科技前沿
2010-04-17
科技引领水稻育种创奇迹
大约7000年前,人类就已经完全掌握了水稻的种植技术,并把稻米作为食粮搬上餐桌。如今,高新技术正在被广泛应用于水稻育种,各类水稻优良品种层出不穷,不断造福人类。据报道,孟加拉国科学家已成功培育出3种能够抵御洪水袭击的水稻新品种,其中一种正在农田试种并取得了良好的效果。总部位于菲律宾的国际水稻研究所也宣布,已接近完成能耐寒的新稻种的研发。
据中国水稻研究所副研究员李春生介绍,在现代水稻育种史上,20世纪50年代末至60年代初的水稻品种矮秆化和70年代的杂交水稻三系配套是两个重要里程碑。这两次重大突破为水稻改良奠定了基础。目前,常规水稻育种已经达到顶峰。世界各国尤其是发达国家非常重视基因技术在作物育种方面的应用,大型种业企业都竞相开展转基因育种研究。
“民以食为天,农以种为先”。为了达到增产的目的,利用水稻亚种间杂交优势培育超高产品种是现阶段主攻方向。中国的杂交水稻是高产育种的代表。但是,水稻产量除了与品种的内在基因有关外,还受地理环境、气候及病虫害等因素影响。现代水稻育种目标呈现多元化。除了高产育种外,还有抗病虫育种、抗旱育种、抗涝育种、耐盐育种、品质改良和功能稻育种等。
病虫害是水稻减产的重要原因,为解决这一问题,通过转入有效基因来控制水稻病虫害是研究方向之一。国际水稻研究所已通过分子标记辅助选择将4种不同抗稻瘟病基因累加到同一水稻品种,获得了广谱抗稻瘟病材料。美国研究人员发现一种酵母信息素可以阻止稻瘟病菌感染水稻植株。通过基因工程技术将能够培育出含信息素的植株,并推广应用。美国康乃尔大学研究人员则从马铃薯中分离出一种基因,这种基因能诱导水稻产生干扰害虫消化过程的蛋白,进而抑制害虫的食欲,降低虫害损失。这一成果为开发新型抗虫转基因水稻奠定了基础。预计,数年后转基因抗虫害的水稻新品种将可以推广应用,这不仅有助于增加水稻的产量,也可减少农药的使用,改善农田生态环境。
云南农大教授成功繁育贡茶“十里香”
“喝水要喝吴井水,吃茶要吃十里香”,这句流传在老昆明中的一句话曾一度成为遗憾,因为“十里香茶”曾几近灭绝,鲜有人尝过它的香味。不过,近日从云南农业大学传来好消息,由该校教授张芳赐引种的“十里香”茶树在石林县获得成功。目前,种植基地已扩大到100余亩,市场售价达每公斤五六千元。
这是一种比西湖龙井还香的茶叶,有着“一杯十里香,满屋都飘香”的美誉。据介绍,昆明“十里香”茶历史悠久,属云南名茶之一。早在唐代就有栽培,至今有1200多年的历史。明、清时期被作为贡茶专供皇家享用,又名“十里贡茶”。据《昆明县志》记载:“仅距城十里之铺及其附近的大麻苴与城西碧鸡关附近等地所产之茶,名为十里贡茶。”
由于历史原因,昆明十里香茶曾几乎绝迹。上世纪50年代,云南农业大学教授张芳赐在植物学家蔡希陶的指导下,花了50年时间,坚持保护、选育、杂交等研究方法,硬是把“昆明十里香茶”这一珍稀名茶及其悠久文化抢救并保护下来。
经过反复研究论证,78岁高龄的张芳赐最终证明石林县特有的砂质土壤比较适宜栽培“十里香茶”。目前,农大已在石林建立了“十里香”贡茶繁育生产示范基地,占地100余亩,每年可繁育“十里香茶”苗17万株。
转基因作物年减排144亿千克二氧化碳
国际农业生物技术应用服务组织(ISAAA)2月24日在北京发布了2009年转基因作物商业化报告,这是自1996年以来的第14个年度报告。今年报告中首次提到转基因作物对二氧化碳减排的积极作用。ISAAA建立者兼主席CliveJames博士在发言中谈到,由于减少施肥和翻耕土地的次数,2008年通过种植转基因作物共减排144亿千克二氧化碳,相当于减少了700万辆车。
今年转基因技术在生物燃料生产中的作用并没有像以往一样被写入报告。CliveJames博士解释:“我们很担忧粮食和燃料之间的竞争,不希望粮食作物被用来制造燃料。”在2008年,有25%的玉米被用来制成生物燃料,而在2009年这一比例有所降低。James博士认为,即便转基因技术可以提高粮食的产量,但下一代生物燃料的来源还应是非粮作物。现在巴西正在用甘蔗来提炼乙醇。
