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【盤點】中國還有七個全球頂尖的農業科技

2021-07-15 21:50:20

[ 導讀 ] 中國七個全球頂尖的農業科技。

一、生物技術——禽流感疫苗

早在2005年亞洲禽流感防控合作部長級會議上，有關國家和國際組織的代表表示，中國禽流感疫苗研究水平已經處于世界領先水平。根據專家介紹，中國自行研制的H5N2滅活苗、H5N1基因重組滅活苗、H5禽流感重組禽痘病毒活載體疫苗等系列疫苗，可分別用于雞、水禽、肉禽的免疫接種，有效降低免疫成本，保證各種不同禽類的免疫需要。尤其是由中國提供的H5N1的基因重組疫苗，在東南亞國家使用的效果非常好。此外，中國還研制出一批診斷技術，可以用于禽流感的臨床診斷、疫情監測與流行病學調查。

中國農科院院長翟虎渠曾經向記者介紹說，在禽流感疫苗研制方面，中國農科院哈爾濱獸醫研究所(國家禽流感參考實驗室)創新研制的H5N2疫苗在撲滅中國2004年暴發的高致病性禽流感中發揮了十分關鍵作用。尤其是2004年自主研發出國際最新型的H5N1基因重組禽流感滅活工程疫苗，首次成功解決了水禽缺乏有效禽流感疫苗這一世界性難題，成為全球唯一大規模應用的人類/動物流感病毒反向遺傳操作工程疫苗。

去年，他們又分別在世界上首次研究成功H5亞型禽痘病毒活載體疫苗與新型H5亞型禽流感重組新城疫病毒載體二聯活疫苗。今年6月，該實驗室又宣告三種新型禽流感疫苗和一項禽流感診斷技術研究成功，極大地提高了中國禽流感的預防控制能力和國際地位。

二、轉基因技術——抗蟲棉

中國在轉抗蟲基因三系雜交棉分子育種技術及研究水平位居國際領先水平！中國的轉基因抗蟲棉也能像雜交水稻一樣,產量實現大幅度大面積攀升.為紡織工業和農民增收提供強大的科技支撐, 中國是世界上第一個大規模推廣應用轉抗蟲基因三系雜交棉高新技術的國家。

著名雜交水稻專家袁隆平院士,著名蔬菜專家方智遠院士和農業部副部長范小建, 中國農業科學院院長翟虎渠博士,及國家發改委、科技部、農業部等部門的領導和專家都曾經對中國自己培育的具有自主知識產權的轉抗蟲基因三系雜交棉給予了高度評價，事實上，中國早已經在水稻、玉米、油菜、大豆和棉花等五大糧棉油主要作物中實現了三系配套，在世界上遙遙領先。

抗蟲棉，可分為轉基因單價抗蟲棉和轉基因雙價抗蟲棉。轉基因單價抗蟲棉是將一種細菌來源的、可專門破壞棉鈴蟲消化道的Bt殺蟲蛋白基因經過改造，如果轉到了棉花中，使棉花細胞中存在這種殺蟲蛋白質，專門破壞棉鈴蟲等鱗翅目害蟲的消化系統，導致其死亡，而對人畜無害的一種抗蟲棉花。中國的核心技術于1995年申請國家發明專利，1998年正式授權，2001年該專利被國際知識產權組織及國家知識產權局授予發明專利金獎。它標志著中國成為繼美國之后，世界上獨立自主研制成功抗蟲棉的第二個國家。

抗蟲棉之所以抗蟲，是因為外源Bt基因整合到棉株體中后，可以在棉株體合成一種叫δ-內毒素的伴孢晶體，該晶體是一種蛋白質晶體，被鱗翅目等敏感昆蟲的幼蟲吞食后，在其腸道堿性條件和酶的作用下，或單純在堿性條件下，伴孢晶體能水解成毒性肽，并很快發生毒性。

毒性發作的大致過程是，δ-內毒素被昆蟲取食后，在昆蟲中腸內溶解為前毒素，經中腸蛋白酶水解，釋放出活力片段。活力片段穿過圍食膜，與中腸上皮細胞刷狀緣膜的受體結合，進一步插入膜內，形成孔洞或離子通道。引起離子滲透，水隨之進入中腸細胞，導致細胞膨脹破裂。另外，離子梯度的破壞，也擾亂了中腸內正常的跨膜電勢及酸堿平衡，影響養分的吸收。使幼蟲停止取食、麻痹，最后死亡。由于人體和多數動物的胃腸是酸性的，因此，這類蛋白對人體和多數動物無毒。

