策劃/本刊編輯部 文/本刊實習記者 李晶

實現鄉村全面振興和農業農村現代化,科技是根本性決定性力量。“十三五”期間,我國農業現代化建設取得明顯進展,糧食實現歷史性“十六連豐”,果菜茶肉蛋魚等產量穩居世界第一,這其中科技發揮了重要的支撐保障作用。
回顧“十三五”,我國農業科技基礎前沿研究取得一系列重大突破,推動農業產業發生一系列重大變革,對農業農村經濟社會發展做出一系列重大貢獻。因此,農業農村部從2018 年、2019 年公開發布的中國農業科學重大進展、中國農業農村重大新技術新產品新裝備、十大引領性技術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。
水稻是重要的糧食作物,是世界上一半以上人口的主糧,在漫長的進化與馴化的過程中,人們積累了豐富的水稻遺傳與種質資源。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化體系,水稻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,引領作物現代育種的技術前沿。我國通過連續四個“五年科技計劃”設置重大專項資助水稻功能基因組研究,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、代謝組及全球首張高密度育種芯片等研究與應用平臺等。2016年啟動的國家重點研發計劃“水稻功能基因組研究與應用”項目進一步拓展功能基因組研究平臺,完成超過5 000份水稻品種的變異組圖譜,重點剖析重要農藝性狀形成的分子調控網絡,并將其應用于水稻品種的分子遺傳改良。
2013 年3 月至2017 年9 月,H7N9 病毒在我國連續引起五波次人流感疫情,對人類健康構成嚴重威脅。在每一波H7N9 疫情中,人們因為恐懼而拒絕食用禽肉及禽蛋,致使大量禽產品被銷毀,每年給養禽業造成600億元至800億元人民幣的經濟損失,嚴重阻礙養禽業發展。
中國農業科學院哈爾濱獸醫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研究,利用成熟的疫苗研發平臺,及時創制出重組禽流感病毒(H5+H7)二價滅活疫苗(H5N1Re-8 株+H7N9H7-Re1 株),開始在我國10家高致病性禽流感疫苗定點生產企業轉化生產和應用,相關產品近三年累計生產銷售171.58億mL,銷售收入33.25億元。
疫苗在家禽中應用后阻斷了人感染H7N9病毒的途徑,完全消除了人們對H7N9疫情的擔憂,禽蛋產品消費信心恢復,為養禽業挽回了經濟損失。
“糧豬安天下”,生豬產業事關國計民生。作為世界第一養豬大國,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過去是豬仔養殖戶最頭痛的問題。不論什么品種,但凡7日齡以內的仔豬感染,就會百分百死亡,每年造成經濟損失超過100億元。而歷經12年,我國研發聯苗的免疫接種最終解決這一困局。
這款我國首個安全、高效的豬病毒性腹瀉三聯活疫苗,“一針三防”的效果解決了三種豬腹瀉病毒的混合感染問題,節省了養殖戶和養殖企業的人力成本,減少了勞動量,降低了勞動強度,避免了多次免疫對豬只產生的應激反應,減輕了養殖戶和養殖企業的經濟負擔,提高了生產效率和經濟效益。
該疫苗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勢基因型G5型)、免疫效果好和適用范圍廣的優點,對單一感染與混合感染均有效。該產品累計推廣應用超過6 000萬頭母豬,為我國生豬產業健康發展做出了重要貢獻。
我國玉米籽粒機械化收獲起步較晚,2010年以前,僅有零星小面積的玉米籽粒機械化收獲研究和試驗。直到2014年,農業部才組織開展國家玉米良種重大科研聯合攻關,啟動實施主要農作物生產全程機械化示范項目,推進了玉米籽粒機收技術快速發展,陸續攻克了宜機收品種選育、收獲時籽粒破碎率高等技術難題,集成了從病蟲害防治到專用聯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,發展到2019年的133萬hm2,實現了育種目標和生產方式的變革。發展到2018年,“玉米籽粒低破碎機械直收技術”連續三年作為全國十大引領性農業技術之一。
2019 年我國玉米機械粒收技術推廣面積達到140 萬hm2。玉米籽粒低破碎機收比果穗機收節約成本15%,降低糧損6%左右,提升品質等級1級以上,每667 m2節本增效150 元左右,相當于每0.5 kg降低成本0.1元~0.15元。
油菜是我國最主要和最具發展潛力的油料作物。“油菜全程機械化高產高效技術研究與示范”主要針對我國油菜機械化生產程度低和技術集成度差的瓶頸問題,進行技術、產品和裝備的集成創新和中試熟化,形成全程機械化高產高效技術模式。
