中科院張亞平:生物信息技術是農業發展雙引擎--科技--人民網
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中科院張亞平:生物信息技術是農業發展雙引擎

記者  余建斌

2012年04月23日08:45    來源:人民網-《人民日報》     手機看新聞

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  張亞平近影。

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  現代農業是以現代生物學和生物技術為支撐、以現代工業裝備為物質條件,以科技進步為主要推動力的新型農業。未來10年,我國食物和纖維需求總量將顯著增長,消費結構將發生根本變化。

  生物技術和信息技術是現代農業發展的引擎,推動著農業常規技術的效率革命和農業體系的創新升級,是農業科技的主體。

          

  生物、信息技術是農業科技主體

  ■以“組學”為基礎的生命科學將引領農業生物科技革命

  ■精准農業技術、農業智能裝備將會得到快速發展

  記者:中央一號文件提出:“實現農業持續穩定發展、長期確保農產品有效供給,根本出路在科技”。對此您如何理解?

  張亞平:我認為,發展現代農業,實現農業持續穩定發展,長期確保農產品有效供給是當前我國農業發展的戰略目標。現代農業是以現代生物學和生物技術為支撐、以現代工業裝備為物質條件,以科技進步為主要推動力的新型農業。未來10年,我國食物和纖維需求總量將顯著增長,消費結構將發生根本變化。生物技術和信息技術是現代農業發展的引擎,推動著農業常規技術的效率革命和農業體系的創新升級,是農業科技的主體。農業生物技術是農業科技領域的源頭性和戰略性高技術,將帶動整個農業科技的發展。

  當今農業面臨人口增加帶來的糧食需求壓力、自然資源的不可持續利用和氣候變化帶來的不穩定性等巨大壓力,需要重新思考農業科技及其在農業生產上的應用,即一方面利用先進生物技術來進一步提高農業動植物的經濟產量和獲得高附加值的農產品,建立整套清潔安全生產技術體系來保証食品的安全﹔另一方面提高作物本身對多變環境的適應能力,減少氣候極端變化對農業生產的影響,創制農業資源節約利用技術體系,提高作物對光能、水分以及氮磷鉀大量營養元素和鐵鋅硼銅等微量營養元素的利用率。

  記者:您能舉一些具體的例子嗎?

  張亞平:基因組學的進步帶動了生命科學的快速發展,進而對農業科學並將對農業生產帶來深刻而巨大的變化。基因組、蛋白質組、代謝組和表觀基因組等組學研究發展迅速,更多的農業動植物基因組序列被測定。我國已完成了多個重要農業動植物的全基因組測序,包括水稻、馬鈴薯、番茄、黃瓜、家蠶等。以“組學”為基礎的生命科學必將引領農業生物科技革命。

  以地理信息系統、遙感和全球衛星定位系統為核心的空間信息技術是生產力的重要因素,直接作用於農業生產、決策管理與產品流通等農業活動中,全面提高農業的總體水平。我國在精准農業方面的研究總體上處於研究和示范階段,總體上與發達國家仍有差距。但可以預見,隨著生命科學、信息科學、材料科學、環境科學、控制科學的不斷發展和在農業領域中的全面滲透,精准農業技術以及相關的現代農業生產裝備,特別是農業智能裝備將會得到快速發展。

  面臨全球共同挑戰,面對本土突出問題

  ■食品安全檢測評價體系不健全,缺乏危險性評估技術

  ■缺乏新的有自主知識產權的功能性食品

  ■農業科研投入仍然不足,競爭性項目投入比例偏大

  記者:在您看來,當前我國農業科技存在的主要問題是什麼?

