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空间诱变育种与粮食安全高层论坛纪要

 

(一)

中国高科技产业化研究会现代农业与航天育种工作委员会(以下简称中高会现代农业与航天育种工作委员会)和中国航天科技集团公司航天育种研究中心主办,深圳市农科集团公司承办的空间诱变育种与粮食安全高层论坛,于20081227-30日在深圳市举行。来自国务院有关部门领导以及20个省、自治区、直辖市科研、教学和企业单位的院士、专家、科技人员和企业家代表共计150余人出席论坛。

论坛开幕式由中国农业科学院农业信息研究所所长、中高会现代农业与航天育种工作委员会理事长许世卫主持,中高会常务副理事长沈挂芳致开幕词,深圳市政府副秘书长陈玉明讲话,深圳市农科集团公司总经理姚玉论致欢迎词。论坛期间,航天部原部长、中高会理事长刘纪原,劳动人事部原副部长(正部长级)、十届全国人大常委、农业与农村委员会副主任委员舒惠国,农业部原副部长、“九三”中央顾问洪绂曾,科技部原副部长、中国农学会副会长韩德乾,中国农业科学院原党组书记、中高会常务副理事长沈桂芳,中国工科程院院士、新疆哈密瓜研究中心吴明珠以及科技部综合计划司正司级巡视员申茂向,农业部农产品质量监管局副局长程金根等,就粮食安全与空间诱变育种等问题,分别作了讲话和专题报告,受到与会同志欢迎和好评。

论坛以科学发展观为指导,先后安排有19位同志作了大会发言,深刻阐明了粮食安全形势与任务,总结交流空间诱变育种研究与开发进展、成果与技术经验,实地考察观摩深圳市农科集团航天育种试验示范基地,参观部分空间诱变育种的新品种、新产品。会上还印发了《空间诱变育种与粮食安全论坛论文选编》。论坛结束时,中国农业科学院农业信息研究所副所长、中高会现代农业与航天育种工作委员会秘书长王文生作了总结发言。

(二)

论坛以空间诱变育种与粮食安全为主题,以总结交流为主线,成果展示与实地观摩相结合,既有广度,又有深度,具有鲜明的特点:试验研究领域拓宽,研究工作不断深化,科技成果较快得到转化与应用,取得较好的经济效益和明显的社会效益。

1、论坛普遍认为,从世界粮食安全看,20世纪两次新的农业技术革命引发了世界农业技术的重大变革,极大地提高了农业生产技术水平,谷物总量由1934年的5.5亿吨提高到2005年的20.56亿吨,基本上满足了世界人口从16亿猛增到60亿的需要。然而,2007年以来,虽然世界粮食总体形势看好,但由于应对油价飙升、气候变暖以及生物燃料生产等工业利用增幅过大,导致对粮食需求增长加快,粮食库存明显减少,贸易量下降,国际粮价一路上涨,引发了新一轮粮食危机。从国内粮食安全看,改革开放以来,我国粮食和食物生产能力不断增强,2008年粮食总产达到10570亿斤,比上年增产538亿斤,增长5.4%,畜产品、水产品等主要食物产量也迈上新台阶,粮食和食物供给仍然保持平稳的发展态势。但是也应该清醒的看到,我国粮食与食物安全形势面临新的挑战。随着工业化、城镇化进程的加快,人民生活水平的提高,粮食消费需求将呈刚性增长。同时,我国耕地减少,水资源短缺,环境继续恶化,自然灾害发生频率增高,农业生产面临的资源、环境压力不断增大。保障粮食和主要农产品有效供给、实现农民持续增收的难度加大,解决好粮食安全问题任务十分艰巨。希望在科技,潜力在科技,出路也在科技。我们要立足当前,面向长远,在以自然资源为基础的农业,向以科学为基础的现代农业转化的粮食增产中,要更多的依靠科学技术进步和创新,切实加强农业基础研究和前沿技术研究,加强包括空间诱变育种等高新技术研究与开发,力争取得重要进展和新的突破。

