“十二五”時期我國現代農業技術研究進展

“十二五”时期我国现代农业技术研究进展

“十二五”时期我国现代农业技术研究进展

“十二五”時期是我國進入增長速度換檔期、結構調整陣痛期和前期刺激政策消化期“三期疊加”的歷史時期,也是“新型工業化、信息化、新型城鎮化、農業現代化和綠色化”五化同步發展戰略的關鍵時期。新一輪全球科技革命和產業變革與我國加快轉變經濟發展方式形成歷史性交匯,對以科技創新為核心的全面創新提出了更高的要求。

農業是國民經濟的基礎,我國農業面臨著人均耕地少、農業結構不合理、產業化發展水平低、農業增產增收和農產品競爭壓力增強、食品安全和生態安全問題突出等挑戰。為解決我國“三農”問題,滿足新階段現代農業和農村經濟發展對農業高技術的重大需求,必須加大科技投入,提高農業科技水平,持續提高農業綜合生產能力,加快建設現代農業的步伐。在“十五”現代農業技術主題和相關專項的基礎上,“十一五”期間,科技部在863計劃中增設了現代農業技術領域(以下簡稱“863農業領域”)。“十二五”以來,863農業領域以自主創新為核心,堅持“突破前沿技術、創制重大產品、培育新興產業、引領現代農業”的基本思路,設立了植物分子設計與品種創制技術、動物分子與細胞工程育種技術、農業生物製劑創制技術、農業生物環境控制與修復技術、農林生物質高效轉化技術、數字農業技術與裝備、食品製造與安全技術7個主題,覆蓋了《綱要》規定的全部農業領域的前沿技術和9個優先主題。

1、“十二五”期間國家863計劃現代農業技術領域研究進展

在各級責任主體的共同努力下,通過近5年的組織實施,863農業領域在技術創新、新品種培育、新產品/裝備創制、人才培養、基地建設和企業培育等方面取得了一系列重要進展,攻克了一批前沿核心技術,創制了一批具有巨大市場應用價值的品種和產品,大幅度提升了我國農業高技術的自主創新能力與國際競爭力,為提高我國農業整體效益和資源利用率,實現農業的可持續發展,保障國家糧食安全、生態安全和食品安全提供了較好的高技術保障。具體進展如下:

1.1植物分子設計與品種創制亮點驚豔

圍繞單產提升、品質改良、抗逆廣適、提升種業國際競爭力等重大需求,863農業領域不斷突破了植物品種分子設計理論和關鍵技術,產量、品質、抗逆、養分水分高效利用等重要農藝性狀基因克隆與調控網絡解析取得持續進步,獲得一批自主關鍵新基因,攻克一批前沿高新技術,完善了現代分子育種技術體系,創制了一批有重大應用價值的育種新材料和新品種,提升了現代種業自主創新能力。比如,主要農作物強優勢雜交種育種技術國際領先,水稻和小麥等主要農作物功能基因組學研究繼續領跑世界,雜種優勢利用、分子育種、染色體工程、細胞工程和空間誘變技術體系不斷完善,繼續引領了我國農作物生物育種技術的源頭創新。“Y兩優900”、“國稻6號”、“吉單558”、“鄭麥366”、“中油雜11”等一批優質高產抗逆的超級稻、優質小麥、雜交玉米、抗蟲棉、雙低油菜等重大新品種創制和應用成效顯著,綠色超級稻、林果花草和重要蔬菜新品種選育進展良好,兩系法雜交水稻技術成為我國獨創並擁有完全知識產權的重大科技成果等。隨著我國主要農作物的分子育種技術日趨完善,主要作物分子育種研究與應用總體處於國際先進水平,其中水稻分子育種最為突出,引領著作物分子育種發展方向,育種實踐已產生顯著社會、經濟效益,支撐我國現代種業技術不斷升級。