需要注意的是目前的抗蟲棉只對以棉鈴蟲為主的鱗翅目害蟲有抗殺作用，對棉蚜、紅蜘蛛、煙飛虱等害蟲沒有作用。而且，抗殺棉鈴蟲的效果還取決于蟲害發生程度和大田環境，因此即使種植抗蟲棉也不能放松警惕，還要根據情況適時進行化學防治。

中國在抗蟲棉的研究及應用領域同樣達到了國際先進水平。并且國產抗蟲棉技術已走出國門，出口到印度等國家。

中國之前已審定抗蟲棉品種14個，其中單價棉11個，分別為:GK1(國抗1號)、GK12(國抗12號)、GK19(國抗19號)、GK22(國抗22號)、GK30(魯棉研16號)、GK95-1(晉棉26號)和GK46(晉棉31號)、GKz10(魯棉研15號)、GKz13(魯RH-1)、GKz6(中棉所38)和GKz8(南抗3號);雙價棉3個，分別為:sGK321、sGK9708(中棉所41)、sGK5(新研96-48)。這些抗蟲棉品種均高抗棉鈴蟲，具有較好的品質性狀及豐產性。

中國農業科學院院長翟虎渠博士翟虎渠曾經說，中國還成為繼美國之后世界上第二個擁有抗蟲基因自主知識產權的國家，在國際上首次成功創建高產量、高純度、高效率、低成本的轉抗蟲基因三系雜交棉及育種新體系。轉基因抗蟲棉推廣應用后增產超過25%，每年新增的皮棉相當于目前1000萬畝棉田的總產量，等于再造一個長江流域棉區。

三、基因重組技術——矮敗小麥

矮敗小麥，曾經是中國農科院作物所劉秉華研究員創制的具有矮稈基因標記的太谷核不育小麥，是具有自主知識產權的遺傳資源。矮敗小麥授以非矮稈父本的花粉，其后代總是有一半靠異交結實的矮稈不育株，一半靠自交結實的非矮稈可育株。矮敗小麥的矮稈不育株像個基因接受器，把外來花粉(基因)接收進去并進行重組，重組后的基因通過后代分離出的非矮稈可育株自交純合穩定，下個世代分離出的矮稈不育株可繼續接收外來花粉(基因)。

值得一提的是，矮敗小麥是中國具有自主知識產權的十分寶貴遺傳資源，具有極高的技術含量。首先，矮敗小麥含有農作物中雄性敗育最徹底，不育性最穩定的太谷核不育基因。其次，矮敗小麥含有小麥中降稈作用最強，來自于矮變一號的顯性矮稈基因。再次，太谷核不育小麥的顯性不育基因與矮變一號的顯性矮稈基因在4D染色體短臂上連鎖十分緊密，交換率僅為0.18%。另外，矮敗小麥后代群體中有一半靠異交結實的矮稈不育株，一半靠自交結實的非矮稈可育株，異交有利于基因的交流與重組，自交則有利于基因的純合與穩定，矮敗小麥兼有異花授粉和自花授粉的特性，是便利的遺傳改良工具。利用它，可以進行復合雜交、階梯雜交、聚合雜交和輪回選擇，同時在分子育種中也有廣闊的發展前景。

中國科學家經過10多年不懈探索與反復實踐，中國農科院建立了矮敗小麥高效育種技術新體系。這個體系包括理想輪回選擇工具，簡單有效的輪回選擇技術，豐富多樣的輪回選擇群體，表現優異的新品種(系)。

利用矮敗小麥這個便利遺傳改良工具，把眾多親本的有益基因輸入輪選群體，經過反復異交、選擇和系譜程序，選育出各具特色的適合不同生態地區的小麥新品種。矮敗小麥輪選群體是新品種的加工廠和孵化器，矮敗小麥技術是選育小麥新品種的高效育種技術平臺。

中國矮敗小麥之父——劉秉華。劉秉華是中國農業科學院作物科學研究所研究員、博士生導師,他帶領研究團隊,成功創制了具有矮稈基因標記的太谷核不育小麥——“矮敗小麥”,并創立了方便實用的矮敗小麥高效育種技術新體系,被諾貝爾獎獲得者布勞格博士譽為“小麥育種的革命”,為中國小麥遺傳育種發展作出十分重要貢獻.“矮敗小麥及其高效育種方法的創建與應用”項目獲得了2010年國家科技進步一等獎.

