2022年度農業科技突破農業科技是農業發展的第一推動力

奇來寒

農業科技是農業發展的第一推動力。隨著農業科技的進步，2022年我國科學家們完成了水稻、玉米、蔬菜等作物高產高效的科技創新，實現了牛、羊等畜禽品種的育種新突破，不僅攻關主要農產品核心技術，也完成了多項科技成果轉化。

從人類首次完成在空間站培育水稻種子到我國植物工廠在卡塔爾成功出圈，再到肉牛新品種“最牛”華西牛的出現，2022年我國在農業科技方面取得多項標志性成果。從以下農業科技成果變革中，可以窺見過去一年中我國農業技術創新。

中國空間站首次培育太空種子

北京時間2022年12月4日20時09分，神舟十四號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。隨之“回家”的還有在太空中經過120天“歷練”、國際上首次在軌獲得的水稻種子。

水稻作為人類主要糧食作物，也入選為未來載人深空探測生命支持系統的主要候選糧食作物。因此，如何利用空間微重力進行水稻育種，是空間植物學研究的重要方向之一。2022年7月29日，航天員們注入營養液啟動了水稻從種子到種子全生命周期（空間）培養實驗，完成了擬南芥和水稻種子萌發、幼苗生長、開花結籽這一“從種子到種子”全生命周期的培養實驗，歷經120天，11月25日結束實驗。

實驗期間，航天員在軌進行了孕穗期水稻樣品、擬南芥開花期樣品及水稻和擬南芥種子成熟期樣品等三次樣品采集，并且將開花或孕穗期樣品保存于零下80攝氏度的低溫存儲柜中，種子成熟期樣品保存于4攝氏度低溫存儲柜。

“種子既是人類的糧食，也是繁殖下一代植物的載體，人類要在空間長期生存，就必須要保證植物能夠在空間完成世代交替。”中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員鄭慧瓊說。

隨神舟十四號返回地面后，樣品將被轉運至上海實驗室做進一步檢測分析。此外，鄭惠瓊表示，研究團隊還進行了再生稻實驗，不僅表明再生稻在空間狹小的封閉環境中可以生長，也為實現空間作物的高效生產提供新的思路和實驗數據。

“這也是國際上，首次在空間嘗試運用再生稻技術”，中國人邁出了在太空種糧食的第一步。

“植物工廠”助力卡塔爾世界杯

2022年11月20日，卡塔爾世界杯在全世界的期待下正式拉開序幕。除了中國籍裁判馬寧以外，還有不少中國“元素”抵達卡塔爾，其中中國“植物工廠”技術在當地受到大眾喜愛的同時也得到了廣泛應用。

卡塔爾首都多哈屬熱帶沙漠氣候，不僅淡水資源嚴重缺乏而且農業耕地資源極其稀少。因此，如何保障參賽球隊隊員的蔬菜供給成為主辦方的一大難題。而我國都市所獨有的“二培技術”，提供了解決方案。

智能LED植物工廠技術以智能LED植物工廠和壘土基質栽培技術為基礎，創新利用多哈深水港遠洋貨輪廢棄集裝箱為植物工廠外圍結構，采用植物LED光源、營養液栽培、控溫調濕以及富鍶、富硒等關鍵技術。將水培與壘土基質培技術相結合，保障高品質蔬菜在卡塔爾沙漠環境下的高效周年生產。

在“植物工廠”技術的推動下，卡塔爾生產了“上海青”、“萵苣”葉菜、芽苗菜等10多個符合歐盟標準的產品。這些作物也在當地五星級酒店、中餐館、高端超市等市場受到廣泛歡迎。

“最牛”華西牛打破肉牛核心種源進口依賴局面

在第八屆四川農業博覽會上，有一頭“牛”，吸引了幾乎所有人的目光。這就是由中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所自主培育的我國首個具有國際競爭力的肉牛新品種——華西牛。

紅色的軀體皮毛和白色的額頭，再加上龐大的體型，不禁引發了參會者的高度關注——“這模型是放大了吧？”但是，研究所負責人表示本次展出的是1：1比例的華西牛模型，成功培育體型龐大的華西牛，標志著我國肉牛核心種源長期以來嚴重依賴進口的局面被打破，預計2025年新品種的自主供種率可達60%。

