新型农业科技项目(新农业科技创业项目介绍)

一、生物技术——禽流感疫苗

早在2005年亚洲禽流感防控合作部长级会议上,有关国家和国际组织的代表表示,中国禽流感疫苗研究水平已经处于世界领先水平。根据专家介绍,中国自行研制的H5N2灭活苗、H5N1基因重组灭活苗、H5禽流感重组禽痘病毒活载体疫苗等系列疫苗,可分别用于鸡、水禽、肉禽的免疫接种,有效降低免疫成本,保证各种不同禽类的免疫需要。尤其是由中国提供的H5N1的基因重组疫苗,在东南亚国家使用的效果非常好。此外,中国还研制出一批诊断技术,可以用于禽流感的临床诊断、疫情监测与流行病学调查。

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中国农科院院长翟虎渠曾经向记者介绍说,在禽流感疫苗研制方面,中国农科院哈尔滨兽医研究所(国家禽流感参考实验室)创新研制的H5N2疫苗在扑灭中国2004年暴发的高致病性禽流感中发挥了十分关键作用。尤其是2004年自主研发出国际最新型的H5N1基因重组禽流感灭活工程疫苗,首次成功解决了水禽缺乏有效禽流感疫苗这一世界性难题,成为全球唯一大规模应用的人类/动物流感病毒反向遗传操作工程疫苗。

去年,他们又分别在世界上首次研究成功H5亚型禽痘病毒活载体疫苗与新型H5亚型禽流感重组新城疫病毒载体二联活疫苗。今年6月,该实验室又宣告三种新型禽流感疫苗和一项禽流感诊断技术研究成功,极大地提高了中国禽流感的预防控制能力和国际地位。

二、转基因技术——抗虫棉

中国在转抗虫基因三系杂交棉分子育种技术及研究水平位居国际领先水平!中国的转基因抗虫棉也能像杂交水稻一样,产量实现大幅度大面积攀升.为纺织工业和农民增收提供强大的科技支撑, 中国是世界上第一个大规模推广应用转抗虫基因三系杂交棉高新技术的国家。

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著名杂交水稻专家袁隆平院士,著名蔬菜专家方智远院士和农业部副部长范小建, 中国农业科学院院长翟虎渠博士,及国家发改委、科技部、农业部等部门的领导和专家都曾经对中国自己培育的具有自主知识产权的转抗虫基因三系杂交棉给予了高度评价,事实上,中国早已经在水稻、玉米、油菜、大豆和棉花等五大粮棉油主要作物中实现了三系配套,在世界上遥遥领先。

抗虫棉,可分为转基因单价抗虫棉和转基因双价抗虫棉。 转基因单价抗虫棉是将一种细菌来源的、可专门破坏棉铃虫消化道的Bt杀虫蛋白基因经过改造,如果转到了棉花中,使棉花细胞中存在这种杀虫蛋白质,专门破坏棉铃虫等鳞翅目害虫的消化系统,导致其死亡,而对人畜无害的一种抗虫棉花。中国的核心技术于1995年申请国家发明专利,1998年正式授权,2001年该专利被国际知识产权组织及国家知识产权局授予发明专利金奖。它标志着中国成为继美国之后,世界上独立自主研制成功抗虫棉的第二个国家。

抗虫棉之所以抗虫,是因为外源Bt基因整合到棉株体中后,可以在棉株体合成一种叫δ-内毒素的伴孢晶体,该晶体是一种蛋白质晶体,被鳞翅目等敏感昆虫的幼虫吞食后,在其肠道碱性条件和酶的作用下,或单纯在碱性条件下,伴孢晶体能水解成毒性肽,并很快发生毒性。

毒性发作的大致过程是,δ-内毒素被昆虫取食后,在昆虫中肠内溶解为前毒素,经中肠蛋白酶水解,释放出活力片段。活力片段穿过围食膜,与中肠上皮细胞刷状缘膜的受体结合,进一步插入膜内,形成孔洞或离子通道。引起离子渗透,水随之进入中肠细胞,导致细胞膨胀破裂。另外,离子梯度的破坏,也扰乱了中肠内正常的跨膜电势及酸碱平衡,影响养分的吸收。使幼虫停止取食、麻痹,最后死亡。由于人体和多数动物的胃肠是酸性的,因此,这类蛋白对人体和多数动物无毒。

