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美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士鄧興旺:技術(shù)層次已經(jīng)突破,第三代雜交育種在小麥里大規(guī)模推廣完全可行
2022-12-18 16:38:51   來源:財(cái)經(jīng)網(wǎng)  分享 分享到搜狐微博 分享到網(wǎng)易微博

12月18日,在由《財(cái)經(jīng)》雜志、財(cái)經(jīng)網(wǎng)、《財(cái)經(jīng)》智庫、財(cái)通匯聯(lián)合主辦的“《財(cái)經(jīng)》年會(huì)2023:預(yù)測(cè)與戰(zhàn)略”上美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士、北京大學(xué)博雅講席教授、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院院長(zhǎng)鄧興旺談到了北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院的三大科研方向,一是美好生活的菜籃子,二是飯碗糧食安全的金飯碗,三是油桶子。

美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士、北京大學(xué)博雅講席教授、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院院長(zhǎng)鄧興旺

中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)、人口大國(guó),鄧興旺表示,中國(guó)的地域龐大,各個(gè)地域農(nóng)業(yè)相關(guān)的問題都有各自鮮明的特點(diǎn),所以農(nóng)業(yè)的開展不像一些基礎(chǔ)研究有一個(gè)一刀切的政策,而是要區(qū)別對(duì)待。


(相關(guān)資料圖)

對(duì)于北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院的科研方向,鄧興旺介紹了最新的農(nóng)業(yè)技術(shù)。

人口增加,人均用地不足,已是不爭(zhēng)的事實(shí),提高單位面積的糧食產(chǎn)量迫在眉睫。雜交育種會(huì)提高糧食產(chǎn)量,但如何才能把雜交育種成功在小麥中大規(guī)模應(yīng)用?

鄧興旺談到,實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)層次已經(jīng)突破,小麥第三代雜交育種技術(shù),用最新分子遺傳理論,獲得了有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的材料和基因組雜交系統(tǒng)的保持性,設(shè)計(jì)了三套功能基因的驗(yàn)證,花了十多年現(xiàn)已基本成功,在田間大規(guī)模驗(yàn)證,在國(guó)際領(lǐng)先并有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),他表示,第三代雜交育種在小麥里面大規(guī)模推廣完全可行。

以下為發(fā)言實(shí)錄:

鄧興旺:我今天給大家匯報(bào)的題目是《為中國(guó)農(nóng)業(yè)插上科技的翅膀》,今天早晨聽了各位專家的一些報(bào)告,從宏觀到微觀,從宇宙到分子各個(gè)層面,我是今天上午最后的報(bào)告,講講農(nóng)業(yè),我們吃的東西。

中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)、人口大國(guó),中國(guó)的地域龐大,各個(gè)地域農(nóng)業(yè)相關(guān)的問題都有各自鮮明的特點(diǎn),所以農(nóng)業(yè)的開展不像我們一些基礎(chǔ)研究可以有一個(gè)一刀切的政策,而是要區(qū)別對(duì)待,這個(gè)也剛好是我現(xiàn)在所在的這個(gè)地方,北京大學(xué)研究院所在地山東濰坊是對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)有特點(diǎn)的地方,山東是中國(guó)農(nóng)業(yè)唯一一個(gè)萬億級(jí)俱樂部成員,農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值過萬億,山東的農(nóng)業(yè)有山、平原、海岸、水,所以各個(gè)方面的農(nóng)業(yè)都有,它是一個(gè)很好的有代表性、引領(lǐng)性和規(guī)模性的,不多說了,山東還有人才多、GDP全國(guó)也是靠前的,一些創(chuàng)新體系建設(shè)也非常先進(jìn)。

我跟大家介紹一下,我是2014年7月1日全職回北大工作,當(dāng)時(shí)也是抱著對(duì)農(nóng)業(yè)方面做一些事情的情懷,成立了北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院,2015年開始到濰坊考察能不能建一個(gè)在農(nóng)業(yè)的前沿陣地建一個(gè)北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院,經(jīng)過幾年努力在2017年8月18號(hào)初簽署協(xié)議建立北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院,已經(jīng)建成了,2021年7月已經(jīng)入駐,這是非常好的地方,大家看航拍圖,附近有有名的峽山,我們就在半島上,是濰坊最好的一塊地方,給我們研究辦公和生活提供了園區(qū)。

