科技前沿

■大范围农田环境参数获取技术实现突破

4月13日，由中国农业科学院农业资源与农业区划研究所王道龙研究员主持的“星陆双基遥感农田信息协同反演技术”课题通过了科技部组织的验收。

“星陆双基遥感农田信息协同反演技术”是国家“863计划”地球观测与导航技术领域新型遥感器技术专题中列出的目标导向类课题。

该课题以我国现代农业发展对作物及农田生态环境参数时空分布特征信息的迫切需求为驱动，探索了综合应用陆基无线传感器网络技术、多源卫星遥感定量反演技术、时空耦合和数据同化技术进行快速获取农田环境和作物时空连续参数的新技术和新方法。课题顺利完成了各项考核指标，在河南省鹤壁市率先建设了国内最大的无线传感器网络系统。

该项研究取得如下重要成果：

一是在国内率先研制了满足大范围农田环境参数获取的无线传感器组网关键技术。研发了基于双层次叠垒架构的系统总体构架，保证了田间无线传感器网络的可伸缩性和扩展性；采用休眠—唤醒传输机制，优化设计了农田无线传感器节点的能耗模式，将系统功耗降至常规模式的25%；研发了相关硬件产品并构建了基于WEB的网络系统管理软件，实现了基于远程主机对观测数据和无人值守节点状态的实时查询和维护。

二是突破了陆基无线传感器网络与星载遥感数据协同的农田参数定量反演关键技术。首次研发了田间叶面积指数传感器，实现了田间冬小麦和玉米全生育期叶面积指数的自动连续观测；应用普适性尺度转换模型和HANTS算法等，开发了叶面积指数（LAI）和光合有效辐射吸收比率（FPAR）的空间和时间尺度转换模型；提出了星陆双基数据协同的地表温度、光合有效辐射、叶面积指数、干旱指数、土壤水分缺失指数等7类农田参数的定量反演技术方法，其中地表温度、光合有效辐射、叶面积指数比单独遥感反演精度提高了5%以上，植被干旱指数和土壤水分缺失指数等比单独遥感反演精度提高了10%以上。

三是建立星陆双基遥感农田信息协同反演系统，实现了农田生态环境参数时空连续数据集的生成。通过对基于星陆双基数据的农田参数多模式协同反演算法的开发和系统集成，构建了星陆双基遥感农田信息协同反演系统，并于2011年8月25日通过了空间信息系统软件测评中心的软件检测；利用该系统实现了地表温度、叶面积指数等农田生态环境参数时空连续数据集的生成，并完成了定量遥感数据产品的验证和评价。

四是在河南鹤壁等试验示范区进行了推广应用，取得了显著的社会经济效益。科研人员在鹤壁实验区系统反演的农田生态环境时空连续数据集直接应用于当地农业主管部门的农业生产管理和决策支持，确保了区域粮食高产，系统应用先后得到温家宝总理和河南省委书记卢展工等领导的高度评价和多次批示，被人民网、新华网、河南日报等媒体广泛报道，社会经济效益显著。

（中国农业科学院农业资源与农业区划研究所）

■登海种业推出三个蔬菜新品种

由山东登海种业股份有限公司西由种子分公司自主育成的大白菜新品种“西白9号”、“西白65”以及“西星西红1号”，最近，一并通过全国农作物品种鉴定委员会鉴定以及2011年山东省农作物品种审定委员会审定。有关专家认为，这三个新品种都有突出的丰产性、商品性、营养品质、高抗病害等特征，可成为我国大白菜、西红柿的一代杂交种主推品种。

“西白9号”、“西白65”经北京农林科学院植物保护环境保护研究所进行室内苗期人工接种鉴定，测定其抗霜霉病，高抗黑腐、病毒病。“西红1号”丰产性好，适应性广，抗病毒病，较抗叶霉病等。

■我国食品非热加工技术与设备获重大突破

“经过4年努力，我们打破了发达国家20年的封锁垄断，在食品非热加工方面拥有了自己的技术和设备!”“食品非热加工技术与设备”课题组负责人、中国农业大学教授、果蔬加工教育部工程研究中心主任胡小松说。