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需要注意的是目前的抗虫棉只对以棉铃虫为主的鳞翅目害虫有抗杀作用,对棉蚜、红蜘蛛、烟飞虱等害虫没有作用。而且,抗杀棉铃虫的效果还取决于虫害发生程度和大田环境,因此即使种植抗虫棉也不能放松警惕,还要根据情况适时进行化学防治。

中国在抗虫棉的研究及应用领域同样达到了国际先进水平。并且国产抗虫棉技术已走出国门,出口到印度等国家。

中国之前已审定抗虫棉品种14个,其中单价棉11个,分别为:GK1(国抗1号)、GK12(国抗12号)、GK19(国抗19号)、GK22(国抗22号)、GK30(鲁棉研16号)、GK95-1(晋棉26号)和GK46(晋棉31号)、GKz10(鲁棉研15号)、GKz13(鲁RH-1)、GKz6(中棉所38)和GKz8(南抗3号);双价棉3个,分别为:sGK321、sGK9708(中棉所41)、sGK5(新研96-48)。这些抗虫棉品种均高抗棉铃虫,具有较好的品质性状及丰产性。

中国农业科学院院长翟虎渠博士翟虎渠曾经说,中国还成为继美国之后世界上第二个拥有抗虫基因自主知识产权的国家,在国际上首次成功创建高产量、高纯度、高效率、低成本的转抗虫基因三系杂交棉及育种新体系。转基因抗虫棉推广应用后增产超过25%,每年新增的皮棉相当于目前1000万亩棉田的总产量,等于再造一个长江流域棉区。

三、基因重组技术——矮败小麦

矮败小麦,曾经是中国农科院作物所刘秉华研究员创制的具有矮秆基因标记的太谷核不育小麦,是具有自主知识产权的遗传资源。矮败小麦授以非矮秆父本的花粉,其后代总是有一半靠异交结实的矮秆不育株,一半靠自交结实的非矮秆可育株。矮败小麦的矮秆不育株像个基因接受器,把外来花粉(基因)接收进去并进行重组,重组后的基因通过后代分离出的非矮秆可育株自交纯合稳定,下个世代分离出的矮秆不育株可继续接收外来花粉(基因)。

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值得一提的是,矮败小麦是中国具有自主知识产权的十分宝贵遗传资源,具有极高的技术含量。首先,矮败小麦含有农作物中雄 性败育最彻底,不育性最稳定的太谷核不育基因。其次,矮败小麦含有小麦中降秆作用最强,来自于矮变一号的显性矮秆基因。再次,太谷核不育小麦的显性不育基因与矮变一号的显性矮秆基因在4D染色体短臂上连锁十分紧密,交换率仅为0.18%。另外,矮败小麦后代群体中有一半靠异交结实的矮秆不育株,一半靠自交结实的非矮秆可育株,异交有利于基因的交流与重组,自交则有利于基因的纯合与稳定,矮败小麦兼有异花授粉和自花授粉的特性,是便利的遗传改良工具。利用它,可以进行复合杂交、阶梯杂交、聚合杂交和轮回选择,同时在分子育种中也有广阔的发展前景。

中国科学家经过10多年不懈探索与反复实践,中国农科院建立了矮败小麦高效育种技术新体系。这个体系包括理想轮回选择工具,简单有效的轮回选择技术,丰富多样的轮回选择群体,表现优异的新品种(系)。

利用矮败小麦这个便利遗传改良工具,把众多亲本的有益基因输入轮选群体,经过反复异交、选择和系谱程序,选育出各具特色的适合不同生态地区的小麦新品种。矮败小麦轮选群体是新品种的加工厂和孵化器,矮败小麦技术是选育小麦新品种的高效育种技术平台。

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中国矮败小麦之父——刘秉华。刘秉华是中国农业科学院作物科学研究所研究员、博士生导师,他带领研究团队,成功创制了具有矮秆基因标记的太谷核不育小麦——“矮败小麦”,并创立了方便实用的矮败小麦高效育种技术新体系,被诺贝尔奖获得者布劳格博士誉为“小麦育种的革命”,为中国小麦遗传育种发展作出十分重要贡献.“矮败小麦及其高效育种方法的创建与应用”项目获得了2010年国家科技进步一等奖.