2.空间育种研究与开发取得新进展,选育出了一批农作物新品种、新品系。代表一致认为,自200510月福州航天育种高层论坛以来,我国空间诱变育种研究与开发又取得了新进展、新突破。三年来我国成功利用神舟6号、神舟7号卫星和实践8号育种卫星,进行了三次生物空间搭载试验,试验品种2000多种,约300多公斤。选育出了一批农作物新品种、新品系,并在开始大面积推广。如湖南省娄底市职业技术学院培育“宇航1号”水稻新品种,蛋白质含量由空间诱变前的9.58%提高到12.91%,人体需要的8种氨基酸比一般水稻高,使以水稻为主食人群的蛋白质摄取量由每日62g提高到78g,水稻产量为10500kg/ha,米质为一级米。河南省农业科学院利用返回式卫星搭载小麦进行诱变,可获得一些有益的变异。先后选育出小麦新品种“太空5号”和“太空6号”。其中“太空6号”产量和品质均比原品种豫麦13有所提高,2003年通过河南省农作物品种审定委员会审定。千亩单产达到562kg,百亩单产突破600kg。目前在河南省种植面积超过6ha。山东省烟台市农业科学研究院1995年以鲁麦14号航天诱变后代烟航2号为母本,以烟农15为父本杂交选育的早熟、高产、稳产、中强筋、抗病小麦新品种。2004-2006年在山东省中高肥B组区试中,平均亩产521.0kg,比对照鲁麦14和济麦19平均增产6.8%;2006-2007年在山东省中高肥生产试验中,平均亩产489.7kg,比对照济麦19增产7.25%。20079月通过山东省农作物品种审定委员会审定,开始在黄淮麦区推广。黑龙江省农业科学院1994年利用返回式卫星搭载大豆“宝诱17”进行诱变,并在地面进行系统选育,选育出大豆新品种“航天1号”,具有高产、优质、适应性广、抗病性等特点,开始在生产上推广。选育的太空甘薯,平均单产39720kg/ha,比对照品种增产23.1%,平均单薯重0.53kg,比对照增加了66.7%。“87-2”太空青椒,是一种高产优质品种,产量为75000kg/ha,比对照提高30%,Vc含量42.1mg/100g,比对照提高16%,可溶性固形物为3.83%,比对照提高63.6%。黑龙江农业科学院选育“宇番一号”番茄,单产达90000kg/ha,比对照提高51%,Vc含量17.83mg/100g,比对照提高33.3%,可溶性固形物2.9%,比对照提高70%。深圳市农科集团公司2004年通过5次生物育种材料的太空搭载试验,己选育出太空螺旋藻、太空蔬菜、太空花卉、太空园林植物等产品和良种,并在太空作物园得到了规模展示,经济效益、社会效益和生态效益显著。

此外,还有江西省农作物品种审定委员会通过审定的水稻新品种赣早籼47号(v5025水稻)、赣晚籼33号(v205189水稻)、湖南省农作物品种审定委员会通过审定的水稻新品种宇航3号(中熟早籼稻)、宇航4号(中熟早籼稻)、广东省农作物品种审定委员会通过审定的水稻新品种华航1号(中熟早籼稻)、四川省农作物品种审定委员会通过审定的水稻新品种花香A、浙江省农作物品种审定委员会通过审定的水稻新品种航天36、山东省农作物品种审定委员会通过审定的小麦新品种烟农5158、河南省农作物品种审定委员会通过审定的小麦新品种太空5号等,己在各地大面积推广,促进农业增产、农民增收,经济效益和社会效益比较明显。

各地的实践证明,空间诱变育种可以加快育种进程,缩短育种周期,提高育种效益,是农作物新品种选育的有效途径之一。

3、空间诱变育种理论和技术研究取得新进展、新成果。论坛认为,一些农业科研、教学单位在开展空间诱变育种的同时,深入到细胞、分子水平,开展空间诱变育种机理研究取得了新进展。四川省农业科学院生物技术核技术研究所通过空间诱变获得一个壳色带标记的香型水稻新材料,利用常规育种方法将该材料直接转化为不育系“花香A”,该不育系在可恢复性、不育性、异交习性等方面均达到三系不育系的标准,11项指标达到国家3级米以上标准。并将“花香A”与恢复系“川恢907”配组,培育出的水稻新品种“花香7号”已通过省级农作物品种审定委员会审定。中国农业科学院草原研究所对苜蓿三个品系种子进行卫星塔载,返回地面后,进行细胞生物学观察。结果发现,卫星搭载对细胞的正常有丝分裂表现为促进(品系23)或抑制(品系1)。搭载种子根尖细胞染色体出现微核、染色体桥、断片、落后等畸变类型,畸变频率因搭载材料的诱变敏感性差异而不同。中国科学院遗传与发育生物学研究所长期从事植物空间诱变生物学研究,取得了一系列研究进展。论坛期间,由刘敏主编、中国农业出版社出版的《植物空间诱变》专著中系统地介绍了他们的研究成果。结果表明,空间诱变会影响到植物细胞器如叶绿体、线粒体以及光合作用和新陈代谢。影响细胞间的信号传导及生长素的分布甚至基因序列的改变等。所有这些,为空间诱变育种试验研究提供了理论依据。中国农业科学院植物保护研究所从航天搭载昆虫病原真菌绿僵菌M2189菌株诱变后,分离得到200多个单孢菌株。以9个随机引物对47个诱变菌株进行PCR扩增,获得了38个位点的共1381DNA片段。统计分析表明,47个诱变菌株在DNA水平上发生了不同程度的变异,变异系数0.062-0.406之间,平均为0.176,>0.3的有3个菌株。由聚类分析可将47个诱变菌株划分为14个组群,组间变异率<0.2,与原始菌株相比,变异系数接近的诱变菌株无规律地分散在不同组群中,说明航天诱变导致DNA变异的位点和频率是随机的、分散的,并无特定位点。航天诱变为选育生物防治优良菌株提供了新途径。