這個(gè)照片是幾天前拍攝的,應(yīng)該是非常成熟的園區(qū),我們?cè)谶@里工作生活已經(jīng)一年半有余,有溫室基地、有典型的北大的門的設(shè)計(jì),東門、西門、南門,這是一個(gè)完整的科研農(nóng)業(yè)研究的圣地。

去年2021年7月進(jìn)行了入駐,同時(shí)山東省政府對(duì)我們也是極其重視,把一個(gè)濰坊現(xiàn)代農(nóng)業(yè)山東省實(shí)驗(yàn)室的牌子授予了我們,對(duì)組建山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方面省實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)領(lǐng)域僅僅是一個(gè),授予了我們,給我們一個(gè)信任和支持。

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)省實(shí)驗(yàn)室的使命,爭(zhēng)取進(jìn)入國(guó)家戰(zhàn)略團(tuán)隊(duì),比如說國(guó)家實(shí)驗(yàn)室這個(gè)范疇,我們作為人才創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)各個(gè)方面做出重要的貢獻(xiàn),山東的農(nóng)業(yè)又是全國(guó)最大的農(nóng)業(yè)省。

省實(shí)驗(yàn)室建立把研究院已有的一期工程,同時(shí)提供了2萬平米樓房作為過渡用,同時(shí)緊鑼密鼓的開啟第二期工程的建設(shè),第二期工程研發(fā)辦公和生活輔助實(shí)施等等加起來15萬平米建設(shè),第一期是7萬平米,第二期比第一期大,還有過渡用房。

省實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建結(jié)構(gòu)不多說了,有研究院,還有三個(gè)新的研究單元是一體化運(yùn)作,我們?nèi)藛T當(dāng)時(shí)預(yù)測(cè)可以到120個(gè)團(tuán)隊(duì),超過2000人的規(guī)模,到目前上周五為止已經(jīng)有33個(gè)團(tuán)隊(duì),461位研發(fā)相關(guān)人員,還不包括后勤服務(wù)人員。33個(gè)課題組團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人國(guó)際化程度是非常高,一共有27人來自于國(guó)際留學(xué)或者相關(guān)工作背景,占80%,33位其中有8位,包括我自己是在北京大學(xué)到這邊來工作的。

人才建設(shè),到目前為止已經(jīng)組建了國(guó)際一流團(tuán)隊(duì),有國(guó)際性的院士級(jí)別的人2位,國(guó)家級(jí)的人才,包括青年人才一共有8位,山東省省級(jí)人才已經(jīng)有10位,2022年一年人員有7位入選,人才隊(duì)伍在山東省應(yīng)該是首屈一指的,還有世界級(jí)人才。

北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院,各項(xiàng)設(shè)施設(shè)備到現(xiàn)在為止都已經(jīng)建好。有培訓(xùn)中心、公寓、蔬菜大棚、露天基地、智能溫室、生長(zhǎng)室、冷凍電鏡、質(zhì)譜、超算中心、生物信息、大分子分析、生物技術(shù)、作物育種等等公共服務(wù)平臺(tái),在國(guó)際范圍內(nèi)做農(nóng)業(yè)科學(xué)研究,特別是作物育種相關(guān)的農(nóng)業(yè)科學(xué)研究應(yīng)該說是應(yīng)有盡有,國(guó)際一流,設(shè)施有育種大棚,現(xiàn)在在海南三亞新增了30畝,2萬平,有智能溫室、生長(zhǎng)室、超算中心、冷凍電鏡、最前沿的質(zhì)譜分析,不光有,而且在高速運(yùn)行,都是在全速運(yùn)行,為大家做科研保障。

科研成果開始涌現(xiàn),論文、專利、植物新品種,以及對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)企業(yè)做出輔導(dǎo)和貢獻(xiàn)。

人才培養(yǎng)方面新的單位有對(duì)中小學(xué)生開放,目前有1000多中小學(xué)已經(jīng)研學(xué),我們培養(yǎng)碩士、博士,接收訪問學(xué)者。今年夏天開辦了分子育種研修班,以后準(zhǔn)備有英文、中文兩套系統(tǒng)并進(jìn)接收國(guó)內(nèi)國(guó)外有興趣學(xué)習(xí)現(xiàn)代分子育種技術(shù)的人來學(xué)習(xí),很多大學(xué)進(jìn)行了培訓(xùn)合作,這是第一期學(xué)員幾位老師的合影圖。

