成化、規(guī)?;?、標準化)為目標,油菜體系在全國主產(chǎn)區(qū)積極開展了可復(fù)制、可推廣的油菜全程機械化高產(chǎn)高效生產(chǎn)模式創(chuàng)建和示范推廣工作,推廣面積累計超過1億畝,節(jié)本增效300億元以上。全國油菜耕種收綜合機械化水平從2007年不足20%提高到2018年53.6%,油菜機械化作業(yè)性能指標達到國際先進水平。為我國油菜生產(chǎn)全面實現(xiàn)機械化奠定了良好的工作基礎(chǔ)。
轉(zhuǎn)基因玉米大豆新品種培育成功
玉米是我國重要的糧飼兼用作物,也是我國糧食安全的重要保障。蟲害和草害嚴重危害了玉米的產(chǎn)量和品質(zhì),蟲蛀玉米易受真菌侵染,產(chǎn)生的真菌毒素危害人畜健康,影響倉儲質(zhì)量。
2008年以來,我國轉(zhuǎn)基因重大專項取得了重大進展,在抗蟲耐除草劑玉米研發(fā)方面,培育了瑞豐125、DBN9936、DBN9858、2A-7、CM8101和CC-2等一批具有產(chǎn)業(yè)化前景的抗蟲、耐除草劑轉(zhuǎn)基因玉米。其中,瑞豐125、DBN9936、DBN9858已經(jīng)獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書,2A-7、CM8101和CC-2已經(jīng)提交生產(chǎn)應(yīng)用安全證書申請。專項后續(xù)還會有抗旱玉米、養(yǎng)分高效玉米等轉(zhuǎn)基因玉米等一系列新產(chǎn)品問世,這些成果可以顯著提高玉米產(chǎn)量和籽粒。
目前,我國生產(chǎn)中所用的是非轉(zhuǎn)基因大豆,常常因除草劑的除草效果差、殘留時間長,使大豆減產(chǎn),并嚴重影響輪作倒茬,造成大豆生產(chǎn)成本高、經(jīng)濟效益低,影響了農(nóng)民種植大豆的積極性。在轉(zhuǎn)基因重大專項支持下,我國科研單位和種業(yè)公司通過創(chuàng)新大豆遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù),突破大豆轉(zhuǎn)化難關(guān),將自主產(chǎn)權(quán)基因分別轉(zhuǎn)入大豆,在國內(nèi)首次培育出高耐草甘膦除草劑大豆,中黃6106和SHZD3201獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書,DBN-09004-6獲得阿根廷種植許可。三個耐草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆分子特征明確,其應(yīng)用及特異性檢測已申請獲得國內(nèi)和國際專利。環(huán)境安全和食用安全評價結(jié)果表明,轉(zhuǎn)基因大豆與非轉(zhuǎn)基因大豆具有同等的安全性,環(huán)境風險可控。利用耐草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆與不同大豆生態(tài)區(qū)的主栽品種雜交和回交,培育出高耐草甘膦除草劑且綜合性狀優(yōu)良的系列新品系,經(jīng)過全國農(nóng)技推廣服務(wù)中心組織的第三方鑒定和多點綜合農(nóng)藝性狀測試,篩選出可耐受4倍草甘膦且綜合性狀超過非轉(zhuǎn)基因大豆國家區(qū)試對照的優(yōu)良品系。這些新品系農(nóng)藝性狀突出,田間大面積展示效果良好,為國產(chǎn)耐除草劑轉(zhuǎn)基因大豆產(chǎn)業(yè)奠定了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。
超級稻畝產(chǎn)突破1000公斤
超級稻是指采用理想株型塑造與雜種優(yōu)勢利用相結(jié)合的技術(shù)路線等途徑育成的產(chǎn)量潛力大、配套超高產(chǎn)栽培技術(shù)后比現(xiàn)有水稻品種在產(chǎn)量上有大幅度提高、并兼顧品質(zhì)與抗性的水稻新品種。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部對產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性及面積等均達到指標的品種確認為“超級稻”品種。全國水稻研究推廣優(yōu)勢力量按照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部部署要求,加強自主創(chuàng)新,強化聯(lián)合協(xié)作,在超級稻育種理論方法創(chuàng)新、育種材料創(chuàng)制、重大品種培育、配套技術(shù)集成等方面取得了重大突破,江蘇、浙江、湖南等地實現(xiàn)多年小面積畝產(chǎn)突破1000公斤。
品種選育取得新突破。挖掘了一批優(yōu)質(zhì)、抗病、高耐(冷、熱、鹽、旱、淹)、養(yǎng)分高效、籽粒低積累重金屬與高富集有益元素等遺傳調(diào)控新基因。創(chuàng)制了華占、春江12等一大批不育系、恢復(fù)系,選育了一大批產(chǎn)量高、品質(zhì)好、抗性強、適應(yīng)性廣并在生產(chǎn)中大范圍推廣應(yīng)用的超級稻新品種。