一頭華西牛成年公牛的體重平均800多公斤，最重的可達1050斤左右。不僅繼承了其父本西門塔爾牛體重能達1200公斤的巨大體型優勢，同時具有生長速度快，屠宰率、凈肉率高，繁殖性能好，抗逆性強等特點。作為肉牛，12～18月齡育肥牛平均每天能增重1.36公斤，最高可達1.86公斤。

“我們的目標是打造國產肉牛的種質芯片，國產肉牛核心種源國產率能達到70%以上。”負責人表示，來參加這次農業博覽會的主要目的還是增加華西牛知名度的同時尋求更多業內合作。

適合全年舍飼的肉羊品種——魯中肉羊

由濟南培育的“魯中肉羊”新品種成功入選“2022中國農業農村重大新技術新產品新裝備”。

魯中肉羊由山東嬴泰農牧科技有限公司聯合中國農業科學院、山東農科院、山東農業大學、山東畜牧總站、濟南市農業農村局歷經15年合作培育，繼承了父本杜泊綿羊肉用性能好和母本湖羊繁殖率高的種質特性。該品種經雜交改良、橫交固定培育，是適合生產優質高檔羊肉的新型肉用綿羊。

“魯中肉羊”全身被毛白色，頭清秀，鼻梁隆起，耳大稍下垂，頸背部結合良好，肉用特征較明顯。因其表現出良好適應性、抗病性強、飼料利用率較高等特點，再加上飼養周期短，糞污排放量小，“魯中肉羊”適宜全年舍飼，目前已經推廣到全國各地。

農業農村部人力資源開發中心副主任、中國農學會副秘書長吳金玉表示，“魯中肉羊”新品種的研發改變了我國缺乏適合集約化舍飼圈養專門化肉羊品種的局面，具有完全自主知識產權。

從人類首次完成在空間站培育水稻種子到我國植物工廠在卡塔爾成功出圈，再到肉牛新品種“最牛”華西牛的出現，2022年我國在農業科技方面取得多項標志性成果。

種植一次免耕收獲3～4年的多年生稻

2022年12月16日，美國《科學》雜志公布“2022年度十大科學突破”，中國云南大學胡鳳益團隊創制的多年生稻研究成果成為2022年中國唯一入選，也是農業類唯一入選該榜單的科學突破。

研究團隊在《自然·可持續發展》雜志上稱，PR23的產量可與常規的季節性種植水稻持平。多年生稻在適宜地區種植一次，可連續免耕收獲3～4年。種植后每年收獲兩季，平均每季產量為6.8噸/公頃，與一年生稻產量（6.7噸/公頃）相當。第二年，農民則可以省去將秧苗移栽到稻田的任務，這樣一來不僅節約每季每公頃68-77人次勞動力，而且幫助農民降低了一半的成本。

“多年生稻23”（PR23）是由一種亞洲商業水稻品種和一種生長在非洲的多年生野生水稻雜交后培育，為了這項高產穩產、多年生性強的水稻品種培育，中國云南大學胡鳳益團隊已進行長達20多年的研究實驗。

水稻作為人類主要糧食作物，經過人類多年以來的馴化，將其從多年生變成一年生栽培種。雖然為人類的繁衍生息提供了物質保障，但是一年生栽培種在一定程度上導致勞動投入力度、種子投入量過大，也會帶來水土流失、土壤侵蝕等環境問題。“我們研究的創新點在于，將一年生的栽培種變成多年生的栽培種，讓輕簡化的糧食生產方式成為可能。”云南大學農學院院長胡鳳益說。

這一基于免耕生產方式，播種一次持續收獲多年的創新研究，將有助于維護糧食安全和生態安全，同時對其他多年生糧食作物研究具有重要的借鑒意義。

從野生玉米中找回“丟失”的高蛋白

經過10年不懈努力，中國科學院分子植物科學卓越創新中心巫永睿研究團隊與上海師范大學王文琴研究團隊從野生玉米中克隆了控制玉米高蛋白品質形成和氮素高效利用的關鍵變異基因。這不僅有利于現代栽培玉米提高籽粒蛋白含量，還可能指導未來減少化肥施用和保護生態環境，相關研究論文被國際權威學術期刊《自然》雜志收錄。

為了幫玉米找回“高蛋白”，中國科學院分子植物科學卓越創新中心和上海師范大學王文琴研究團隊首先采用三代測序技術和三維基因組相結合的策略，提取超過4萬個樣本的DNA進行基因型鑒定，測定了超過2萬個樣本的蛋白含量進行表型分析。在此基礎上破解了高度復雜的野生玉米基因組，經過長達10年的不懈努力，成功從野生玉米“大芻草”中找回馴化過程中丟失的、用于控制高蛋白含量的優良基因THP9。

