2018年农业科技发展与启示

1．作物育种技术研发取得新进展

澳大利亚昆士兰大学和英国约翰·英尼斯中心合作开发出一种称之为“快速育种”的作物育种新技术。该技术通过设计全封闭的可控环境，使用优化的节能LED灯补充光源，采用22小时长时间光照，极大缩短了作物的生长周期，一年可培养小麦6代，而传统的温室培养只能做到2-3代。中国科学院遗传与生物发育学研究所利用水稻高产优质性状形成的理论基础与品种设计理念育成的标志性品种“中科804”在2018年9月举行的现场会上从3000亩示范片中脱颖而出，在产量、抗稻瘟病、抗倒伏等农艺性状方面均表现突出，实现了高产优质多抗水稻的高效培育。

2．作物病害抗性机理研究取得新突破

浙江大学联合英国纽卡斯尔大学和国内多家机构，首次揭示了5-羟色胺与水稻抗虫性之间的关系。5-羟色胺是一种能够让人的大脑产生愉悦感的化合物，研究发现害虫也喜欢5-羟色胺，当害虫侵食水稻时会导致5-羟色胺含量增加进而加剧为害。只要设法让5-羟色胺保持在低水平，水稻就更可能被害虫“嫌弃”。该发现为作物抗虫育种和制定病虫害防治策略提供了新思路。中国农业科学院植物保护研究所揭示了稻瘟菌致病性和水稻抗病性新机制，解析了水稻等单子叶植物特异的SD-1类受体激酶在抗稻瘟病过程中的调控机制,为进一步解析水稻的先天免疫分子机制奠定基础。

3．重要作物基因组解析取得重大进展

中国农业科学院作物科学研究所牵头，联合国际水稻研究所等全球16家单位共同完成了3010份亚洲栽培稻基因组研究，这是目前植物界最大的基因组测序工程。构建了全球首个接近完整的高质量亚洲栽培稻泛基因组。来自澳大利亚、美国、德国等20个国家73个研究机构的200多名科学家，历时13年绘制完成了完整的小麦基因组图谱。该研究以 “中国春”小麦遗传研究模式品种为材料，研究整合21条小麦染色体参考序列，获得10多万个基因的精确位置、超过400万个分子标记以及影响基因表达的序列信息。

4．作物功能基因研究取得重大突破

中国农业科学院联合国内其他机构在水稻首次发现了不遵循孟德尔遗传定律的自私基因，并发现籼稻和粳稻杂种不育受该自私基因位点qHMS7的控制。这一发现将为水稻杂交育种提供有力的理论和技术支撑，可以彻底解决籼粳杂交不育问题。中国科学院遗传与生物发育学研究所以携带“绿色革命”基因的矮化水稻为材料，发现了氮肥高效利用关键基因GRF4，该基因高表达可使作物品种在维持半矮秆、高产量性状的同时，氮利用效率明显提高。该成果为“少投入、多产出”的绿色高产高效农作物新品种培育提供新的基因资源。

5．基因组编辑技术取得突破性进展

美国得克萨斯大学利用CRISPR-Cas9技术首次在大型动物体内实现了大规模基因编辑：通过对患有杜氏肌营养不良症小狗的体细胞进行基因编辑，使其病症明显减轻，且无明显免疫排斥反应，该成果为大型农业动物的遗传改良提供新方法。美国索尔克生物学研究所开发出了以RNA为靶标的基因组编辑新工具CRISPR-CasRx，此前的CRISPR技术主要以DNA为靶标。与靶向RNA的其他技术相比，CasRx尺寸较小，很容易被包装到载体中，且效率较高、脱靶效应不明显。该新工具可为动植物育种提供通用技术平台。

6. 光合作用研究取得重大突破

英国帝国理工学院牵头的一个国际科研团队在生存于阴暗环境下的蓝藻体内发现一种新型光合作用。与已知的通过叶绿素-a利用可见光进行的光合作用不同，这些蓝藻是通过叶绿素-f利用近红外光进行光合作用。该发现不仅改变了人们对光合作用基本原理的认识，甚至还可能改写课本，在实践中有助于发现更好的作物改良方法。