  張亞平:未來我國農業科技發展不但面臨著全球農業所面臨的挑戰,還將面臨同我國國情緊密相關的一些突出問題。

  食物總量的持續增長和質量不斷提高的需求對農業科技發展提出更高要求。龐大的人口基數使我國將長期面對食物需求的巨大壓力,隨著國內農產品需求的增長,玉米、大豆、油料、食糖、奶制品等農產品自給率還將顯著下降。近年發生的食品安全問題,如添加“瘦肉精”、“蘇丹紅”和“三聚氰胺”等,不僅給百姓身體健康造成嚴重危害,還給出口貿易等造成嚴重損害。我國食品安全檢測評價體系還不健全,缺乏危險性評估技術,特別是缺乏進行清潔生產的源頭創新技術。嚴重影響農產品供應與質量、進而威脅糧食安全。

  飲食不均衡的健康隱患對農作物營養和多功能品種研究提出新的要求。由於生活方式和飲食習慣的改變,特別是蛋白質、澱粉和脂肪酸攝入過高﹔以及人體不能合成但必須從膳食中獲取的微量元素、纖維、維生素不足,出現了諸多 “能量過剩,營養失衡”問題和相關疾病如高血壓、高血脂、免疫力降低、冠狀動脈硬化等。靠單純藥物治療往往收不到滿意效果,而功能食品及食療可能成為預防這類疾病的重要手段。目前,低水平重復是我國功能性食品走向低迷的原因之一,我國缺乏新的有自主知識產權的功能性食品,對於農作物營養代謝研究以及多功能作物品種的開發提出了重大課題和挑戰。

  耕地、水資源及生態安全對農業新科技發展提出了更高的要求。城市化快速推進以及工業化和城市化將不斷佔用現有的有限耕地、並與有限的水資源形成激烈的競爭。我國后備耕地的開發潛力極其有限,未來農業發展面臨的耕地資源約束將日益嚴峻。水資源短缺對我國農業所形成的威脅將更為嚴峻。同時,土地資源不斷惡化,水污染問題日趨嚴重。要改變我國生態環境“局部改善、整體惡化”的基本格局,未來的生態用地還將繼續增加。

  農業現代化進程要求從科技來突破目前小規模生產方式的制約。我國農業現有的小規模生產已發展到了難以支撐農民增收的階段。我國農產品生產體系由2.4億小農戶組成,戶均耕地從上世紀80年代初約0.8公頃下降到2007年的不足0.6公頃,並且地塊有“細碎化”趨勢。農業兼業化、副業化和老年化趨勢日益突出。現代農業發展的需求對我國現有農業安全生產技術和小規模農業生產以及農戶分散經營都提出了巨大的挑戰。

  農業科研創新體系缺乏與其規模相匹配的領軍科技人才和優秀創新群體。農業科研體系的原始創新能力還在於基礎研究的發展,其深層次原因是對農業科技人才隊伍建設的重要性認識不夠,人才計劃投入不足﹔農業科研單位的體制和運行機制問題目前還沒有得到根本的改善。

  農業科研投入仍然不足,競爭性項目投入比例偏大,影響了重大研究成果的產出。農業科研投資雖顯著增加,但強度仍然很低,遠低於全國所有行業科研投資強度的平均數。我國目前農業科研投資僅相當於本世紀初發達國家投資強度的20%多。同時,農業科研投入的結構失衡,競爭性項目投入比例偏大。過度依賴競爭性的項目經費往往使研究院所和科研人員的研究方向隨研究課題的改變而改變,難以對其長期發展做出戰略性規劃,也難以形成長期的科研大協作。

  開展重大戰略性、前沿領域的自主創新

  ■開展以重要農作物基因組學為基礎的分子育種研究

  ■研發清潔生產與食品安全保障技術

  ■開展農業信息化與智能化科技研究

  記者:近年來科學院在農業科技方面有哪些研究成果和成果轉化的行之有效的做法?