優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)取得新進展。從品種特性選育和配套技術(shù)集成上發(fā)力,力求實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。近年來新確認的超級稻品種優(yōu)質(zhì)率占比高達81%,品種優(yōu)質(zhì)化率得到全面提升,適口性進一步改善。
融合發(fā)展取得新成效。超級稻以品種為核心,強化栽培技術(shù)配套,與單項栽培技術(shù)、農(nóng)機作業(yè)技術(shù)實現(xiàn)融合發(fā)展。研制了“水稻工廠化育秧精密播種流水線”等9大系列機具與成套設(shè)備,極大提高了超級稻生產(chǎn)全程機械化水平。
示范推廣取得新跨越。截至2019年底,全國超級稻累計種植16.1億畝,實現(xiàn)了超級稻的大跨越、大發(fā)展。2019年全國水稻單產(chǎn)470.6公斤,較2015年提高11.1公斤。與常規(guī)水稻品種相比,超級稻畝均增產(chǎn)66.3公斤,扣除種子、增加肥料、農(nóng)藥等的投入,畝均增收近150元,實現(xiàn)了增產(chǎn)增收的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,對于引導水稻種植品種更新?lián)Q代發(fā)揮了重要作用。超級稻成為農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新的典范和協(xié)同攻關(guān)的標桿,為保障我國及世界糧食安全發(fā)揮了重要作用?!霸∑诫s交水稻創(chuàng)新團隊”榮獲2017年度國家科學技術(shù)進步獎——創(chuàng)新團隊獎。
黃瓜番茄白菜等蔬菜基因組學研究利用國際領(lǐng)先
我國是世界上最早使用第二代測序技術(shù)開展蔬菜基因組研究的國家,中國農(nóng)科院、北京農(nóng)林科學院、中科院遺傳所和華中農(nóng)大等優(yōu)勢團隊合作,先后繪制完成了黃瓜、番茄、西瓜、大白菜、甘藍等蔬菜作物的全基因組序列圖譜和變異圖譜,在國際上處于領(lǐng)跑地位。在利用組學大數(shù)據(jù)挖掘重要農(nóng)藝性狀基因方面,我國也與世界先進處于同一水平,克隆了控制果實品質(zhì)與調(diào)控、株型建成、開花時間、抗病抗逆等重要性狀的上百個重要基因。
中國農(nóng)業(yè)科學院黃三文團隊是國際蔬菜基因組研究領(lǐng)域的領(lǐng)先團隊,組織了多個蔬菜基因組的國際合作計劃,繪制了第一個蔬菜作物-黃瓜的基因組圖譜,發(fā)現(xiàn)了黃瓜、番茄和甜瓜等作物馴化和種群分化的遺傳基礎(chǔ),奠定了國際蔬菜基因組研究的基礎(chǔ),確立了我國在這一領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位,為蔬菜育種創(chuàng)造了新理論框架和選擇工具。通過大規(guī)模品嘗實驗、化學分析和基因組分析,發(fā)現(xiàn)了決定番茄風味的33種重要代謝物和49個關(guān)鍵遺傳位點,為培育美味番茄提供了解決方案。共發(fā)表SCI論文100余篇,SCI他引1萬余次,研究成果入選2017年、2018年中國農(nóng)業(yè)科學重大進展。
中國農(nóng)科院蔬菜所顧興芳團隊常年從事黃瓜育種工作,創(chuàng)制出聚合5-6個優(yōu)質(zhì)性狀和抗5-10種病害的自交系12個;培育出新一代保護地、露地等不同生態(tài)型的突破性新品種8個。新品種在全國累計推廣1187.9萬畝,新增效益91.61億元。為推動黃瓜育種技術(shù)變革和蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了重要貢獻。
華中農(nóng)大葉志彪團隊在國際上首次研發(fā)出原創(chuàng)性的分子標記22個,首創(chuàng)番茄高通量分子標記基因分型系統(tǒng),建立了高效的番種質(zhì)資源綜合評價技術(shù)體系,創(chuàng)制新種質(zhì)達572份。利用高效的分子標記輔助育種技術(shù)和創(chuàng)制的優(yōu)異育種材料,育成了聚合多種抗性、品質(zhì)優(yōu)良的番茄新品種10個。育成的“華番12”是國際上首個兼抗青枯病和黃化曲葉病毒病的大果番茄品種。新品種累計推廣面積1230萬畝,新增產(chǎn)值165.7億元,其中近3年推廣面積768萬畝,新增產(chǎn)值105.3億元,經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益顯著。
寒地早粳稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)多抗新品種國際領(lǐng)先