四、雜交水稻技術——超級稻

在雜交水稻技術領域，中國的農業技術水平一直都是處于世界領先，如果說在雜交水稻領域，中國敢稱第二無人敢稱第一，比如中國的沙漠水稻、海水稻、巨人水稻等等不斷的刷新著各種各樣的產量記錄，讓全球數10億人都有了可靠的糧食保障。

在“十五”期間，中國的超級稻研究同樣領先世界。比如中國農科院水稻所成功選育出了國際公認的超級稻組合“協優9308”，平均畝產達789公斤，最高單產達818公斤，在長江中下游地區大面積推廣種植。近一些年又利用分子育種技術選育出一批以“國稻1號”、“國稻6號”為代表的超級稻新品種/組合，平均畝產超過800公斤，尤其“國稻1號”還被評選為2005年中國十大自主創新技術。

翟虎渠曾說，中國培育并形成20個超級稻主導品種，推廣面積達到全國水稻總面積的30%(約12億畝)，每畝平均增產60公斤，帶動全國水稻單產水平明顯提高，保證中國水稻育種水平國際持續領先。

歷史上，雜交水稻的基本思想技術及首次成功的實現是由美國人Henry Beache在1963年于印度尼西亞完成的，Henry Beache也被當時的學術界某些人稱為雜交水稻之父，并由此獲得1996年的世界糧食獎。由于Henry Beache的設想和方案存在著某些缺陷，無法進行大規模的推廣。

后來，日本人提出了三系選育法來培育雜交水稻，提出可以尋找合適野生的雄性不育株來作為培育雜交水稻的基礎。雖然經過多年努力日本人找到了野生的雄性不育株，但是效果不是很好；另外日本人還提出了一系列的水稻育種新方法，比如干粉等，但是最后由于種種原因沒法完成雜交水稻的產業化。

袁隆平于1971年2月調到湖南省農業科學院專門從事雜交水稻研究工作。1973年，以他為首的科技攻關組完成了三系配套并成功培育雜交水稻，實現了雜交水稻的歷史性突破。1984年6月成立了全國性的雜交水稻專門研究機構——湖南雜交水稻研究中心，后又成立國家雜交水稻工程技術研究中心，均由袁隆平任中心主任。1986年提出“兩系法亞種間雜種優勢利用”的發展觀點，經6年艱難攻關，與研究人員成功地突破了兩系雜交稻關鍵技術并推廣應用，取得了良好的增產效果。1997年提出“雜交水稻超高產育種”的技術路線，在國際上引起高度重視。

在袁隆平的率領下，先后于2000年、2004年和2011年實現了超級稻畝產700公斤、800公斤和900公斤的第一期、第二期、第三期目標，畝產1000公斤的第四期目標也于2014年10月實現歷史性突破，為進一步大面積、大幅度提高水稻產量奠定了基礎。1995年他當選為中國工程院院士，因此被稱為世界雜交水稻之父。

五、高產高效栽培技術——雙低油菜

所謂雙低油菜，是指菜油中芥酸含量低于3%，菜餅中硫代葡萄糖甙含量低于30微摩爾/克餅的油菜品種。菜籽油中主要脂肪酸包括油酸、亞油酸、亞麻酸和芥酸等。雙低油菜中的油酸含量達60%,因而被稱為"最健康的油"。

何謂"雙低"，低芥酸，低硫苷，國家標準是油品中芥酸含量低于3%，菜籽中硫苷含量應低于30微摩爾/克。符合這兩個標準的基本可稱為優質油菜。為什么要規定這兩個指標呢? 因為芥酸關系油品質量。菜油的營養價值取決于其中油酸、亞油酸、芥酸、亞麻酸等各種脂肪酸含量。在油菜所含各種脂肪酸中，油酸與亞油酸均屬人體必須脂肪酸，脂肪酸碳鏈變短，在人體內更易消化吸收。可降低人體內血液中膽固醇含量，軟化血管壁，阻止血栓形成，因而對防止心臟及多種心血管疾病有顯著作用。

油酸人體易于吸收且能夠降低人體血液中低密度脂蛋白濃度(低密度脂蛋白中的膽固醇易在血管璧上沉積，造成動脈粥樣硬化，引起心血管疾病)，但并不影響血液的高密度脂蛋白(它是防止血管硬化的保l護因素之一)的濃度。雙低油菜中的油酸含量達60%，因而被稱為"最健康的油"。亞油酸的比例大，其食用品質就好。亞麻酸和亞油酸一樣，是維持人體生命活動，促進生長和保持正常生理機能的必需脂肪酸之一，但它影響菜油的貯藏。亞麻酸不宜太高(以2%-4%為宜)。高芥酸菜油因芥酸含量高，對人體健康有重要意義的油酸、亞油酸含量就低，長期食用高芥酸的菜油會使人體心臟包膜變厚，加劇心血管疾病的發生。因此高芥酸菜油的營養品質是差的。

