科技前沿

■大范圍農田環境參數獲取技術實現突破

4月13日，由中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所王道龍研究員主持的“星陸雙基遙感農田信息協同反演技術”課題通過了科技部組織的驗收。

“星陸雙基遙感農田信息協同反演技術”是國家“863計劃”地球觀測與導航技術領域新型遙感器技術專題中列出的目標導向類課題。

該課題以我國現代農業發展對作物及農田生態環境參數時空分布特征信息的迫切需求為驅動，探索了綜合應用陸基無線傳感器網絡技術、多源衛星遙感定量反演技術、時空耦合和數據同化技術進行快速獲取農田環境和作物時空連續參數的新技術和新方法。課題順利完成了各項考核指標，在河南省鶴壁市率先建設了國內最大的無線傳感器網絡系統。

該項研究取得如下重要成果：

一是在國內率先研制了滿足大范圍農田環境參數獲取的無線傳感器組網關鍵技術。研發了基于雙層次疊壘架構的系統總體構架，保證了田間無線傳感器網絡的可伸縮性和擴展性；采用休眠—喚醒傳輸機制，優化設計了農田無線傳感器節點的能耗模式，將系統功耗降至常規模式的25%；研發了相關硬件產品并構建了基于WEB的網絡系統管理軟件，實現了基于遠程主機對觀測數據和無人值守節點狀態的實時查詢和維護。

二是突破了陸基無線傳感器網絡與星載遙感數據協同的農田參數定量反演關鍵技術。首次研發了田間葉面積指數傳感器，實現了田間冬小麥和玉米全生育期葉面積指數的自動連續觀測；應用普適性尺度轉換模型和HANTS算法等，開發了葉面積指數（LAI）和光合有效輻射吸收比率（FPAR）的空間和時間尺度轉換模型；提出了星陸雙基數據協同的地表溫度、光合有效輻射、葉面積指數、干旱指數、土壤水分缺失指數等7類農田參數的定量反演技術方法，其中地表溫度、光合有效輻射、葉面積指數比單獨遙感反演精度提高了5%以上，植被干旱指數和土壤水分缺失指數等比單獨遙感反演精度提高了10%以上。

三是建立星陸雙基遙感農田信息協同反演系統，實現了農田生態環境參數時空連續數據集的生成。通過對基于星陸雙基數據的農田參數多模式協同反演算法的開發和系統集成，構建了星陸雙基遙感農田信息協同反演系統，并于2011年8月25日通過了空間信息系統軟件測評中心的軟件檢測；利用該系統實現了地表溫度、葉面積指數等農田生態環境參數時空連續數據集的生成，并完成了定量遙感數據產品的驗證和評價。

四是在河南鶴壁等試驗示范區進行了推廣應用，取得了顯著的社會經濟效益。科研人員在鶴壁實驗區系統反演的農田生態環境時空連續數據集直接應用于當地農業主管部門的農業生產管理和決策支持，確保了區域糧食高產，系統應用先后得到溫家寶總理和河南省委書記盧展工等領導的高度評價和多次批示，被人民網、新華網、河南日報等媒體廣泛報道，社會經濟效益顯著。

（中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所）

■登海種業推出三個蔬菜新品種

由山東登海種業股份有限公司西由種子分公司自主育成的大白菜新品種“西白9號”、“西白65”以及“西星西紅1號”，最近，一并通過全國農作物品種鑒定委員會鑒定以及2011年山東省農作物品種審定委員會審定。有關專家認為，這三個新品種都有突出的豐產性、商品性、營養品質、高抗病害等特征，可成為我國大白菜、西紅柿的一代雜交種主推品種。

“西白9號”、“西白65”經北京農林科學院植物保護環境保護研究所進行室內苗期人工接種鑒定，測定其抗霜霉病，高抗黑腐、病毒病。“西紅1號”豐產性好，適應性廣，抗病毒病，較抗葉霉病等。

■我國食品非熱加工技術與設備獲重大突破

“經過4年努力，我們打破了發達國家20年的封鎖壟斷，在食品非熱加工方面擁有了自己的技術和設備!”“食品非熱加工技術與設備”課題組負責人、中國農業大學教授、果蔬加工教育部工程研究中心主任胡小松說。