湖南梅花栽培技术突破 大批量生产有良方
3月上旬以来,位于湖南省农科院园艺研究所的30亩“梅花种质资源圃及试验圃”里迎来了又一番梅花盛开的美景,此乃晚花品种美人梅在吐艳报春。
经过近10年努力,由该院张孝岳研究员领衔的课题组筛选出美人梅、绿萼梅、跳梅等62种适合在湖南种植的梅花品种,并建立了一套以青梅扦插苗为砧木的高效繁殖技术,使青梅的扦插成活率达到80%,在国内处于领先水平。该技术如获推广,梅花将快步走进市场。
作为我国十大传统名花之一,梅花应用于园林栽培和观梅赏梅具有悠久的历史传统。但由于在梅花商品化生产技术方面缺乏系统研究,我国梅花面向国际国内市场的步伐很小。特别是在湖南,尚未建有大型专业梅园,梅花园林绿化仅有零星培植,梅花的商品化开发更没有起步。
课题组从全国各地引进了252个梅花品种品系进行观察,发现其中62个优良品种适合湖南气候,且树型、叶色、花色与花期均不同。
但优良品种要实现商品化生产,得有亲和性和成活率高的砧木来嫁接,还得大批量供应砧木。课题组通过不同砧木与梅花嫁接组合,发现青梅砧木组合成活率达到了95%以上,且苗木质量优、寿命长。而在每年11月上旬选用合适的生根剂和土壤,并应用小拱棚覆盖,青梅砧木扦插繁殖成活率达到80%,完全可以适应商品化的批量生产。
神奇的“海水农业”
阿联酋马斯达尔学院的研究者们,正在阿布扎比一块2平方公里的干旱且富含盐的示范农场内种植海蓬子。海蓬子的种子含有大量的油,可以被转化成燃料。同时,研究人员还创新性地把种植海蓬子和鱼虾养殖、培育红树林结合了起来。
领导这个研究项目的马斯达尔学院助理教授司各特•肯尼迪说,传统的生物燃料有两大缺点:一是它占用了大量的本可以用来种植粮食作物的土地,二是耗费大量的淡水,而他的这项研究的目标是既生产生物燃料,又避免这两大弊端。
肯尼迪和他的同事们,将对一个被称作“综合海水农业系统”(SBRP)的技术进行改进:一开始要从海里开凿一个灌溉水渠,水渠把海水引向这个工程中的几个部分。首先,把海水抽到水塘里,或者让海水流过养着鱼虾的笼子。通常情况下,这样的水产养殖会造成“环境灾难”,比如养殖使用后的废水含有大量的渣滓、废物,导致危险的赤潮。
但在马斯达尔的实验系统中,研究人员极具想象力地利用池塘里流出的废水,用它来给海蓬子提供养料。生长在用海水灌溉过的田地里,海蓬子成熟后就可以像稻麦一样收割。
富含油分的海蓬子种子,可以使用和压榨其他油料作物种子,如向日葵一样的工艺榨油。榨出的油使用霍尼韦尔环球油品公司(UOP)的专利工艺进行精炼,使之可以成为添加入喷气发动机油。植物剩下的部分可以被进一步利用,生产液体燃料,或者用来燃烧,产生蒸汽发电。
灌溉完海蓬子的水,盐度会变得更高,同时还携带着来自养鱼塘的废物,和灌溉渠里的水一起流到适合于更高盐度生长环境的红树林。这样,红树林形成了一个屏障,使得养鱼塘里的水不会直接排到海里,红树林的树叶还能作为鱼虾的饲料被利用起来。
在生产生物燃料的过程中,肥料的生产和使用通常是一个巨大的碳排放源,而这种鱼塘可以带来收入,能同时提供肥料,还能降低整体碳排量。这是因为,红树林的根系可以起到“碳隔绝”的作用。大多数生物燃料顶多只能达到“碳平衡”:即他们生长时吸收的二氧化碳,与被制成生物燃料和燃烧后释放的二氧化碳等量。而作为研究项目的重要部分,马斯达尔将可以确定这个项目中到底有多少碳可以被商业性地隔离开来。
该项目的负责人约翰•珀金斯博士(John Perkins)解释说,海水农业的闭环系统可将养殖污水转换成上述两种“工厂”物种所需的价格合理且富含营养的肥料,而生产低成本的非石油化肥正是在所有生物燃料中有效降低碳排放的关键。因此,该项目将确保生物质能源不扭曲全球食物链、不竞争使用淡水资源或不导致意料外的土地利用变化。