我們這個(gè)單位,省實(shí)驗(yàn)室以及北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院目標(biāo)是世界一流的研究單位,在農(nóng)業(yè)特別作物方面全鏈條、原創(chuàng)性、引領(lǐng)性。包含前沿基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究和可產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品。這里是基本的概念,立足濰坊、服務(wù)山東,山東濰坊提供了所有物資和經(jīng)費(fèi)支持,放眼全國(guó)為中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化奮斗,力爭(zhēng)在全球是領(lǐng)先。

我現(xiàn)在介紹幾個(gè)科研的例子,我們科研主要集中在三大方面,一是美好生活菜籃子,二是飯碗糧食安全金飯碗,三是油桶子。

我介紹一下三大方向研究,也是針對(duì)作物的育種經(jīng)過了1.0代、2.0代、3.0代不同時(shí)期,最近已經(jīng)步入4.0,精確設(shè)計(jì)育種時(shí)代,為了這個(gè)時(shí)代,從這個(gè)地方作為我們的起跑線,引進(jìn)了國(guó)際相關(guān)的最一流的人才育種家張興平博士,生物技術(shù)專家章旺根博士為精確設(shè)計(jì)育種提供最強(qiáng)烈的技術(shù)支撐,在這個(gè)基礎(chǔ)上對(duì)多個(gè)作物進(jìn)行全組學(xué),為開展4.0精確設(shè)計(jì)育種的運(yùn)作提供全面的展開。

經(jīng)濟(jì)作物研究,收集大量種質(zhì)資源鑒定,進(jìn)行多組學(xué)分析,把它基因、性狀、蛋白、代謝產(chǎn)物都分析好,根據(jù)消費(fèi)者對(duì)性狀的綜合需求再提出新型品種的需求,按照這些信息去組合設(shè)計(jì),培育出新的品種,我們?cè)谖鞴?、辣椒、花生、南瓜、小麥等等都在開展全方位研究,而且這些作物都是中國(guó)以及山東重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值作物和糧食作物。比如花生、辣椒、西瓜等等,我們這些工作已經(jīng)是處于世界前沿領(lǐng)先水平。

金飯碗介紹的是小麥雜交育種技術(shù),一個(gè)新的,我們?nèi)澜缛丝谠黾?,中?guó)已經(jīng)達(dá)到頂峰,也是人口大國(guó),土地在城鎮(zhèn)化過程中不斷減少,人均用地不足,所以不斷提高單位面積的糧食產(chǎn)量是一個(gè)重要的全世界的任務(wù)和難題。特別是小麥,是世界范圍內(nèi)主糧,水稻是亞洲主糧,小麥也是亞洲主糧,更是世界的主糧,播種面積是最大的,所以提高小麥的單位面積產(chǎn)量是艱巨而且重要的任務(wù)。

雜交育種肯定會(huì)提高產(chǎn)量,但是怎樣把雜交育種成功在小麥中大規(guī)模應(yīng)用,這是一個(gè)艱巨的世界性難題,目前有三套方法,一套是純化學(xué)的噴沙方法,在現(xiàn)階段的環(huán)境污染難以接受,它的穩(wěn)定性也不夠。生物技術(shù)方法有兩代,三系法和兩系法,各自有缺點(diǎn),需要克服。我們?cè)谧龅囊呀?jīng)取得成功,實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)層次已經(jīng)突破,小麥第三代雜交育種技術(shù),用最新分子遺傳理論,獲得了有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的材料和基因組雜交系統(tǒng)的保持性,設(shè)計(jì)了三套功能基因的驗(yàn)證,花了十多年現(xiàn)在基本成功,在田間大規(guī)模驗(yàn)證,這個(gè)里面一些比如說種子的顏色選擇,難易選擇,育性基因簽定及不育導(dǎo)培育創(chuàng)制都是國(guó)際領(lǐng)先的有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的,我們知識(shí)產(chǎn)權(quán)也是做的非常完善,有些已經(jīng)在國(guó)際范圍內(nèi)得到了授權(quán),美國(guó)已經(jīng)授權(quán)了。

體系已經(jīng)基本成功,我們認(rèn)為第三代雜交育種在小麥里面大規(guī)模推廣是完全可行的,一定的按部就班推進(jìn),推進(jìn)過程中要組建了多團(tuán)隊(duì)組合,不光我自己帶著團(tuán)隊(duì)做幾件事情,而且我們做小麥相關(guān)研究的好幾個(gè)團(tuán)隊(duì),四五個(gè)團(tuán)隊(duì)都合起來,同時(shí)和栽培學(xué)家,開發(fā)智能農(nóng)機(jī),讓新的雜交種在全國(guó)乃至全世界大面積推廣。