1.2畜禽、水產養殖動物全基因組分子選育等方面取得重大進展

1.3農業生物製劑創制技術大幅提升,自主產品躋身國際市場

圍繞我國生物農藥、生物獸藥和綠色化藥等新產品創制和產業化中的重大問題,突破了藥物靶標發現、新藥分子設計、新藥物載體開發利用、藥物源頭微生物高通量篩選等一批前沿核心技術,創制了新型動物疫苗、生物獸藥、生物殺蟲劑、生物殺菌劑、生物調節劑、生物除草劑等一批新產品,整體提升了我國農業生物製劑發展水平。成功研製的新型綠色農藥躋身國際市場,甘藍夜蛾核型多角體病毒可感染32種以上鱗翅目害蟲,具有較高的殺蟲率;順硝烯氧橋雜環新菸鹼類殺蟲劑———環氧蟲啶的創制是國際上首個報道的具有高殺蟲活性的拮抗劑類小分子化合物。研製高效、廣譜、廉價、使用方便的新型細菌基因工程疫苗,為實現綠色、無公害養殖,為我國動物重大細菌性疾病的預防、控制和根除提供新的有效手段與途徑。動物疫病分子診斷技術研究與產品創制核心技術取得重大突破,重要畜禽病毒病和細菌病基因工程疫苗創制均取得突破性進展,首次篩選出免疫原性好、具有良好通用保護性的蛋白,研製出能同時預防豬鏈球菌病和副豬嗜血桿菌病的基因工程二聯亞單位疫苗;結核病、狂犬病、禽流感、小反芻獸疫等重大動物疫病抗原、重組牛IFN-γ及其單克隆抗體製備關鍵技術平臺建設取得重大進展。在動植物生物反應器方面,家蠶生物反應器和水稻生物反應器正加快開展重組蛋白產品臨床研究,血液因子動物生物反應器為產業化打好進一步的基礎。在農業微生態製劑與酶產品創制方面,在瑞氏木黴或畢赤酵母中表達了多種不同來源的內切纖維素酶基因、蛋白酶基因、脂肪酶基因和甘露聚糖酶基因;在降解菌株的分離和鑑定、農藥降解代謝途徑解析、農藥降解相關酶基因克隆與表達等方面都取得了很好的進展。

1.4農業生境過程控制與修復技術支撐農業生態保護、循環農業等發展

節水農業科技全面進步,建立了抗旱節水品種篩選技術,明確了作物生命需水控制過程,開發了系列產品;開發了農田水肥高效利用技術及產品,顯著提高了農田水肥利用效率;研製了低能耗精量控制灌溉技術與產品,初步形成了具有我國自主知識產權的低能耗噴微灌技術體系。立足於我國農業生物災害可持續治理亟待解決的前沿核心技術問題,研究並建立基於分子識別和分子調控的農林有害生物分子檢測和調控技術體系,形成並獲得一批農林有害生物分子檢測和調控的前沿技術、技術產品、發明專利和技術標準。建立了農藥、重金屬汙染物和新型汙染物高通量檢測及修復技術,提高我國農田重金屬汙染物檢測技術水平;建立了農田有機物汙染及退化控制與修復技術;建立了重要農林有害生物高通量分子檢測技術;開發了農林有害生物系列分子調控技術;初步構建了作物生境過程耦合與調控技術。在植物工廠控制技術方面取得突破,研製了節能光源和控制系統。農業生境汙染物的生物檢測技術檢測限達到國際農藥殘留檢測限量標準,顯著提高了我國快速準確檢測多種重金屬和農藥汙染物的技術水平,為保障我國糧食安全,保障農產品質量安全和生態安全,維護公眾健康提供高技術支撐和儲備,對於全面提升我國農林有害生物分子檢測和調控的整體水平,搶佔相關技術的戰略制高點具有重要意義。

1.5生物質轉化與煉製技術取得階段性突破

創新性的將能源植物育種、定向培育、新型生物燃料高效轉化以及技術集成與示範成功鏈接起來,研發了一系列生物質轉化、綜合利用技術和聯產聯供體系,為生物能源產業化奠定了基礎。獲得並已檢測抗逆柳枝稷轉基因株系30個,成功選育雜交芒草新品種多個,定向進化並獲得了2種嗜熱真菌熱穩定高活性纖維素酶基因工程菌;突破或改進了能源草製備生物燃氣、高活性纖維素酶復配技術和木質纖維素組合預處理、生物炭土壤改良、生物燃油乳化、生物燃油酚醛樹脂膠合板製備、微米燃料破碎、生物質固定床氣化等技術工藝10餘套,在實驗室和中試系統上貫通了木質纖維素水相製取生物航油技術路線,整體技術水平達到國際領先;搭建了能源草厭氧發酵、生物天然氣脫硫、脫碳的氣體淨化等試驗平臺、生物油降酸提質、生物油重質組分催化加氫脫氧製備液體烷烴固定床、生物燃油乳化燃料應用實驗的發動機等多套實驗裝置臺架。建成300立方米每天、500立方米每天能源草製備生物天然氣示範工程、生物燃油乳化及發動機燃燒試驗示範基地、10噸每天的生物燃油乳化燃料生產示範裝置、生物炭土壤改良和第二代生物炭施播機驗證基地、裝源容量200萬Ci(7.4×106Bq)的射線輻照處理裝置、搭建纖維素乙醇高溫發酵中試平臺、生物質連續熱解氣化中試裝置、5MW生物質固定氣化發電系統集成等9箇中試規模以上的示範工程或基地,開始建設300kg/h生物質裂解液化裝置建設和示範、玉米秸稈青貯儲存等2箇中試示範基地。

