相对不敢想象的十大新方式 将干净颠覆中中原人

日期:2019-10-08编辑作者:公益

读史可以使人明智,鉴以往可以知未来。站在当今的历史节点上,100年前,当时的人们根本无法想象到如今繁荣的互联网会给人类的社会经济生活带来如此大的影响。分析现在是为了更好地预测未来,随着互联网的发展,科学技术的进步,当前中国农业正处在历史变革的进程中,新模式、新技术的应用已经产生或是正在酝酿。让我们来盘点一下可能彻底颠覆中国农业的十大新技术、新模式。

三分pk10全天计划,农业现代化“跑道”上的“跨栏者”——北京市农林科学院“青年科研突击队”速写 通讯员 蔡万涛本报记者 韩义雷 从遗传上看,水稻和玉米是二倍体,小麦是六倍体。上天早就决定了杂交小麦育种的复杂性。那么,科学家该怎样攻坚? 人类实现转基因技术已有30多年,讨论也从科学延伸到政治、经济、宗教甚至道德领域。在是与非的不间断论战中,科研工作者该做些什么? 农业年用水约3600亿立方米,缺口达300亿立方米以上;一公顷要用纯氮600公斤,而美国这一数字仅为150公斤。怎样做才能把水肥总量降下来,又不影响粮食增收? 一道道难题,摆在农业科学家眼前,成为农业现代化必须跨过的栏。在北京市农林科学院里,有一支“青年科研突击队”,正以自己的辛劳和智慧,尝试着去跨过这些栏。 张立平:分子机理研究的“麦田守望者” “全世界做杂交小麦育种已有60多年,一直没有真正成功。”北京杂交小麦工程技术研究中心张立平研究员说,“杂交小麦就像一个长达半世纪的梦,一直是我们追寻的目标。可喜的是,我国小麦光温敏雄性不育资源的发现和应用,为实现这个梦想点亮了明灯”。 雄性不育是植物界一种普遍存在的现象。“小麦为自花授粉作物,在配制杂交种子过程中,用雄性不育系作母本进行杂交种子生产,既可省去人工去雄的过程,又能降低成本、实现规模化种子生产。”她说,“在现代生物学快速发展时,我们在小麦光温敏雄性不育分子机理方面做了一些研究”。 从2003年开始,杂交小麦分子育种团队以研究小麦光温敏雄性不育机理、遗传模式、分子标记等为主,逐步开创了二系杂交小麦分子育种研究。 2010年,北京杂交小麦工程技术研究中心成立了分子育种系,包括遗传机理、转基因、DNA指纹、细胞工程和品质分析五个研究室。经过持续攻关,他们基本明确了BS型小麦光温敏雄性不育系遗传学研究规律,初步揭示了雄性不育的细胞学特征和雄蕊细胞骨架信号通路。 “杂交小麦育种就像‘千里有缘一线牵’,在万千品种中找到合适的配对并不容易。”她说,“我们将基于建成的农业部唯一一家小麦品种DNA指纹数据库和技术平台,进一步提高杂交小麦育种的成功率和选育效率。” 刘亚:转基因玉米的“储备大使” “肉、蛋、奶从哪里来?这些肯定离不开饲料。”玉米研究中心副研究员刘亚说,“不过,作为主要饲料原料来源的玉米,目前仍存在着一定的缺口。调查显示,到2020年,缺口大概有2000万吨。” 在他看来,按照常规技术,“缺口”很难补上,“未来二三十年,发展生物技术,包括转基因,是一个大方向”。 自转基因技术出现起,福音还是祸患的讨论就从未停止过。不过,他认为,争议可以继续,产品可以讨论,但科研不能停下。“我们要在科研上进行储备。这是不争的事实。比如,怎样让农作物更加抗旱、高产?” 他谈起了曾经参与的一项名为“抗旱转基因玉米新品种培育”的研究。“植物抗旱性是由多基因控制的复杂性状,常规育种难度较大,将促进根系发育和胁迫响应的抗旱基因同时导入玉米,通过多个抗旱基因的协同效应,可以有效提高植物的抗旱性”。 利用来自盐芥、柳枝稷、高粱等抗逆植物的抗旱关键基因,他的转基因研究团队已创制出一批抗旱转基因玉米新种质,其中一部分已进入中间试验阶段。经过多年多点抗旱性鉴定,部分转基因玉米材料已表现出一定的应用前景。 “转基因研究,对于选育优良的玉米新品种很有帮助。尽管用在田间地头还没有时间表,但我们在实验室里的研究不能放松。”他说。 刘松忠:果树“傻瓜化管理”的“科技园丁” “未来的果树要实现‘傻瓜化管理’。”林业果树研究所梨研究室主任刘松忠说,“这样就能解决当下果树产区面临的问题。” 他谈到了水和肥,“比如北京,一亩地用400—500方水,但政府明文规定上限是100方。用水量怎样才能减下来?农民过于依赖肥料,一公顷要用纯氮600公斤,但在美国这个数字是150公斤”。 在他看来,“水肥一体化”是解决之道,“国外的技术很成熟,但他们多是农场模式,而且土壤也不同。这些技术并不适用。” 针对我国北方主要果树产区土地条件差、土壤有机质低、化肥用量大、自然降水与果树需水不协调及施肥、灌水方法不合理等问题,他经过系统研究,发现了2/4根域灌溉常规水量的75%可有效确保树体正常生长;通过系统研究砂土、土壤有机肥不同改良水平和根域空间对苹果生长、生理特性的影响及其节水保肥效果,他着手解决果园有机肥施用方法不科学、用量不合理等问题。 “我们参与创建了集果园土壤局部有机肥改良、起垄覆盖黑色地膜和小沟适时交替灌溉为一体的农艺节水保肥技术体系。该技术操作简单、农民易掌握,与常灌溉相比,每年每亩节水160方以上,肥料利用率提高10%。”他说,该技术已在北京郊区和北方果树主产区大规模推广应用。 “‘傻瓜化管理’,没有15年—20年积累,不可能完成。我们要把科研进行到底。”他说。 责任编辑:赵宇恒