第二個(gè)例子,油桶子方面,我們國(guó)家大豆嚴(yán)重依賴進(jìn)口,我們的產(chǎn)量不到2000萬噸,而進(jìn)口基本上過去幾年都在1.2億噸附近徘徊,所以我們自產(chǎn)的僅僅是個(gè)零頭,每年少了1億噸左右,差不多85%靠進(jìn)口,這是非常嚴(yán)重的問題,我們國(guó)土有限,現(xiàn)有耕作方式解決不了,我們都種大豆就沒有玉米,沒有6.2億畝的玉米這個(gè)問題比缺1億噸大豆是更大的問題。所以最近幾十年楊文鈺教授研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)方法,可以化解這個(gè)問題,大豆玉米帶狀復(fù)合種植,這個(gè)復(fù)合種植種兩行玉米非常密,又四行大豆,兩行玉米,因?yàn)榉N的非常密,所以玉米株數(shù)每畝是不變的,所以在這個(gè)環(huán)境下,只要施肥植保合適可以保證每畝玉米不減產(chǎn),同時(shí)多得大豆產(chǎn)量,這個(gè)方法非常重要,也是非常符合中國(guó)土地少的國(guó)情,國(guó)家也極其重視。2022年中央一號(hào)文件,把這個(gè)事情都闡述、要大力推廣,并且確定了2022年全國(guó)推廣1550萬畝。

推廣過程中有三大難題。第一,農(nóng)業(yè)機(jī)器都是為了玉米或者為了大豆,沒有說兩個(gè)種在一起,機(jī)器都在改造,而且我們國(guó)家非常重視,所以機(jī)器改造看起來可以解決。第二,品種,以前品種都是為了玉米或者大豆,沒有種在一起,新的品種有待培育,但是老的品種有一部分也可以湊合用于這種模式。最大的問題就是除草難,現(xiàn)在的除草絕大部分基本上全部都是用化學(xué)除草劑除草,玉米除草劑肯定要?dú)⑺来蠖?,大豆的除草劑肯定要?dú)⑺烙衩?,這是除草劑本來就是這樣,這個(gè)問題是極其難的問題,我們2021年去年今年兩年過程中,我們認(rèn)為可以提供的一個(gè)解決方案:培育抗大豆除草劑的玉米種子。如果玉米種子現(xiàn)在能是抗大豆除草劑,我們用大豆除草劑一次性的把玉米和大豆兩個(gè)地塊除草一起解決,確實(shí)能夠達(dá)到玉米每畝不減產(chǎn),大豆每畝可以得到300多斤,這是一個(gè)非常好的產(chǎn)量,除草的改進(jìn)是極其重要的,沒有這個(gè)技術(shù),農(nóng)民的除草是極其辛苦低效,要把玉米和大豆用物理分開,大豆玉米各自噴各自除草劑,這個(gè)是非常麻煩,很辛苦,很花人力。但是因?yàn)楝F(xiàn)在玉米抗同一個(gè)除草劑,所以用植保無人機(jī)一次性除草,一畝地除草變得極其簡(jiǎn)單,這是無人機(jī)飛兩圈一畝地里面就幾分鐘的事,而且老方法農(nóng)民最辛苦,用的時(shí)間非常多。

這個(gè)模式,我們做了一個(gè)小小的貢獻(xiàn)。應(yīng)該說把這個(gè)新除草模式配合全國(guó)農(nóng)業(yè)科研人員在大豆玉米育種和智能農(nóng)機(jī)器創(chuàng)制方面的進(jìn)展,綜合集成在一起,我們是能夠解決大豆玉米帶狀復(fù)合種植的三方面問題,讓大豆玉米帶狀復(fù)合種植能夠全方位大面積在中國(guó)推廣。最好做到不用補(bǔ)貼農(nóng)民也有積極性去做。

最后,感謝大會(huì)組織者給我這么一個(gè)機(jī)會(huì),我們一起希望農(nóng)業(yè)不斷地蓬勃發(fā)展,科學(xué)研究為中國(guó)農(nóng)業(yè)插上科技的翅膀。謝謝大家!



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