油菜生產以全程機械化高產高效為目標,力求品種、種管技術和農機裝備三融合,在此基礎上對品種、栽培、土肥、植保和機械等全生產鏈的各項關鍵技術進行重點攻關和突破;以全程機械化高產高效生產為核心進行鏈式集成創新,從播種、產中管理、收獲等環節均實現機械化,為油菜全程機械化生產提供了全生產鏈的技術支撐;集成創新與展示示范相結合,提升對產業的實際影響力和帶動力。
油菜生產全程機械化的成功為農民節本增效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%,油菜機械化作業性能指標達到國際先進水平。
玉米是我國重要的糧飼兼作物。蟲害和草害嚴重危害了玉米的產量和品質,尤其是蟲蛀玉米易受真菌侵染,產生的真菌毒素危害人畜健康,影響倉儲質量。
不過,自2008年以來,我國轉基因重大專項取得了重大進展,在抗蟲耐除草劑玉米研發方面,培育了一批具有產業化前景的抗蟲、耐除草劑轉基因玉米。
大豆也是我國重要的經濟作物,不過我國生產中所用的是非轉基因大豆,常常因除草劑的除草效果差、殘留時間長,使大豆減產,并嚴重影響輪作倒茬。
在轉基因重大專項支持下,我國科研單位和種業公司通過創新大豆遺傳轉化技術,突破大豆轉化難關,將自主產權基因分別轉入大豆,在國內首次培育出高耐草甘膦除草劑大豆,中黃6106和SHZD3201獲得生產應用安全證書,DBN-09004-6獲得阿根廷種植許可。
超級稻是指采用理想株型塑造與雜種優勢利用相結合的技術路線育成的產量潛力大、兼顧品質與抗性的水稻新品種。全國水稻研究推廣優勢力量按照農業農村部部署要求,加強自主創新,強化聯合協作,在超級稻育種理論方法創新、育種材料創制、重大品種培育、配套技術集成等方面取得了重大突破,江蘇、浙江、湖南等地實現多年小面積每667 m2產量突破1 000 kg。
在水稻品種選育方面,各機構研究員取得新突破,選育了一批優質、抗病、高耐(冷、熱、鹽、旱、淹)、養分高效、籽粒低積累重金屬與高富集有益元素等遺傳調控新基因。
截至2019年底,全國超級稻累計種植1 073 333 km2,實現了超級稻的大跨越、大發展。2019年全國水稻單產470.6 kg,較2015年提高11.1 kg。
我國是世界上最早使用第二代測序技術開展蔬菜基因組研究的國家,中國農科院、北京農林科學院、中科院遺傳所和華中農大等優勢團隊強強合作,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,此舉讓我國的蔬菜基因組學研究在國際上處于領跑地位。而在利用組學大數據挖掘重要農藝性狀基因方面,我國也與世界先進處于同一水平,克隆了控制果實品質與調控、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。
中國農業科學院黃三文團隊是國際蔬菜基因組研究領域的領先團隊,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,發現了黃瓜、番茄和甜瓜等作物馴化和種群分化的遺傳基礎,奠定了國際蔬菜基因組研究的基礎,確立了我國在這一領域的國際領先地位,為蔬菜育種創造了新理論框架和選擇工具。
寒地早粳稻區是世界第一大粳稻區,水稻種植面積466.7 萬hm2,約占全國粳稻面積的50%,是我國重要商品糧基地。然而,該區的種植品種為寒地早粳稻生態型,存在著生育期短難創高產、稻瘟病和低溫冷害頻發難以穩產等問題。
為此,寒地早粳稻項目組針對新品種選育、關鍵優異種質創新、育種理論探索與技術體系創建與完善等方面經歷了20多年研究,陸續培育出龍粳系列稻種,解決了寒地早粳稻品種難創高產和穩產的問題,實現了多優性狀的集成創新,成為農業農村部北方粳稻區主導品種和黑龍江省主栽品種,極大地推動了寒地早粳稻產業的發展,為農民增產增收做出重大貢獻。在產量、整精米率以及抗稻瘟病等方面超過國內著名優質米品種五優稻4號(稻花香2號)及國際同類稻區大面積種植的日本品種空育131、上育397。
華北麥區是我國小麥主產區,也是我國優質小麥的優勢產區。但華北麥區因氣候干燥,每遇旱季,麥田都一片枯黃。不過在2018年的早春,情況有了變化。在連續150 d 無有效降水的麥區里,麥子展現出了令人難以置信的生命力。
農業專家深入調研發現,小麥品種變了。綜合技術的變革不僅提升了小麥生產性能,也明顯減輕了麥季干旱少雨的威脅。在此基礎上,小麥體系育種專家還培育出了系列節水高效型品種,突破了優質品種不節水,節水品種不增產的技術難題。
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需求,深化節水技術機理研究,將季節性休耕與生育期休灌相結合,挖掘麥田種植系統的抗旱節水潛力,以科技進步支撐節水小麥生產的高效持續發展。
進入“十四五”時期,我國農業科技將更進一步加強原始創新和關鍵核心技術攻關,兼顧農業基礎研究和前瞻布局,創造又一個5年農業發展奇跡。