2022年第三季度，受原料進口豆粕價格上漲影響，我國飼料價格不斷攀升，創近12年歷史新高。飼料中蛋白主要由豆粕提供，但中國大豆對進口依存度高，容易形成畜禽養殖業的“卡脖子”問題。因此，尋找能夠替代豆粕的蛋白來源，對中國飼料加工業和畜禽養殖業來說意義重大。

中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員巫永睿表示，該研究不僅成功克隆了野生玉米變異基因Thp9-T，利于現代栽培高籽粒蛋白含量的玉米，而且對未來減少化肥施用和保護生態環境具有重要指導意義，為構建和實施新形勢下的國家糧食安全戰略，確保國家糧食安全和重要農產品有效供給，促進農業可持續發展提供新的解決方案。

全新緊湊株型的葫蘆科瓜類作物誕生

為了保障葫蘆科植物的優質高產，我國農業科學院蔬菜花卉研究所蔬菜功能基因組團隊聯合國內多家合作單位，創造了葫蘆科瓜類作物的全新緊湊株型，提高了葫蘆科瓜類作物的生產效率。

中國農業科學院蔬菜花卉研究所蔬菜功能基因組團隊介紹，擁有長藤蔓、長節的南瓜、西瓜、黃瓜等葫蘆科瓜類作物，主莖和節間都較長，栽培群體的種植密度較低，不僅在管理上耗時費工，而且容易影響生產效率。

為解決葫蘆科瓜類作物生產效率低下難題，研究團隊在南瓜種質庫中尋找到唯一一份由顯性單基因控制的矮化種質，并通過增強CmoYABBY1的蛋白翻譯水平，使得南瓜主莖極度縮短，以此實現莖長的精細調節。

此外，研究團隊根據不同瓜類作物的不同栽培模式，發現編輯過的矮化植株顯著提高了單產水平或顯著降低了勞動力成本。研究團隊介紹，將黃瓜、甜瓜和西瓜等具有重要經濟價值的葫蘆科瓜類作物創造出具有顯性遺傳的特征，將在葫蘆科瓜類作物生產上有重要意義。

找到控制作物種子休眠的關鍵基因

正值種子成熟期的農作物遇上連陰雨如不能及時收獲，會出現穗發芽的現象。并且對農作物的產量和品質產生嚴重威脅。我國科學家為了避免因穗發芽導致的規模性農業損失，經不懈努力找到了調控水稻、小麥穗發芽問題的“開關”。

中國科學院遺傳與發育生物學研究所儲成才研究員團隊和高彩霞研究員團隊完成該研究，于12月6日將相關成果在國際學術期刊《自然·遺傳學》在線發表。

儲成才表示，種子休眠是指種子在適合其生長的條件下仍不能發芽的現象。然而，馴化作物過程中，常常忽視了對種子適度休眠性狀的保留，從而導致很多作物如水稻、小麥會發生穗發芽現象。因此，找到作物控制種子休眠的關鍵基因，闡明種子休眠調控的分子生理機制，對避免穗發芽災害至關重要。

具體操作方面，儲成才團隊通過將強休眠的水稻品種“卡薩拉斯”和弱休眠水稻品種“日本晴”構建染色體單片段代換系，成功從強休眠水稻品種中克隆到一個控制水稻種子休眠的關鍵基因SD6，并證實了SD6負調控水稻種子休眠。

此外，團隊通過篩選SD6互作蛋白，發現了另一調控水稻種子休眠轉錄因子ICE2。儲成才形象地表示，簡單來說，SD6像“油門”，能夠促進種子萌發；而ICE2就像“剎車”，可以促進休眠，它們彼此制衡。除了水稻，高彩霞團隊對小麥品種科農199的TaSD6基因進行改良后發現，小麥穗發芽抗性大幅提高，這表明SD6基因在其他谷物穗發芽抗性育種改良中具有潛在價值。

中國科學院院士、中國農科院作物研究所所長錢前對該研究給予高度評價。“相關研究成果是近年來國內外利用種質資源挖掘有利基因并快速應用到育種創新的典范性工作，為有效利用古老地方種種質資源提供了借鑒。”

◎ 來源| 界面新聞