寒地早粳稻區(qū)是世界第一大粳稻區(qū),水稻種植面積7000多萬畝,約占全國粳稻面積的50%,畝產(chǎn)465公斤,總產(chǎn)3200多萬噸,是我國重要商品糧基地,對保障國家糧食安全意義重大。然而該稻作區(qū)生態(tài)條件特殊,種植品種為寒地早粳稻生態(tài)型,存在著生育期短難創(chuàng)高產(chǎn)、稻瘟病和低溫冷害頻發(fā)難以穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)異種質(zhì)資源匱乏、育種理論與技術(shù)體系不完善等問題,導致日本品種長時間占主導地位,嚴重威脅著我國的糧食安全。該項目組在國家863和省部重點計劃支持下,從新品種選育、關(guān)鍵優(yōu)異種質(zhì)創(chuàng)新、育種理論探索與技術(shù)體系創(chuàng)建與完善等方面歷經(jīng)20多年研究,取得了突破性成果。
首次提出“寒地早粳稻早期繁茂多抗新株型”理論,創(chuàng)建完善了具有獨特性的寒地早粳稻育種技術(shù)體系,解決了寒地早粳稻理論與技術(shù)體系不完善的問題,為寒地早粳稻育種開辟了一條新途徑。提出“一早三抗”寒地早粳稻株型育種理論,創(chuàng)新出寒地早粳稻早期繁茂多抗新株型,在育種實踐中發(fā)揮了關(guān)鍵性指導作用,引領(lǐng)了寒地早粳稻株型育種的航向;創(chuàng)新出“雙態(tài)雙層”花藥培養(yǎng)技術(shù),提高了花藥培養(yǎng)力和育種選擇效率;創(chuàng)新出“三增一減”產(chǎn)量選擇技術(shù),注重個體與群體的協(xié)調(diào),使群體產(chǎn)量達到最大;創(chuàng)新抗病耐冷同圃鑒定的“二圃合一”抗逆性鑒定技術(shù),提高了“雙抗”材料鑒定的穩(wěn)定性和準確性。創(chuàng)建完善了具有獨特性的寒地早粳稻育種理論與技術(shù)體系,解決了寒地早粳稻育種理論與技術(shù)不完善問題,實現(xiàn)了高產(chǎn)與理想株型的結(jié)合,為寒地早粳稻育種開辟了一條新途徑,對水稻遺傳育種學科的發(fā)展起到了重要推動作用。
該項研究育成的品種在黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古、新疆等省(自治區(qū))累計推廣面積1.46億畝,新增利潤206.1億元。該項目技術(shù)難度大、系統(tǒng)性強、創(chuàng)新性突出、社會經(jīng)濟效益巨大,達到國際同類研究領(lǐng)先水平,極大地推動了寒地早粳稻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,為提升粳稻育種水平、保障國家糧食安全做出了重大貢獻。
冬小麥節(jié)水新品種與配套技術(shù)集成應(yīng)用
華北麥區(qū)是我國小麥主產(chǎn)區(qū),也是我國優(yōu)質(zhì)小麥的優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)。華北麥區(qū)因氣候干燥,水資源缺乏是小麥生產(chǎn)主要限制因素。2008-2009年冬春之交,華北、黃淮等地降水量較常年同期偏少7-9成,小麥受旱1.19億畝,嚴重受旱麥田一片枯黃。深入調(diào)研發(fā)現(xiàn),小麥品種變了、栽培技術(shù)變了、耕作機具變了,連麥季澆水也由過去的底墑水、越冬水、返青水、拔節(jié)水、開花水、灌漿水或麥黃水等6-7次,減少到只澆底墑水或越冬水、拔節(jié)水等2-3次。綜合技術(shù)的變革不僅提升了小麥生產(chǎn)性能,也明顯減輕了麥季干旱少雨的威脅。小麥體系育種專家培育出系列節(jié)水高效型品種,突破了優(yōu)質(zhì)品種不節(jié)水,節(jié)水品種不增產(chǎn)的技術(shù)難題。“冬小麥節(jié)水高產(chǎn)新品種選育方法及育成品種”,2011年獲國家科技進步獎二等獎。
同一品種在不同栽培技術(shù)下的差異也很大,優(yōu)良品種水分利用效率的實現(xiàn)需要節(jié)水栽培技術(shù)的配套應(yīng)用。我國北方麥田節(jié)水栽培技術(shù)對水分利用效率的調(diào)控范圍為1.2-2kg/m3。從理論上推算:在產(chǎn)量相同時,水分利用效率達到2的麥田比水分利用效率達到1.2的麥田可減少耗水40%;或者耗水量相同時,水分利用效率為2的麥田比水分利用效率達到1.2的麥田可增產(chǎn)66%。小麥體系栽培專家建立的“冬小麥節(jié)水省肥高產(chǎn)技術(shù)”和“西北旱地小麥蓄水保墑與監(jiān)控施肥技術(shù)”,連年被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部推薦為全國農(nóng)業(yè)主推技術(shù),為資源節(jié)約型小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出了重要貢獻。
從多年生產(chǎn)實踐看,現(xiàn)有節(jié)水品種和節(jié)水栽培技術(shù)的綜合推廣應(yīng)用比傳統(tǒng)小麥生產(chǎn)節(jié)省灌溉水10%-30%,平均每畝約減少灌水38m3,并維持穩(wěn)產(chǎn)、節(jié)水、增效。當前,小麥體系栽培專家進一步針對華北地下水超采綜合治理的技術(shù)需求,深化節(jié)水技術(shù)機理研究,將季節(jié)性休耕與生育期休灌相結(jié)合,挖掘麥田種植系統(tǒng)的抗旱節(jié)水潛力,以科技進步支撐節(jié)水小麥生產(chǎn)的高效持續(xù)發(fā)展。