熱加工是最常用的食品加工方式，盡管在食品產業加工已應用了近300年，但用來處理熱敏性食品，難免會破壞顏色、滋味、營養和功能，對于食品加工，是否有更好的方式？這是中國農業大學食品學院聯合多所高校和企業開展“食品非熱加工技術與設備”研究的初衷，這一課題也被納入“十一五”國家863計劃。

“我們的研究，就是想用非熱加工的方式處理食品，讓‘餐桌’上的食品更加豐富、方便、營養、安全、健康。”胡小松說，與傳統的熱加工相比，食品非熱加工是新興的食品加工技術，采用超高壓、高壓脈沖電場、高壓二氧化碳、脈沖磁場等技術，殺菌溫度低，能更好保持食品的色香味，能夠很好地保護熱敏性食品的功能及營養，同時，非熱加工能耗小，對環境的污染小。

為了支撐我國食品產業持續快速發展，“食品非熱加工技術與設備”課題組歷時4年，研制開發出高密度超臨界二氧化碳殺菌裝置、高強度電場設備樣機等，具有自主知識產權的非熱加工技術與裝備，并完成了對5類非熱加工技術的殺菌與鈍酶機理、效果評價與動力學分析。

此外，在超高壓技術裝備研發與產業應用方面，“食品非熱加工技術與設備”課題組也取得了備受矚目的突破，不僅研制出具有自主知識產權和國產化率超過95%的水介質、框架直封式、大容量和智能化的商業化食品超高壓加工技術裝備，還開發了大型缸體熱套式高壓艙加工新技術，并率先系統研究和開發了超高壓加工軍用即制蔬菜、黃桃罐頭、草莓汁、胡蘿卜汁、樹莓汁、泡菜等傳統食品和中式菜肴的技術與工藝，為超高壓技術食品加工產業化應用提供了基礎數據。

這一系列科研成果，首次實現了超高壓技術的自主產業化開發應用，徹底打破了美國、西班牙和日本等發達國家維持了近20年的技術封鎖和裝備壟斷的被動局面。

“‘食品非熱加工技術與設備’課題的實施，也產生了顯著的經濟效益。在超高壓技術成果完成后的短短兩年時間，商用超高壓設備的銷售就已超過50臺（套），并開始批量出口，現在，我國已成功躋身世界少數幾個食品非熱加工裝備制造國之列，預計在3~5年內，能夠形成超高壓技術裝備的全球領先地位。”胡小松說。

（中國農業大學食品學院）

■南方超級稻育種基地在湖南株洲建成

成功解決雜交早稻“早熟與高產”、“早熟與優質”的矛盾，助推南方雙季稻區早秈稻產業優化升級。4月10日，利用世界銀行貸款實施的全國首個水稻育種項目在湖南株洲通過驗收。

利用世行貸款農業科技項目——株洲市超級雜交早秈稻良種繁育基地建設項目，于2008年立項。由株洲市農科所提供技術支撐，亞邦種業公司組織實施。實際完成投資1089萬元，其中世行貸款528萬元，省、市財政分別配套167萬元和53萬元，公司自籌341萬元。

該項目以居國內領先地位的兩用核不育系“株1S”為核心，以其組配的組合“株兩優02”、“株兩優819”等為主推品種，采取“科研機構+公司+基地+農戶”的模式運行。亞邦種業通過“訂單”方式，以保護價向項目區農民預約生產和收購雜交稻種子。

建立130畝原種繁殖基地、4000畝雜交制種基地及種子檢測室、種子曬坪等配套設施，年可生產原種28.6噸、雜交稻種子880噸，項目區農民年可增收806萬元。通過項目建設，年可增加超級雜交早稻種植面積44萬畝。

本項目創立的“科研機構+公司+基地+農戶”、“育、繁、推”、“產、供、銷”的一體化生產經營管理的“惠農”、“雙贏”模式，受到世界銀行駐中國代表處、國家農業綜合開發辦公室等單位的肯定。

早秈稻在我國南方糧食主產區占有重要地位，其中雙季稻區早稻常年播種面積逾8000萬畝，但雜交早稻播種面積徘徊在25%左右，而常規稻品種老化、抗性不強、產量不高，該項目的建成可以“一攬子”解決這些問題。