四、杂交水稻技术——超级稻

在杂交水稻技术领域,中国的农业技术水平一直都是处于世界领先,如果说在杂交水稻领域,中国敢称第二无人敢称第一,比如中国的沙漠水稻、海水稻、巨人水稻等等不断的刷新着各种各样的产量记录,让全球数10亿人都有了可靠的粮食保障。

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在“十五”期间,中国的超级稻研究同样领先世界。比如中国农科院水稻所成功选育出了国际公认的超级稻组合“协优9308”,平均亩产达789公斤,最高单产达818公斤,在长江中下游地区大面积推广种植。近一些年又利用分子育种技术选育出一批以“国稻1号”、“国稻6号”为代表的超级稻新品种/组合,平均亩产超过800公斤,尤其“国稻1号”还被评选为2005年中国十大自主创新技术。

翟虎渠曾说,中国培育并形成20个超级稻主导品种,推广面积达到全国水稻总面积的30%(约12亿亩),每亩平均增产60公斤,带动全国水稻单产水平明显提高,保证中国水稻育种水平国际持续领先。

历史上,杂交水稻的基本思想技术及首次成功的实现是由美国人Henry Beache在1963年于印度尼西亚完成的,Henry Beache也被当时的学术界某些人称为杂交水稻之父,并由此获得1996年的世界粮食奖。由于Henry Beache的设想和方案存在着某些缺陷,无法进行大规模的推广。

后来,日本人提出了三系选育法来培育杂交水稻,提出可以寻找合适野生的雄性不育株来作为培育杂交水稻的基础。虽然经过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;另外日本人还提出了一系列的水稻育种新方法,比如干粉等,但是最后由于种种原因没法完成杂交水稻的产业化。

袁隆平于1971年2月调到湖南省农业科学院专门从事杂交水稻研究工作。1973年,以他为首的科技攻关组完成了三系配套并成功培育杂交水稻,实现了杂交水稻的历史性突破。1984年6月成立了全国性的杂交水稻专门研究机构——湖南杂交水稻研究中心,后又成立国家杂交水稻工程技术研究中心,均由袁隆平任中心主任。1986年提出“两系法亚种间杂种优势利用”的发展观点,经6年艰难攻关,与研究人员成功地突破了两系杂交稻关键技术并推广应用,取得了良好的增产效果。1997年提出“杂交水稻超高产育种”的技术路线,在国际上引起高度重视。

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在袁隆平的率领下,先后于2000年、2004年和2011年实现了超级稻亩产700公斤、800公斤和900公斤的第一期、第二期、第三期目标,亩产1000公斤的第四期目标也于2014年10月实现历史性突破,为进一步大面积、大幅度提高水稻产量奠定了基础。1995年他当选为中国工程院院士,因此被称为世界杂交水稻之父。

五、高产高效栽培技术——双低油菜

所谓双低油菜,是指菜油中芥酸含量低于3%,菜饼中硫代葡萄糖甙含量低于30微摩尔/克饼的油菜品种。菜籽油中主要脂肪酸包括油酸、亚油酸、亚麻酸和芥酸等。双低油菜中的油酸含量达60%,因而被称为”最健康的油”。

何谓”双低”,低芥酸,低硫苷,国家标准是油品中芥酸含量低于3%,菜籽中硫苷含量应低于30微摩尔/克。符合这两个标准的基本可称为优质油菜。为什么要规定这两个指标呢? 因为芥酸关系油品质量。菜油的营养价值取决于其中油酸、亚油酸、芥酸、亚麻酸等各种脂肪酸含量。在油菜所含各种脂肪酸中,油酸与亚油酸均属人体必须脂肪酸,脂肪酸碳链变短,在人体内更易消化吸收。可降低人体内血液中胆固醇含量,软化血管壁,阻止血栓形成,因而对防止心脏及多种心血管疾病有显著作用。

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油酸人体易于吸收且能够降低人体血液中低密度脂蛋白浓度(低密度脂蛋白中的胆固醇易在血管璧上沉积,造成动脉粥样硬化,引起心血管疾病),但并不影响血液的高密度脂蛋白(它是防止血管硬化的保l护因素之一)的浓度。双低油菜中的油酸含量达60%,因而被称为”最健康的油”。亚油酸的比例大,其食用品质就好。亚麻酸和亚油酸一样,是维持人体生命活动,促进生长和保持正常生理机能的必需脂肪酸之一,但它影响菜油的贮藏。亚麻酸不宜太高(以2%-4%为宜)。高芥酸菜油因芥酸含量高,对人体健康有重要意义的油酸、亚油酸含量就低,长期食用高芥酸的菜油会使人体心脏包膜变厚,加剧心血管疾病的发生。因此高芥酸菜油的营养品质是差的。