此外,福建省神六保健品有限公司与福建省农业科学院、厦门大学合作在螺旋藻空间诱变育种、选种研究及其产业化开发方面取得成效,已生产出太空螺旋藻系列产品。深圳市农科集团公司较深入研究太空螺旋藻氨基酸评价及急性毒理学问题,为太空螺旋藻产品的应用提供了科学依据。

(三)

空间诱变育种作为航天技术与农业育种技相结合的农业高技术,是加快育种进程,缩短育种周期,提高农作物育种效益的有效途径之一,是一项具有国际先进性和创新性的重大科学工程,应予以重视,加快发展,为确保粮食安全和主要农产品的有效供给做出新的贡献,为此,特提出以下建议:

1、继续把空间诱变育种及其机理研究列入“十二五”国家科技主体计划和农业部农产品产业技术体系计划。“十五”以来,空间诱变育种及其机理研究分别列入“853计划”、高技术产业化计划和国家自然科学基金项目,“十一五”又有新的发展,国家“853计划”、“973计划”和科技支撑计划等,分别列入空间诱变育种及其机理研究有关项目、课题,并且取得了重要进展和科技成果。建议在“十二五”继续选择空间诱变育种及其机理具有关键性、基础性、前瞻性的重要项目课题,加大力度,予以重点支持,为提高空间诱变育种效率、增强空间诱变育种预见性和可控性提供科学依据。

2、切实加强空间诱变育种跨部门、多学科协作研究。空间诱变育种是一个庞大的系统工程,既涉及航天部门,也涉及农业部门。在农业部门又分属科研、教学、企业单位。我们提倡部门、单位之间人力、财力等资源整合,既有分工,又要密切协作,发挥各自优势,协同攻关,改变目前存在的部门所有,各自为战,力量分散,缺乏组织与调协的局面。建议在“十二五”期间,农业部、科技部和国防科工委等部门成立空间诱变育种协调领导小组,按照空间诱变育种试验研究跨部门、多学科的特点,合理配置资源,分工协作,分别把航天和农业、科技等部门的科技优势力量组织起来,紧密围绕空间诱变育种试验研究核心技术、关键技术和前瞻性问题联合攻关,争取取得新进展、新突破。

3、加快空间诱变育种新品种、新产品的转化与推广。据有关统计,自1987年以来,我国进行了16次返回式卫星和7次飞船搭载生物材料试验,共试各种农作物品种4500多个。目前已培育出200多个新品种、新品系,其中通过国家和省审定的有40多个,还有一批新的产品。建议有关农业科研机构、高等农业院校和农业技术推广单位,要密切配合,根据当地农业生产发展需要,选择高产、优质、多抗的新品种、新品系和有市场竞争力的新产品,认真组织推广与应用。并与农业科技成果转化资金项目、星火计划项目、农产品产业技术产业体系建设项目等有关计划结合,实行物资、资金、技术结合,有效地把空间诱变育种的新品种、新品系和有特色的新产品转化为现实生产力,促进农业增产、农民持续增收。

4、尽快编制颁布太空搭载和地面品种选育试验规范。为适应空间诱变育种试验研究和产业化的快速发展,2004年国防科工委下达课题任务,组织航天技术专家和作物育种专家、生物工程专家,编写了返回式航天器物品搭载试验规范,从用户搭载申请、签订合同、搭载物品制备搭载物品交换公证、搭载物品装星、回收、开舱、公证或出证明、搭载物品交用户等做出了规定。同时,根据“中华人民共和国种子法”、“主要农作物品种审定办法”等有关法规,起草了“农作物空间诱变育规范”。这些规定和规范应尽快审批颁布实施,以扭转目前存在的不规范问题,以指导空间诱变育种走向程序化、规范化和持续快速健康的发展。

5、认真做好空间诱变育种知识产权登记和保护工作。利用空间诱变育种工作是具有我国特色的高技术领域,是一项具有国际先进性和创新性的重大科学工程。各部门、各单位所取得的空间诱变育种试验研究新进展、新成果,是富有探索性、创新性的工作,选育的农作物新品种及其新技术、新方法要接照知识产权等有关法律法规规章,及时申报登记,得到切实保护,严防技术欺诈、虚伪商业炒作和侵权行为,维护空间诱变育种的国家利益,维护科技人员的合法权益,维护品种选育者和种子生产者、使用者的合法权益,更好地为农业增产、农民持续增收和可持续发展做出新贡献。

 



 

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