1.6先進農業裝備信息化、智能化、數字化造就現代精準農業

瞄準我國發展精準農業和提高農業智能裝備技術水平的巨大需求,以促進現代農業生產精準化、智能化,提高農業資源利用效率、實現糧食增產和農業增效為目標,研發形成了水田激光平地機、水稻施藥作業無人直升機、大型穀物聯合收割機等重要裝備,基本滿足水稻生產全產業鏈需要。研究規模化農場數字化管理與精準決策系統及實用化智能化精準作業技術裝備,研發出大型精準噴藥設備、變量配肥施肥設備和基於衛星定位的農機導航系統,性能指標均達國際先進水平。研製成功的激光控制土地精細平整成套設備,成本比國外同類產品降低30%以上。同步開溝起壟施肥水稻精量穴直播機和旱直播機系列機型,在國內20個省市推廣,與人工撒直播相比單位面積增產20%以上。構建了大田作物生產智能裝備技術及體系,突破了種子精細選別、育苗及移栽、栽插及播種、作物生長過程監測與種肥藥精量控制播施、收穫機械作業質量監測與高效收穫等技術,開發了高品質規模化制種、高質量秧苗規模化生產、精量播種與精細管理、高效低損收穫裝備,形成了三大糧食作物、瓜茄類蔬菜從播種、種植生長過程、保質採收的生產智能裝備體系;開發了規模化農場數字化管理與精準決策系統,構建了規模化農場、設施農業、果園、畜牧養殖和水產精準生產技術體系;研發出大型精準噴藥設備、變量配肥施肥設備和基於衛星定位的農機導航系統性能指標達到國際先進水平,解決了具有自主知識產權的自動導航系統核心技術問題並降低了系統的成本。針對設施農業、蔬菜果品、畜禽水產、森林草原等進行了密集創新,形成了設施農業智能化監測控制技術及裝備體系、果園精準化生產技術及裝備體系、大規模水產養殖精準生產技術及裝備體系、數字化森林資源監測關鍵技術及裝備體系等,並開發了農業物聯網體系架構和應用服務支撐平臺,實現了各品類生產、加工、物流全產業鏈的精準優化與裝備提升,為保障我國糧食安全、促進現代農業可持續發展提供高技術和智能裝備支撐。

1.7食品製造與安全技術自主創新成效顯著

針對食品加工過程中的品質劣變嚴重、安全問題時有發生、關鍵裝備滯後、能耗水耗高等核心問題,在食品工程化技術與裝備、傳統發酵乳製品微生物資源開發與產業化、食品新酶創制、低值蛋白資源開發、食品安全檢測、真偽鑑別、綠色食品儲運物流等方面攻克了一批前沿、核心技術,取得了重要進展,食品工程化技術與裝備和傳統發酵乳製品微生物資源開發與產業化關鍵技術取得標誌性成果。開展了乳酸菌多樣性及生態分析,建立了功能性益生菌和乳品工業用乳酸菌等優良食品微生物菌種資源庫,形成菌種資源儲備並建成菌種資源平臺;重要食品酶微生物發酵生產與高效製備關鍵技術取得新成果,選育出可高效分泌外源蛋白的地衣芽孢桿菌宿主細胞,系統地構建出適合澱粉酶高效表達的芽孢桿菌系列載體,結合解澱粉芽孢桿菌及乳酸克魯維酵母等表達體系,填補了國內空白,打破了依賴進口的局面;低脂蛋白資源生物轉化及精製關鍵技術取得重要成果,首創了多模式超聲輔助提取、酶解、發酵、漸稀補料酶膜耦合反應等多項關鍵技術,創制出了系列化多模式超聲波裝備;糧食和食品中主要真菌毒素精準檢測技術獲得突破,研究開發了真菌毒素的特異性分離富集材料,建立簡單易行的成套前處理技術;綠色智能農產品供應鏈核心技術取得了重要突破,設計了可通用於冷藏車廂裝配式蓄冷牆、產品堆垛和包裝箱等不同層面的基本單元蓄冷板。

2、“十二五”期間國家863計劃現代農業技術領域取得的重大標誌性成果

2.1強優勢雜交育種兩系法雜交水稻不斷創世界紀錄

在前三期超級稻育種成果基礎上,兩系法雜交水稻技術創新取得突破並實現規模化應用。通過進一步塑造理想株型和擴大利用秈粳亞種間雜種優勢成功培育了半高稈超級稻新品種,具有高冠層、矮穗層、特大穗、高生物學產量、杆粗、莖稈堅韌等特點的“Y兩優900”。2014年,兩系雜交種“Y兩優900”百畝示範田畝產達1026.70公斤(15400公斤/公頃),首次實現畝產過噸的超級雜交水稻第四期攻關目標,再創世界雜交水稻較大面積單產的最高紀錄,標誌著我國雜交水稻育種技術再上新臺階。這是繼三系法雜交水稻技術研究成功後,我國農業科技領域又一偉大創新,豐富和發展了作物遺傳育種學理論,為現代作物遺傳育種學科的發展作出了重大貢獻。它確保了我國雜交水稻技術研究繼續保持世界領先地位,引領了全球水稻雜種優勢利用的發展方向。該技術已成為我國獨創並擁有完全知識產權的成果,獲得2013年度國家科技進步特等獎,被列為國家對外援助的重要技術項目。