■云南培育出世界首例能高產蝦青素的番茄新品種

據該項成果的研究員黃俊潮介紹，蝦青素的生物合成只發生于少數生物且其產量很低。紅球藻是自然界中蝦青素含量最高的生物，是目前唯一用于商業化生產天然蝦青素的單細胞真核綠藻。但受制于紅球藻資深的遺傳特性，如生長慢，對生長環境敏感，紅球藻養殖企業只能以小的生產規模和較高的生產成本得到產品質量難以保持穩定的藻粉，瓶頸難以突破。經過近十年的努力，黃俊潮研究員研究組對微藻青蝦素的合成途徑及催化關鍵步驟的限速酶基因做了全面的比較分析，解決了限制高等植物合成蝦青素的關鍵問題。

上圖中間和右側為工程番茄植株，下圖分別為對照番茄花和工程番茄花、對照番茄果實和工程番茄果實。

據黃俊潮研究員介紹，番茄果實中含有豐富的番茄紅素、β-胡蘿卜素，而β-胡蘿卜素與蝦青素同屬于類胡蘿卜素，化學結構相似。該番茄新品種的果實能累積與紅球藻相近含量的蝦青素，含量高達1.6%，黃俊潮研究員認為，在紅球藻不能滿足市場對蝦青素需求的前提下，植物是理想的蝦青素加工廠。

作為經濟植物，番茄可實現規模化生產，最重要的是，番茄的產量較高，每畝可達2萬公斤，耕作簡單且成本低。黃俊潮研究員預計，用新培育的番茄品種生產蝦青素的利潤率，至少是紅球藻的5倍。

據了解，高產蝦青素番茄新品種已在溫室中栽種三代，性狀穩定，蝦青素含量穩定。黃俊潮研究員研究組目前正著力將此番茄新品種中的蝦青素含量提高一倍進行試驗。這一研究成果具有極大的產業化和商業化應用前景，預期未來人們可以通過食用高產蝦青素番茄，實現美容養顏、抗癌和抗衰老等功效，相關的保健品將不再成為高端產品。

■高油油菜品種產業化演繹三贏奇跡

日前，在湖南澧縣召開的高油雙低油菜產業化現場觀摩會上，湖南盈成油脂工業有限公司通過免費供種，建立高油油菜原料供應基地，創造了企業、農民和消費者三贏的高油油菜產業化模式。

盈成油脂總經理葉靜剛介紹說，由中國農業科學院油料所提供高油、高產、抗倒、抗病、適于機械化收獲的油菜新品種中雙11號良種，通過統一免費供種、統一技術指導服務、統一優價收購，該公司已在洞庭湖平原建立中雙11號種植基地30多萬畝。

中雙11號是油料所選育的油菜新品種，2008年通過國家審定，含油量高達49.04%，是國家審定的首個含油量超過49%的油菜品種，含油量比長江流域一般推廣品種高5個百分點以上，國家區試平均畝產167.23公斤，與雜交對照秦優7號相當，平均畝產油量82公斤，比秦優7號增產6.31%。該品種具有強抗倒伏、高抗裂角、抗病性強、株高中等偏矮和成熟一致性好等特點，是目前我國最適合于機械化收獲的油菜品種。中雙11號品質也十分優異，對健康有益的油酸含量高達56%～59%，芥酸含量降到了零，硫甙含量僅為18.84mol/g（餅），大大優于國際雙低標準。

中雙11號既解決了農民關心的倒不倒、病不病的問題，也解決了企業關心的出油率高不高的問題，可以大大提高企業生產效益、農民種植效益，同時也十分有益于消費者健康。

中雙11號出油率比一般油菜品種高出5個百分點，每百公斤中雙11號菜籽能多榨出5公斤的菜籽油，相當于企業增加了15%左右的純利潤。由于使用中雙11號優質菜籽作為原料，同時借助合理營銷，公司品牌大大提升，2012年“盈成雙低菜籽油”獲得“中國馳名商標”的稱號。