  張亞平:科學院在農業科技方面大致有這樣一些特點和優勢:如在農業基礎生物學領域引領全國的研究方向,具有十分明顯的上游優勢﹔在植物基因工程、動物克隆等農業生物技術領域擁有國內較強的力量﹔在農業信息化新技術方面,具備較強的競爭優勢等。

  近年來,中科院整合科技力量,以前沿科學技術為基礎,通過頂層設計與綜合集成,創新機制,開展重大戰略性和前沿領域的自主創新與集成研究,解決制約我國農業生產中的科技難題,支撐和推動我國農業生產由傳統的自給自足形態向專業化的現代農業方式轉變。 

  中科院以解決關鍵的科學技術問題為牽引,組織重大科技創新活動,通過組織“耕地保育與持續現代農業示范工程”、“水稻、小麥重要農藝性狀的分子設計與新品種培育推廣”重大項目,建立創新團隊,組建分子育種技術網絡、綠色農業技術集成發展中心、中國新農村信息化研究中心等新的研究單元,完善人才隊伍、建立支撐平台,不斷提高科技創新能力。

  記者:貫徹中央一號文件,科學院會拿出什麼樣的有效舉措來?

  張亞平:中國科學院將從項目、人才和團隊等多個方面開展部署:

  開展以重要農作物基因組學為基礎的分子育種研究。以我國主要糧油作物為對象,深入開展基因組學和系統生物學研究,揭示重要農藝性狀形成的分子機制,克隆開發重要農藝性狀基因和分子標記並評價其育種應用價值﹔發掘我國重要農作物和畜禽水產動物特殊的種質資源,完善基因轉移和優異種質創新技術﹔結合傳統和現代育種技術,培育多基因轉移和多性狀改良品種,創制具有重大應用前景的動植物育種新材料,培育突破性新品種。

  研發清潔生產與食品安全保障技術。針對農產品生產全過程中有害物質的污染與殘留,研發系列如新型生物農藥、新型生物制劑等能夠解決食品安全重要關鍵問題的產品、技術和管理體系。建立適合我國農業發展的生物災害監測、預警、防控技術、環境修復與污染物消除技術、農產品污染物快速檢測等新技術和新方法,形成有效的農業食品安全技術保障支撐體系。

  開展資源節約型農業科技研究。研究水分、養分、人工輔助能源高效利用機制和途徑,採用科學的鹽鹼地快速改良措施,土壤肥力提升技術、高效生態農業技術等集成配套,在鹽鹼荒地、中低產田、高產田三個層次上構建健康的農田生態系統。研發耕地保育與替代技術、工程—生物—化學節水技術等,全面建立節地型農業、節水型農業和節肥節能型農業三大生產技術體系。

  開展食品的營養代謝組學研究和多功能農作物品種的研發。分析糧食和食品中的各種有效營養成分、有益活性化合物的含量與組成以及可能存在的污染因子,開展主要糧食的營養組學分析技術的研究。培育和創制營養保健功能性作物與植物新產品,開發具有自主知識產權的保健功能性作物新品種和衍生新產品。

  開展農業信息化與智能化科技研究。建設農業信息化共性網絡軟件支撐平台和服務“三農”的農業信息網絡系統﹔攻克信息採集重大關鍵技術,建設土壤、水資源、氣象等農業資源的數字化系統﹔農業生產過程管理精准化研究﹔開發適合不同生產和生態環境的農業機械、遙控直升機及重要智能化裝備、農業機械和系統原型,提升不同地域和類型的農業機械化裝備水平。

  加強農業科技人才隊伍建設。培養凝聚一流的農業科技創新人才,重點支持和培養一批具有發展潛力的中青年科技創新領軍人才,並建立動態調整機制。人才引進和人才培養向重點領域傾斜和優先配置。

  不斷完善農業科技考評體制。完善和健全人才考核、評價和晉升體系。考核評價指標要從單一重視論文向論文和實際貢獻並重,對於應用型研究人才以實際貢獻以及貢獻潛力為主。給從事農業應用研究的科研人員提供更好的發展空間,更合理的評價和晉升機制。

(責任編輯:馬麗)

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