以袁隆平為代表的我國科學家在水稻、玉米、油菜等主要農作物雜種優勢利用方面取得了舉世矚目的成就。突破作物傳統雜種優勢利用遺傳基礎狹窄的技術瓶頸,創造出一批擁有自主知識產權的突破性水稻、棉花、玉米、油菜、大豆、小麥強優勢雜交種,增產幅度高達30%,且抗性優異,使我國農作物強優勢雜交種育種整體技術水平國際領先,為世界糧食安全和農產品有效供給作出新的重大貢獻。

2.2水稻功能基因組研究繼續保持全方位國際領先的學術地位

水稻功能基因組的研究成果已經成為我國植物生命科學研究的標誌性成果,並且開始在世界舞臺上發揮引領作用。“十二五”期間我國成功克隆了水稻多個產量、品質、抗逆和生長髮育相關功能基因,相繼在《Nature》、《Science》等國際頂尖學術刊物上發表了60多篇具有重大理論意義的權威期刊文章,佔全世界影響因子大於9的刊物上相關論文的1/3,在國內外引起全球矚目的廣泛影響和關注,體現了我國水稻功能基因組研究的迅猛發展態勢。相關研究成果揭示了水稻秈粳雜種育性調控的分子機制;發現獨角金內酯信號轉導機制,提出植物分枝進化調控新模式;解析稻米堊白率基因、粒寬基因、粒長及每穗粒數基因、光敏不育基因、抽穗期和幼穗發育基因形成的分子機制,豐富了水稻生理、品質遺傳改良理論基礎。在水稻功能基因組學研究國際領先的創新驅動下,多個基因已被直接用於水稻品種遺傳改良和品種分子設計,我國開始探索水稻全基因組選擇育種技術。“少打農藥、少施化肥、節水抗旱、優質高產”的綠色超級稻等新型超級水稻品種的培育和應用,將有助於從根本上緩解我國糧食生產的巨大需求與資源短缺、生態環境惡化的矛盾,保障我國農業持續高效發展。

2.3小麥基因組研究構建了世界上第一個框架圖

在水稻和玉米基因組被破解多年後,三大糧食作物中最複雜、最困難的小麥基因組繪製工作有了突破性進展。我國在國際上率先完成了小麥A基因組的供體———烏拉爾圖小麥,和小麥D基因組供體———粗山羊草基因組草圖的繪製,結束了小麥沒有全基因組序列的歷史,標誌著我國小麥基因組研究已處於國際領先水平。與其他作物相比,六倍體的小麥具有適應性最強、加工食品種類最多、基因組最大(是水稻基因組的40倍、人類基因組的5.5倍)等特點。在進化過程中由於大量反轉座子重複序列在基因間的插入,導致小麥A和D基因組的劇烈擴增,其抗病相關基因、抗非生物應激反應的基因數量都發生了顯著擴張,大大增強了其抗病性、抗逆性與適應性。這些研究為小麥重要農藝性狀基因的克隆、基因組選擇和分子育種奠定了基礎,也為小麥分子染色體工程研究提供了強有力的技術支撐。從而可大規模創制小麥育種新材料和新品種,拓寬小麥育種的遺傳基礎,培育應用前景廣闊的新品種,促進小麥科學進入一個新的發展時期,為保障國家糧食安全和應對全球性氣候異常變化做出重大貢獻。

2.4高效瘦肉型豬新配套系培育與產業化應用成效卓著

研發了一批豬重要功能基因及分子標記,研製了我國第一張檢測豬功能基因表達的cDNA芯片,率先揭示了豬生長、肉質、繁殖等性狀形成的分子機理,發現了多個具有重要育種價值的功能基因,並對其進行了結構分析和功能驗證,奠定了瘦肉率、產仔數等性狀改良的理論基礎。通過皮特蘭等種質資源創新,創建了四系法種豬育種關鍵技術,解決了種豬性能測定、多點遠程大數據管理、多性狀和多品系遺傳評估與平衡育種及多系雜交產品整齊度等問題,達到國際領先水平。首次培育了“華農溫氏I號豬配套系”和“中育豬配套系”2個通過國家審定的四系雜交的高效瘦肉型種豬新配套系,包括8個雙父本和雙母本專門化品系和2個配套系,肉豬飼料轉化率和日增重分別達2.49∶1/2.31∶1和928克/1035克,生產性能和適應性具有突出優勢,達到國際領先水平。該成果大規模產業化應用成效極其顯著,近3年出欄種豬145.5萬頭、商品豬3543.8萬頭,為全國26個省份450多家企業提供了優質種源,新的皮特蘭種豬品系佔全國使用量的80%。高效瘦肉型豬新配套系培育與產業化應用為我國養豬業源頭國際競爭和健康發展提供了有力的品種和技術支撐。