1．美国农业部发布2018-2022财年战略目标

美国农业部于2018年1月发布了2018-2022财年七大战略目标，包括：确保农业部的计划高效、有效、富有诚信且专注于客户服务；最大限度提高农业生产者通过提供衣物和食品促进全球繁荣的能力；促进美国农产品生产和出口；促进乡村繁荣和经济发展；利用科技手段加强对私人土地的管理；提高国家森林系统土地的生产力和可持续利用能力；为美国民众提供安全、营养、稳定的食品供应。

2．美国国家科学院发布未来农业科技预测报告

美国国家科学院于2018年7月发布《至2030年推动食品与农业研究的科学突破》报告，指出未来十年有5项科学突破机遇将极大提高美国食品与农业研究能力，分别是跨学科研究与系统方法、传感技术、数据科学和农业食品信息学、基因组学和精准育种、微生物组研究。报告还提出了未来有潜力使食品和农业研究发生变革，且可能会在短期内取得进展的23个重要研究方向，主要分布在作物、畜牧业、食品科学与技术、土壤、水利用效率和生产力、数据科学、系统方法等七个方面。

3．英国发布涉农生物科学前瞻报告

英国生物技术与生物科学研究理事会（BBSRC）于2018年9月发布《英国生物科学前瞻》报告，制定了英国发展生物科学和应对粮食安全、清洁增长和健康老龄化挑战的路线图。报告提出可通过生物科学推进农业和食品可持续发展。如，通过研究和控制作物生理、成熟和采后腐败等基础生物过程，减少食物浪费；研究和利用基因组学和遗传多样性，开发下一代改良作物和养殖动物；利用微生物学基础知识，减少食物中的病原体和毒素；将生物科学和新型工程技术结合，开发数字化工具，支持精准农业和智能技术发展，改善农业决策等。

4．国际组织和智库提出变革未来粮食系统的关键技术

世界经济论坛和麦肯锡公司于2018年1月联合发布《技术创新对加速粮食系统转型的作用》报告，指出受第四次工业革命驱动的新兴技术为加速粮食系统转型提供了重大机遇，并提出到2030年有12项技术可加速粮食系统变革，即蛋白质替代技术、食品传感技术、营养遗传学技术、农业信息和市场及金融移动服务技术、农业保险大数据和深入分析技术、物联网技术、用于农产品食品溯源的区块链技术、精准农业技术、基因组编辑技术、微生物组学技术、作物保护和土壤微量营养素管理技术，以及离网可再生能源发电和电力存储技术。

5．欧洲将基因组编辑纳入转基因监管框架

欧洲法院于2018年7月裁定，将CRISPR等基因组编辑技术视为转基因技术，原则上要接受欧盟转基因相关法律的监管，该决定引起欧盟和世界主要研究组织强烈反对。反对者认为，基因组编辑技术不同于转基因技术，可在不插入外来DNA的情况下修改作物的基因组，将二者等同起来可能会对欧洲植物研究和农业带来致命打击，阻碍植物育种技术创新。但是欧洲法院认为，由于基因组编辑技术以天然不会发生的方法修改了生物的遗传物质，因此属于转基因生物。

1．重大研究进展聚焦农业科技热点研究方向

取得突破性进展的作物病害抗性机理研究、基因组研究、功能基因研究、光合作用研究等基础研究和基因组编辑技术、育种技术等技术研发都是当前农业科学和技术的热点研究方向，需要持续关注和布局。

2．跨领域研究重大突破将为农业发展带来新机遇

新型光合作用的发现和基因组编辑新工具的开发是基于生物学或医学研究而取得的突破，其在农业领域亦具有广阔应用前景，尤其是有助于农业动植物品种的改良。因此，需要加强关注跨学科领域的科技进展，并引入农业。

3．农业科技前瞻和预测受到重视

众多组织和机构纷纷发布农业科技预测报告，为其未来农业科技规划和计划奠定基础。建议我国也在制定农业科技发展规划前，组织相关专家开展科技前瞻和预测工作，以准确把握未来农业科技发展趋势、创新方向和关键技术等。