美國曾經規定，每人每天維生素E的必需量為30毫克;日本規定為10毫克。但是，目前還有許多發展中國家還沒有能力注意這一問題。根據維生素E與脂類一起消化吸收的特點和維生素E的抗氧化能力，中油牌專利營養油和康欣寧軟膠囊中均添加了適當比例的天然維生素E。可補充人體每日維生素E的需要，促進人體的消化吸收，并與其它天然抗氧化劑協作增效具有抗氧化的作用。

堿甙是油菜種子中的主要有害成分，它本身并無毒，但在酶的作用下會生成有毒物質。高硫甙菜餅粕喂母雞，不但體質下降、產蛋量減少，且發生肺出血并發癥，致死亡率高達62%-88%。雙低油菜由于每克菜餅每克萊餅硫甙含量低于30微摩爾，低硫甙菜餅作豬、雞、魚等配合飼料是完全的。雙低油菜餅粕蛋白質含量可高達40%(水稻為89%)。一畝油菜籽餅粕內所含蛋白質，可供應育肥1-1.5頭豬所需的蛋白質量。這樣的菜籽餅粕就可以作為牲畜和家禽的優質蛋白飼料，有利于發展畜牧業生產。

中國的農科院還育成了一大批具有國內外先進水平的雙低油菜新品種，覆蓋中國油菜種植面積的1/3以上，年新增經濟效益18億元。其中以“中雙9號”為代表的一批雙低油菜新品種，其品質、產量和抗性達到國際先進水平。

六、自交系雜交技術——雜交大豆

所謂雜交大豆，是指用兩個自交系雜交生產的雜種大豆，就像我們目前種植的大多數玉米雜交種一樣。大豆雜交種一般較普通大豆品種增產15%~20%。目前我國已有多個雜交種通過審定。現有的雜交種多是通過"三系"法生產的，具有較強的雜種優勢。值得一提的是，雜交大豆技術的研究是我們對抗美國轉基因大豆的關鍵。

1993年，我國培育出了世界上第一個大豆細胞質雄性不育系和保持系。1994年，實現了栽培大豆“三系”配套。同時，我國培育出的第一個大豆雜交種“雜交豆1號”，相較于對照品種增產了21.9％。

事實上，之前國內大豆產業受到國外轉基因大豆的沖擊，國產大豆種植面積逐步萎縮，不少豆油加工企業長年處于半停產或停產狀態。大豆2/3的要靠進口。國家十分重視農產品的戰略安全問題，為此，科技部已經專門立項:發展雜交大豆。

大豆是世界主要農作物中最后一個利用雜交優勢的品種。我國的大豆雜交種研究成果具有獨創性，具有完全自主的知識產權。

袁隆平之前也參加了雜交大豆的攻關，據其介紹，他參與研制的雜交大豆畝產可高達700―800斤，高于美國的500―600斤。袁老表示，雜交大豆技術仍在攻關中，制種關還沒有突破。我國雜交大豆技術通過，將從根本上緩解當前愈演愈烈的我國當前的大豆危機。

七、基因技術——農作物基因組

從中國農業科學院獲悉：中國科學家在作物種業基礎研究領域不斷獲得重大成就，特別是農作物基因組研究處于全球領先地位。中國農業科學院生物技術研究所所長李新海曾經介紹，隨著測序技術的發展，中國已實現對重要農作物，如水稻、小麥、玉米、大豆、油菜、棉花、蔬菜等作物基因組的測序或重測序，深入闡析了基因組變異、染色體重組、基因組選擇與馴化機制。同時，在作物演化與性狀形成機理研究上，我國解析了種質資源多樣性演化機制、雜種優勢形成機理、作物根際固氮和光合作用機制等，克隆了一批具有重大育種價值的新基因。

所謂基因組(Genome)，就是一個物種中所有基因的整體組成。人類基因組有兩層意義：遺傳信息和遺傳物質。要揭開生命的奧秘，就需要從整體水平研究基因的存在、基因的結構與功能、基因之間的相互關系為什么選擇人類的基因組進行研究？因為人類是在“進化”歷程上最高級的生物，對它的研究有助于認識自身、掌握生老病死規律、疾病的診斷和治療、了解生命的起源。在人類基因組計劃中，還包括對五種生物基因組的研究：大腸桿菌、酵母、線蟲、果蠅和小鼠，稱之為人類的五種“模式生物”。顧名思義，而農作物基因組就是針對農作物品牌的基因研究。

值得一提的是，中國農業科學院基因組研究在挖掘作物優良種質與優良性狀方面成果突出，保障了糧食豐產的基因資源自主可控。該院研究團隊圍繞水稻和玉米的理想株型調控機理開展原創性研究，克隆了數十個與水稻株高、分蘗、籽粒大小、根系發育、株型建成等相關的關鍵基因，挖掘出一批調控耐密株型、株高、開花等相關的基因，創制一批育種新材料。

來源：盤古論市

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