2.5海洋貝類基因組圖譜繪製與全基因組選育技術跨越發展

與脊椎動物不同,海洋無脊椎動物基因組雜合度高,重複序列較多,使測序和拼接技術面臨很大挑戰,國際上鮮有成功案例。我國創新性地設計出分級測序組裝技術,繪製完成長牡蠣和櫛孔扇貝全基因組框架圖,篩查到與重要性狀相關的基因或信號通路,填補了冠輪動物基因組學研究國際空白。相關成果發表於《Nature》上,這是我國海洋水產經濟生物相關研究成果第一次登頂該雜誌。研究建立了海洋生物(非模式生物)的高通量、低成本全基因組SNP分子標記篩查和分型技術(2b-RAD),開發了無需參照基因組的SNP精準分型新算法(iML),突破了以往模式生物大多依賴已知基因組信息和昂貴芯片技術的瓶頸,分型準確率比目前國際水平提升達20%以上,解決了海洋生物缺乏基因組信息無法精準分型的難題。這些技術突破為非模式生物全基因組範圍內解析遺傳變異與性狀關係提供了核心技術手段,為大規模開發水生生物分子標記、進行全基因組遺傳變異與性狀的關聯分析(genome-wideassociationstudy,GWAS)、構建高精度遺傳圖譜奠定了堅實基礎,使全基因組選擇育種成為可能,標誌著我國的海洋分子育種方法學研究已躍居國際前沿。建立了國際上首個貝類全基因組選擇育種分析評估系統,研發了全基因組基因型效應評估算法;應用開發的分子育種技術,成功培育了兩個國家審定貝類新品種。其中,“蓬萊紅2號”兩齡貝較普通生產用種增產53.5%,是國內外第一個採用全基因組選擇育種技術育成的良種,在山東推廣創收達4700餘萬元;“海大1號”15月齡平均殼高較普通商品苗種養殖提高16.2%,總溼重提高24.6%,出肉率提高18.7%,在山東、遼寧等地中試,平均每畝增產24.6%,課題執行期內新增產值1700多萬元。

2.6魚基因組研究與應用跨入世界先進行列

採集了全球10個代表性鯉魚品系和野生種群的樣本,挖掘獲取了18949596個單核苷酸多態性位點和1694102個插入/缺失突變位點,首次繪製了全球鯉魚單鹼基分辨率的全基因組遺傳變異圖譜,覆蓋約為16.9億鹼基,包含52610個功能基因,功能基因數目為大多數硬骨魚類基因數目的兩倍,是國際上首個完成全面解析的異源四倍體硬骨魚類基因組圖譜。完成了大黃魚、半滑舌鰨雌、雄魚高深度全基因組測序、組裝和分析,構建了高密度微衛星遺傳連鎖圖譜;成功繪製了國際上首個比目魚基因組框架圖;推演了脊椎動物進化歷程,驗證了硬骨魚類特有的第三次全基因組複製過程以及硬骨魚類祖先歷經的8次染色體重排事件,發現半滑舌鰨特異的3次染色體融合進化事件,為半滑舌鰨基因起源、數量變化以及進化趨勢提供了理論依據。半滑舌鰨基因組框架圖的繪製是國際上破譯的首個比目魚基因組,同時也是我國主導完成的第一個魚類基因組圖譜,引領我國魚類基因組邁入國際前沿;半滑舌鰨基因組的解析首次深入揭示了表觀遺傳與脊椎動物性別決定的作用,表明我國在魚類性別決定和分化領域研究進入了國際前沿。

2.7環氧蟲啶新型綠色農藥成功躋身國際市場

2.8動植物生物反應器領域實現了重大突破

以水稻種子為載體,建立了種子生物反應器高效表達重組人血清白蛋白技術、純化工藝、質量標準及質量保障體系,可提純得到含量高於99.99%的植物源重組人血清白蛋白,達到國際領先水平。植物源重組人血清白蛋白不僅可以滿足市場缺口,而且成本低、安全可靠、無病源菌汙染,解決了國際上植物生物反應器的表達量低、純化工藝複雜和規模化生產三大技術難題。每畝轉基因水稻可提純1.5公斤(22.5公斤/公頃)人血清白蛋白,國際市場售價是400元/克,因此一畝稻田可產生60萬元(90萬元/公頃)的效益。該技術標誌著我國植物生物反應器進入國際領先行列,將產生巨大的經濟效益,形成一個戰略性新興產業,對我國的醫藥生產方式產生革命性影響。同時,解決我國的人血清白蛋白短缺狀況,提高我國人民對醫藥的需求,滿足我國人血清白蛋白的戰略需求,緩解我國血漿供應緊張局面。

利用奶牛乳腺生物反應器生產人乳鐵蛋白、人乳乳清蛋白等表達量達到國際領先水平,表達量是人母乳成分的2倍以上;人抗CD20抗體奶牛乳腺生物反應器表達量屬國際首創和最高表達水平。目前,重組人乳鐵蛋白轉基因奶牛正在申報轉基因生物安全證書;重組人乳清白蛋白轉基因奶牛已進入生物安全生產性試驗階段;重組人抗CD20單抗已進入轉基因生物安全環境釋放階段,正準備申報進入生產性試驗階段。