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多种多样的育种方式

随着基因组测序等多种技术实现突破, 基因组学、表型组学等多门“组学”及生物信息学得到迅猛发展, 作物育种理论和技术也发生了重大变革。以分子标记育种、转基因育种、分子设计育种为代表的现代作物分子育种技术逐渐成为了全世界作物育种的主流。

现代育种经历了一个漫长的发展过程,从最初的系统选育,到后来的杂交育种、杂交优势育种、诱变育种、分子标记辅助育种、转基因育种等。从20世纪60年代起,我国进入了现代多样化育种阶段,方法的创新呈现出快速发展态势,现在基本形成了以杂交育种方法为主,多种育种方法并存的局面。

转基因食品就是利用现代分子生物技术,将某些生物的基因转移到其他物种中去,改造生物的遗传物质,它与常规杂交育种有相似之处。杂交是将整条的基因链(染色体)转移,而基因转移是选取最有用的一小段基因转移。因此,转基因比杂交具有更高的选择性。到目前为止,还没有发现一例因为转基因导致的科学事件。

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杂交方法符合生物进化规则,杂交能否形成与物种的亲缘关系有关,在自然界动物大多都是以杂交方式繁殖后代,不是自体繁殖,这推动了生物界的进化。所以,中国基于安全的考虑基本上使用杂交。

育种的方法不光有转基因和杂交两种,还有航天育种、离子束辐射诱变育种、游离小孢子、脱毒快繁等生物技术育种方式。

微生物农业

2016年5月13日美国宣布启动“国家微生物组计划(National

Microbiome

Initiative,NMI)”,美国政府为此投入1.21亿美元的资金支持,比尔盖茨基金(BMGF)也为此设立1亿美元的专项基金,还有很多公益基金和高校为此投入数百万美元,总计在5亿美元。微生物组研究已经成为国际新一轮科技革命的“战略高地”。

在农业领域,生物可以修复土壤,恢复土壤活力,减少重金属污染,而且不会产生二次污染。微生物还可以净化水质,清除空气中有毒气体;在农作物生长方面:微生物可以促进农作物吸收营养物质,促进农作物的生长,提高农作物的免疫力。这些都不会像化学药剂和激素那样污染环境和农产品。在除草和杀虫方面:微生物除草剂、杀虫剂和杀菌剂都可以有效的除草、杀虫杀菌,而且不会对害虫的天敌产生威胁,不污染环境和农作物。在养殖业方面:微生物发酵可以把很多农业废料变成家畜的饲料,比如秸秆就经微生物发酵变成优质饲料,此技术改变了畜牧业耗粮的特征。在有机肥方面:微生物有机肥是有机肥的一大进步,比化肥、精致有机肥、农家肥等有着诸多优点。

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在农业领域,微生物的研究虽然还处在单体微生物的研究阶段,仅仅在这个阶段的研究成果已经在农业领域得到很好的应用。

生物防治技术

利用生物防治技术控制病、虫、草等对农作物的危害,是提高农作物品质、减少环境污染、实现农业可持续发展的有效途径。近几年,一大批活菌制剂、抗生素制剂、毒蛋白晶体制剂将陆续投放市场。同时,还有一些单位在从事植物类农药的研究,筛选出许多防病治虫的有效成分,将成为生物农药家族的新成员。另外,以破坏害虫代谢、神经系统来杀灭害虫的无毒信息素类农药研究,也已取得较大进展。

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智能节水灌溉

在水资源匮乏的中国,农业用水约占全国用水总量的62%,部分地区高达90%以上,农业为我国第一用水大户。所以大力发展农业智能高效节水灌溉,自然就成为我国缓解水资源供需矛盾的必然选择。主要包括农田太阳能节水灌溉系统、泵房自动化控制系统、农田自动化施肥喷药系统、气象监测系统、GIS地图信息化管理系统等的智能节水灌溉系统可根据地区、季节和植物生长周期,进行自动灌溉,使灌溉水利用系数由原来的40%提高到85%以上,同时节约传统灌溉的人力支出。系统结合现代水利灌溉、现代农业科技、物联网、云平台、大数据等关键技术,建立适合不同类型灌区的节水集成模式。

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农作物化控技术

使用特殊的化学物质调整改善植物的代谢活动,人为调控农作物的生长和发育进程,可达到获得更高产量和优良品质的目的。各类植物生长调节剂是化控技术的物化产品。近年来,化控技术迅速发展,各种目的的植物生长调节剂广泛应用于果树、蔬菜和小麦、水稻等大田作物,如壮丰安、喷施宝、芸薹素等,解决了许多诸如小麦倒伏、苹果大小年等农业技术难题。

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精准农业

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