美国曾经规定,每人每天维生素E的必需量为30毫克;日本规定为10毫克。但是,目前还有许多发展中国家还没有能力注意这一问题。根据维生素E与脂类一起消化吸收的特点和维生素E的抗氧化能力,中油牌专利营养油和康欣宁软胶囊中均添加了适当比例的天然维生素E。可补充人体每日维生素E的需要,促进人体的消化吸收,并与其它天然抗氧化剂协作增效具有抗氧化的作用。

硫甙是油菜种子中的主要有害成分,它本身并无毒,但在酶的作用下会生成有毒物质。高硫甙菜饼粕喂母鸡,不但体质下降、产蛋量减少,且发生肺出血并发症,致死亡率高达62%-88%。双低油菜由于每克菜饼每克莱饼硫甙含量低于30微摩尔,低硫甙菜饼作猪、鸡、鱼等配合饲料是完全的。双低油菜饼粕蛋白质含量可高达40%(水稻为89%)。一亩油菜籽饼粕内所含蛋白质,可供应育肥1-1.5头猪所需的蛋白质量。这样的菜籽饼粕就可以作为牲畜和家禽的优质蛋白饲料,有利于发展畜牧业生产。

中国的农科院还育成了一大批具有国内外先进水平的双低油菜新品种,覆盖中国油菜种植面积的1/3以上,年新增经济效益18亿元。其中以“中双9号”为代表的一批双低油菜新品种,其品质、产量和抗性达到国际先进水平。

六、自交系杂交技术——杂交大豆

所谓杂交大豆,是指用两个自交系杂交生产的杂种大豆,就像我们目前种植的大多数玉米杂交种一样。大豆杂交种一般较普通大豆品种增产15%~20%。目前我国已有多个杂交种通过审定。现有的杂交种多是通过”三系”法生产的,具有较强的杂种优势。值得一提的是,杂交大豆技术的研究是我们对抗美国转基因大豆的关键。

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1993年,我国培育出了世界上第一个大豆细胞质雄性不育系和保持系。1994年,实现了栽培大豆“三系”配套。同时,我国培育出的第一个大豆杂交种“杂交豆1号”,相较于对照品种增产了21.9%。

事实上,之前国内大豆产业受到国外转基因大豆的冲击,国产大豆种植面积逐步萎缩,不少豆油加工企业长年处于半停产或停产状态。大豆2/3的要靠进口。国家十分重视农产品的战略安全问题,为此,科技部已经专门立项:发展杂交大豆。

大豆是世界主要农作物中最后一个利用杂交优势的品种。我国的大豆杂交种研究成果具有独创性,具有完全自主的知识产权。

袁隆平之前也参加了杂交大豆的攻关,据其介绍,他参与研制的杂交大豆亩产可高达700―800斤,高于美国的500―600斤。袁老表示,杂交大豆技术仍在攻关中,制种关还没有突破。我国杂交大豆技术通过,将从根本上缓解当前愈演愈烈的我国当前的大豆危机。

七、基因技术——农作物基因组

从中国农业科学院获悉:中国科学家在作物种业基础研究领域不断获得重大成就,特别是农作物基因组研究处于全球领先地位。中国农业科学院生物技术研究所所长李新海曾经介绍,随着测序技术的发展,中国已实现对重要农作物,如水稻、小麦、玉米、大豆、油菜、棉花、蔬菜等作物基因组的测序或重测序,深入阐析了基因组变异、染色体重组、基因组选择与驯化机制。同时,在作物演化与性状形成机理研究上,我国解析了种质资源多样性演化机制、杂种优势形成机理、作物根际固氮和光合作用机制等,克隆了一批具有重大育种价值的新基因。

所谓基因组(Genome),就是一个物种中所有基因的整体组成。人类基因组有两层意义:遗传信息和遗传物质。要揭开生命的奥秘,就需要从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系为什么选择人类的基因组进行研究?因为人类是在“进化”历程上最高级的生物,对它的研究有助于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了解生命的起源。在人类基因组计划中,还包括对五种生物基因组的研究:大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠,称之为人类的五种“模式生物”。顾名思义,而农作物基因组就是针对农作物品牌的基因研究。

值得一提的是,中国农业科学院基因组研究在挖掘作物优良种质与优良性状方面成果突出,保障了粮食丰产的基因资源自主可控。该院研究团队围绕水稻和玉米的理想株型调控机理开展原创性研究,克隆了数十个与水稻株高、分蘖、籽粒大小、根系发育、株型建成等相关的关键基因,挖掘出一批调控耐密株型、株高、开花等相关的基因,创制一批育种新材料。

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