2.9自主生物質水相催化合成生物航空燃油達到國際標準

2.10大型超高壓食品加工技術打破國外技術裝備壟斷

首次突破超高壓快開式雙堵頭密封、低壓系統與高壓系統流量匹配、新型增壓器結構優化設計等核心技術,研製出多層高強度鋼板複合結構承壓框架,繼200升和300升超高壓設備研製成功後又開發出高壓釜單體容量350升、最大工作壓力600MPa、處理量達1.5t/h的大型超高壓裝備,達到國際領先水平。我國高壓食品加工技術與裝備連續取得重大突破,表明我國食品超高壓加工技術的飛速發展,極大促進了我國食品非熱加工技術的發展。目前部分設備已批量出口美國、歐洲、韓國和臺灣地區,打破了美國、西班牙和日本等發達國家近20年的技術封鎖和裝備壟斷,標誌著我國食品超高壓加工技術與裝備研究開發能力整體步入世界先進行列,引領我國食品工業向綠色高效、節能減排的可持續方向發展。

2.11功能性益生菌高效生產關鍵技術與應用突飛猛進

2.12食品中有害物質可視化快速檢測技術改寫歷史

對小分子化合物抗體特異性機理進行了研究分析,發現抗體功能結構域氨基酸殘基與半抗原分子間的靜電耦合度是影響抗體特異性的關鍵因素,提出半抗原對抗體特異性的決定機理,在理論上解決了提供食品中小分子有害物免疫抗體特異性的瓶頸問題,為小分子化學危害因子高特異性抗體制備奠定了理論基礎;通過對化學危害物免疫可視化和理化可視化機理研究,研發了具有自主知識產權的高質量半抗原定向合成和小分子抗體規模化製備技術、多抗體共包被多殘留檢測技術、試紙條定區域循跡掃描塗布技術、穩定色差梯度顯色技術等化學危害物可視化快速檢測的4項核心技術,完成了加工食品中無單增李斯特、金葡菌、沙門氏菌菌等常見致病菌的拉曼光譜檢測方法研究,建立六種常見致病菌的多元拉曼光譜檢測技術和單增李斯特、金葡菌等單菌檢測技術,開發了組胺、生物毒素及雜環胺等12種有害物的SPR、懸浮芯片及壓電傳感等檢測技術,靈敏度均可達到ng級,形成了生物毒素、組胺、雜環胺等加工食品中常見有害物的可視化檢測產品。突破了可視化檢測的4大共性技術,解決了多抗體共包被、試紙條定區域循跡掃描塗布技術、多色階穩定色差梯度顯色等有害物多元識別的關鍵核心技術,研製了20餘種危害因子可視化快速檢測產品,檢測效率平均提高200%、檢測成本只有常規儀器方法的20%,其中多抗體共包被免疫多殘留等檢測試劑盒屬於原始創新產品,部分產品還出口到澳大利亞和越南等國家,改寫了我國食品安全免疫檢測產品沒有出口的歷史。已廣泛應用於食品生產、流通、監管等2000多家單位,在重大活動食品安全保障和應對食品安全突發事件及技術性貿易壁壘中發揮了重要作用,極大地推動我國食品安全檢測技術和便攜設備的升級與發展,為食品產業的可持續發展、國民健康和生命安全提供了有力的技術保障。

2.13大型聯合收割機智能化技術進一步升級

大型聯合收割機智能化技術研發突破了北斗衛星導航技術在聯合收割機上的應用技術,以及CAN總線、在線測產等聯合收割機智能化技術,通過智能化技術應用,解決了大喂入量穀物聯合收割機脫粒清選難題,應用創制了10公斤/秒大喂入量智能穀物聯合收割機,是我國自主研發的最大喂入量、智能化程度最高的聯合收割機,可以實現自動駕駛、故障自動檢測與預警、損失監測、作業性能調控、在線測產等功能,與世界主流技術平齊,可以打破國外技術壟斷,技術輻射擴散將為數百萬臺在用聯合收割機升級提供技術支撐,推動農業裝備產業升級。

2.14雜交稻精密育插秧與芽谷精量穴直播技術及裝備邁上新臺階

雜交稻精密育秧、插秧與芽谷精量穴直播技術及裝備研究融合農機農藝,是水稻精細化種植的方向。研製的水稻育秧精密播種生產線有效地解決雜交稻低播量播種均勻技術難題,整機功能齊全、生產率高,作業效果好;研製的缽體毯狀苗精準插秧機縱橫向供秧準確,保證每穴秧苗數量準確,增產潛力好;研製的水稻精量穴直播機,適用於雜交稻低播量精密播種、具有同步施肥功能,省種、省肥、增產效果好;三種機具的總體技術已達國際先進水平,且已在國內20餘個省市推廣,與人工操作相比每畝增產20%以上。