（中國農業科學院油料作物研究所）

■中國農業科學院蘋果節本省工生產技術獲專家肯定

日前，由中國農業科學院果樹研究所、綏中縣果樹技術推廣總站共同完成的“喬砧蘋果樹節本省工高效生產關鍵技術研究與示范”項目通過了遼寧省科技廳組織的專家鑒定。

該項目密切結合我國蘋果生產實際，開展了喬砧“華紅”蘋果細長紡錘形簡易化整形修剪技術研究，首次提出“華紅”蘋果節本省工高效生產關鍵技術體系；研究并形成“華紅”蘋果套袋技術規范，豐富了蘋果套袋行業標準；建立果園生草管理技術，操作方法簡單省工；研究了新體系下主要病蟲害發生規律，提出預測預報為前提、農業措施和物理防治為根本的病蟲害防控技術。

通過項目實施帶動，建立了適宜我國優質蘋果產區北鄰干旱、半干旱地區“華紅”蘋果現代栽培技術體系，核心示范園優質果率達到91.5%，畝增經濟效益2669元。針對我國自育蘋果品種“華紅”形成的理論及集成技術，對擴大我國優質蘋果栽培區域具有重要意義，項目整體達到國內同類研究領先水平。

近年來，我國蘋果主產區苗木質量普遍較差、主產區喬砧蘋果園郁閉、果品質量差、管理技術繁瑣、病蟲害發生嚴重。果樹所科研人員以“華紅”蘋果為試材，開展喬砧蘋果簡單化整形修剪技術、提質增效花果管理技術、果園省力化土壤管理及高效施肥和安全節本高效病蟲害防控技術研究，形成了“喬砧華紅蘋果簡單化整形修剪技術”、“壁蜂授粉技術”、“果樹疏花疏果技術”、“果實套袋技術”、“果園生草技術”和“安全節本高效病蟲害防控技術”，通過開展核心示范園和示范基地的建設以及相關技術的示范和推廣工作，取得了顯著的社會、經濟和生態效益。

（中國農業科學院果樹研究所）

■袁隆平引入分子生物技術植入超級雜交稻育種

“十二五”國家科技部“863”計劃“超高產水稻分子育種與品種創制”課題組擬運用分子生物技術，精細定位出一批重要性狀基因，創制一批優異新種質及新材料和選育有重大應用前景的優質高產新品種，并推廣種植4000萬畝。

項目研究的核心種質是光溫敏不育系“Y58S”等當前兩系雜交稻育種的骨干親本，這是超級雜交稻家族中子嗣最繁茂的親本，也是首次突破大面積畝產900公斤的“Y兩優2號”的母本，已被我國15個省市，100多家單位引種合作研究。其中，通過省級以上品種審定的Y兩優系列雜交稻組合42個、C兩優系列等雜交稻組合20個以上，米質達到國頒二級優質米的國審組合2個。據不完全統計，全國累計推廣面積逾8000萬畝。對于“Y58S”等不育系如何有效防衰抗老，課題組將借助分子生物技術，從基因層面給出詳解，并將運用于育種創新。該課題已獲國家920萬元經費支持。

我國超級雜交稻從大面積畝產700公斤到跨越900公斤大關，主要靠形態改良與雜種優勢綜合運用，選育出具有完美株形和優良遺傳特性的種子。我國超級雜交稻選育技術遙遙領先世界，但水稻育種仍有不足。譬如：超高產與品質改良、抗病抗逆性的協調有待進一步提高；分子生物學技術的長足進步與常規育種的融合還不深入；此外，應用分子改良技術多是從單個基因或性狀入手，缺乏從整個調控網絡進行系統性改良的成果。如果借助分子技術攻下水稻大面積畝產1000公斤難關，則意味著到2030年，面對全球50億以大米為主食的人口，中國雜交水稻技術將有能力承擔為“織補”世界糧食缺口作出貢獻。

課題負責人、國家雜交水稻工程技術研究中心研究員鄧啟云介紹，該課題主要涉及“超級雜交稻骨干親本重要農藝性狀基因/QTL數據庫的創建和利用”、“水稻高效籽實灌漿分子機理研究和種質發掘”、“野生稻優良基因挖掘和利用”、“氮高效利用水稻品種創制”、“超高產廣適性優質水稻品種選育”五部分，由浙江省農科院病毒學與生物技術研究所、中科院上海生命科學研究院、中國農業大學、安徽省農科院水稻所、湖南雜交水稻研究中心等單位共同承擔。

（國家雜交水稻工程技術研究中心）