2.15膜下滴灌節水水稻高產技術示範獲得成功

通過對水稻滴灌種植模式、施肥水平以及植株氮、磷、鉀、鋅、錳含量的精確測量,明確了水稻滴灌對水稻分櫱和水肥利用效率的影響,開發了一套以水稻良種化、施肥精準化、栽培科學化、生產機械化為特徵的水稻滴灌高產高效生產關鍵技術,構建了作物節水型種植制度決策技術與平臺,及華北地區節水高效種植模式等多套農業高效用水技術體系。研發了50個(件)抗旱節水材料、製劑等農業高效用水產品和設備。制定了8項作物高效用水與精量灌溉技術標準與規程。獲國家發明專利66項,獲實用新型專利25項。據有關部門測定結果顯示,20畝膜下滴灌水稻高產高效栽培技術示範基地畝產達836.9公斤。採用膜下滴灌水稻栽培技術,可提高土地利用率10%,節肥15%,節水60%以上,降低投入成本,每畝地經濟效益在2000元以上。該技術已推廣到新疆水稻種植區及江蘇、寧夏、黑龍江等地。

3、“十二五”期間國家863計劃現代農業技術領域的實施和管理經驗

按照國家863計劃管理辦法的相關規定,結合農口科技計劃改革試點工作,863農業領域進行了有益嘗試,積累了豐富的組織實施和管理經驗,主要體現在以下幾個方面:

3.1強化計劃定位,優化頂層設計

一是瞄準多學科交叉的農業高技術前沿,搶佔戰略制高點。始終瞄準世界農業高技術發展前沿,圍繞國家重大需求,高起點規劃、超前部署我國農業高技術發展,把具有戰略性、前沿性、前瞻性的農業高技術方向作為突破口,實現了部分領域的突破和趕超。

二是攻克核心關鍵技術,引領農業高新技術產業發展。根據農業高技術產業和新興產業培育的特點,抓準產業發展的關鍵環節,著力攻克核心關鍵技術和打造產業鏈,研發了一批具有自主知識產權的高技術產品,部分關鍵技術突破了國際封鎖和壟斷,為培育和發展新興產業奠定了堅實的技術基礎。

三是面向國家重大需求,緊扣經濟社會發展主線。圍繞我國工業化、信息化、城鎮化、農業現代化的快速發展,面向糧食安全、食品安全、生態安全和農民增收的國家重點需求推進農業高技術的研發和應用,為改造提升傳統產業水平和改善民生做出了重要貢獻。將項目研究與地方經濟建設相結合,尤其是示範基地的建設方案和研究的主要內容必須緊密結合示範區的具體特點和實際情況,作到合理、高效、實用、便於群眾掌握和利用,能夠切實帶來較大的經濟效益,保證農戶積極參與各類技術的示範推廣。

3.2創新管理運行模式,構建科學高效管理體系

一是合理高效的管理體系。堅持“公平、公正、實效”的原則,不斷探索、與時俱進,構建了決策、諮詢、執行、監督相互獨立、相互協調的科學管理體系,形成了從指南編制到受理、審理、監理到驗收全過程全方位、多角度的全鏈條、一體化項目管理流程,實現了專業化管理,保證了項目的執行效率和預期目標實現。

二是全生命週期的精細管理過程。本領域在組織實施過程中,全方位地服務於項目課題承擔單位、服務於專家。不僅要進行事前、事中和事後評估,而且要從項目課題質量、進度管理、風險控制等方面進行全面管理,根據實施情況動態監測其是否偏離正確軌道,從而及時提出建議,實現了科研項目課題的全生命週期管理。

三是強大的專家力量。專家隊伍是863計劃管理的重要支持力量,863管理中充分發揮多層級的合理專家隊伍作用。本領域建立了政府決策和專家諮詢相結合的管理機制,成功激發了專家參加科技計劃管理的積極性,進一步提高了決策的科學化和民主化水平。遴選一批國內外學術造詣深、學術思想活躍、對本領域研究現狀和國際前沿把握準確的專家,作為主題專家,充分發揮他們在頂層設計、組織管理和監督檢查中的重要作用,保障計劃實施的科學性。所有主題項目均設立了項目牽頭專家,所有重大項目都成立了項目專家組,把握項目總體進展以及項目內課題間的任務協調。聘請項目專員,全面瞭解項目研究進展和組織管理情況,把握項目最新進展,協助開展績效管理實施情況檢查等。充分利用同行專家,為領域發展和決策諮詢提供科學依據和諮詢建議。

3.3突出產學研協同創新,引導科技孵化與技術轉移

強化與對口行業部門的聯繫與協調,把基礎研究與解決生產問題緊密結合起來,開展廣泛的合作研究工作。在地方和企業的參與下,為產學研優勢集成開拓新路徑,確保科研成果及時有效的應用和轉化。採取企業、科研院所和大專院校產學研緊密結合的模式,促進實現科研與生產的無縫對接,加速科研成果轉化為現實生產力。在政府引導下,實行“開放、流動、競爭、協作”的運行機制,鼓勵優勢明顯的科研機構組成產學研聯盟,強調研究內容、目標和任務與市場相結合,使科學研究更加符合實踐和市場需求,併為產業化鋪平道路。

3.4嚴格經費管理,科學規範經費支出

貫徹中央、科技部、財政部等部門對於科研經費使用的具體規定,嚴格863計劃現代農業技術領域科研經費的分配和使用,結合863計劃的中期檢查等過程管理環節,充分做好科研經費使用規定的宣貫工作,督促相關單位重視科研經費的合理使用,在管理過程中與財務專家一起嚴格把關財務執行等情況。

3.5注重人才培養,造就高素質創新人才

始終把培養高素質、高水平的科技人才隊伍作為一項戰略性任務,堅持在創新實踐中發現人才,在創新活動中培育人才,通過優化創新環境吸引人才,豐富了我國發展農業高技術的科技人才儲備,提升了我國農業高技術的自主創新能力。

4、農業科技創新發展建議

為深化科技體制改革,加快實施創新驅動發展戰略,2014年底國務院出臺了《關於深化中央財政科技計劃(專項、基金等)管理改革方案》(國發[2014]64號),將中央各部門管理的科技計劃(專項、基金等)整合形成五類科技計劃(專項、基金等),從基礎前沿、重大共性關鍵技術到應用示範進行全鏈條創新設計,圍繞產業鏈部署創新鏈,圍繞創新鏈完善資金鍊,一體化組織實施。2017年,經過三年的改革過渡期,不再保留優化整合之前的科技計劃(專項、基金等)經費渠道。

按照新的改革精神,為做好新形勢下農業前沿技術研發工作,提出如下建議:

4.1始終高度重視農業前沿技術研發工作

農業前沿技術研究是農業科技創新的源頭和戰略制高點。“十三五”開局之際,要按照新的科技計劃體系進一步強化農業前沿技術研發的頂層設計工作,優化有關財政科技計劃資源配置,在重點研發計劃等專項項目的設計配置中保證一定比例的投入穩定支持前沿技術的研究與開發,把“前沿性、前瞻性、戰略性”的863計劃定位和“公正、創新、求實、協作、獻身”的“863精神”傳承融入到新的重點研發計劃中,搶佔我國農業高技術戰略高地。

4.2著力推進科研成果的轉化和商業化

繼續做好2017年前結題的863在研項目的同時,梳理各項目課題的重大成果,推進示範應用,總結各主題進展成效,為863計劃農業領域交上滿意的答卷,畫上圓滿的句號。一方面加強宣傳擴大863計劃成果的影響力,另一方面通過多種手段促進科研成果與市場和需求的對接,實現科研創新鏈的有效延長。

4.3始終把培養高素質科技人才隊伍作為一項戰略性任務

堅持在創新實踐中發現人才,在創新活動中培育人才,通過優化創新環境吸引人才,豐富我國發展農業高技術的科技人才儲備,提升我國農業高技術的自主創新能力。

4.4充分發揮專家隊伍的重要作用

863計劃管理充分發揮了多層級的專家隊伍作用,證明了專家隊伍是863計劃管理的重要支持力量。在新的國家科技計劃體系中,應充分考慮專家隊伍的作用,繼續通過組織諮詢、論證、監督、評估等方式,藉助專家的力量提高科技管理的專業化水平。

4.5保持國際合作交流的暢通

科研工作不能閉門造車,暢通的國際交流便於瞭解國際科研的最新進展,拓展國際視野。新時期在“一帶一路”戰略的引領下,利用全球科技成果和資源紮實推進“十三五”農業科技相關研究。

5結語

“十二五”期間,863農業領域重點發展以農業生物技術、農業信息技術、農業資源節約與生態技術、農業先進製造技術為核心的農業前沿技術和高新技術,加強原始創新和集成創新,在農業產業鏈的主要環節如動植物功能基因研究、動植物分子育種、數字農業、農業智能化裝備、現代食品生物工程、海水養殖、重大動物疫病防控和農業資源高效轉化利用等方獲得一批先進技術和新產品,在農業高技術重點領域和前沿交叉領域取得重要突破,為重點解決事關國家糧食安全、食品安全和生態安全的戰略性、前沿性、前瞻性技術問題,顯著提升我國農業高技術的創新能力和水平,掌握未來國際競爭主動權,培育戰略性新興產業和引領我國現代農業又好又快發展,提供了有力的高技術保障。此外,培育了一大批植物及動物等優質新品種,積累了眾多重要的育種新材料,不僅充分展現了現代農業科學的前沿,又體現了生產實踐的深厚基礎,是科學技術“頂天立地”的良好註釋。“十二五”863現代農業領域,為“十三五”啟動的“重點研發計劃”項目提供了前期儲備,為我國實現農業全鏈條發展,推動農業自主創新夯實了基礎。


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