热加工是最常用的食品加工方式，尽管在食品产业加工已应用了近300年，但用来处理热敏性食品，难免会破坏颜色、滋味、营养和功能，对于食品加工，是否有更好的方式？这是中国农业大学食品学院联合多所高校和企业开展“食品非热加工技术与设备”研究的初衷，这一课题也被纳入“十一五”国家863计划。

“我们的研究，就是想用非热加工的方式处理食品，让‘餐桌’上的食品更加丰富、方便、营养、安全、健康。”胡小松说，与传统的热加工相比，食品非热加工是新兴的食品加工技术，采用超高压、高压脉冲电场、高压二氧化碳、脉冲磁场等技术，杀菌温度低，能更好保持食品的色香味，能够很好地保护热敏性食品的功能及营养，同时，非热加工能耗小，对环境的污染小。

为了支撑我国食品产业持续快速发展，“食品非热加工技术与设备”课题组历时4年，研制开发出高密度超临界二氧化碳杀菌装置、高强度电场设备样机等，具有自主知识产权的非热加工技术与装备，并完成了对5类非热加工技术的杀菌与钝酶机理、效果评价与动力学分析。

此外，在超高压技术装备研发与产业应用方面，“食品非热加工技术与设备”课题组也取得了备受瞩目的突破，不仅研制出具有自主知识产权和国产化率超过95%的水介质、框架直封式、大容量和智能化的商业化食品超高压加工技术装备，还开发了大型缸体热套式高压舱加工新技术，并率先系统研究和开发了超高压加工军用即制蔬菜、黄桃罐头、草莓汁、胡萝卜汁、树莓汁、泡菜等传统食品和中式菜肴的技术与工艺，为超高压技术食品加工产业化应用提供了基础数据。

这一系列科研成果，首次实现了超高压技术的自主产业化开发应用，彻底打破了美国、西班牙和日本等发达国家维持了近20年的技术封锁和装备垄断的被动局面。

“‘食品非热加工技术与设备’课题的实施，也产生了显著的经济效益。在超高压技术成果完成后的短短两年时间，商用超高压设备的销售就已超过50台（套），并开始批量出口，现在，我国已成功跻身世界少数几个食品非热加工装备制造国之列，预计在3~5年内，能够形成超高压技术装备的全球领先地位。”胡小松说。

（中国农业大学食品学院）

■南方超级稻育种基地在湖南株洲建成

成功解决杂交早稻“早熟与高产”、“早熟与优质”的矛盾，助推南方双季稻区早籼稻产业优化升级。4月10日，利用世界银行贷款实施的全国首个水稻育种项目在湖南株洲通过验收。

利用世行贷款农业科技项目——株洲市超级杂交早籼稻良种繁育基地建设项目，于2008年立项。由株洲市农科所提供技术支撑，亚邦种业公司组织实施。实际完成投资1089万元，其中世行贷款528万元，省、市财政分别配套167万元和53万元，公司自筹341万元。

该项目以居国内领先地位的两用核不育系“株1S”为核心，以其组配的组合“株两优02”、“株两优819”等为主推品种，采取“科研机构+公司+基地+农户”的模式运行。亚邦种业通过“订单”方式，以保护价向项目区农民预约生产和收购杂交稻种子。

建立130亩原种繁殖基地、4000亩杂交制种基地及种子检测室、种子晒坪等配套设施，年可生产原种28.6吨、杂交稻种子880吨，项目区农民年可增收806万元。通过项目建设，年可增加超级杂交早稻种植面积44万亩。

本项目创立的“科研机构+公司+基地+农户”、“育、繁、推”、“产、供、销”的一体化生产经营管理的“惠农”、“双赢”模式，受到世界银行驻中国代表处、国家农业综合开发办公室等单位的肯定。

早籼稻在我国南方粮食主产区占有重要地位，其中双季稻区早稻常年播种面积逾8000万亩，但杂交早稻播种面积徘徊在25%左右，而常规稻品种老化、抗性不强、产量不高，该项目的建成可以“一揽子”解决这些问题。

■云南培育出世界首例能高产虾青素的番茄新品种

据该项成果的研究员黄俊潮介绍，虾青素的生物合成只发生于少数生物且其产量很低。红球藻是自然界中虾青素含量最高的生物，是目前唯一用于商业化生产天然虾青素的单细胞真核绿藻。但受制于红球藻资深的遗传特性，如生长慢，对生长环境敏感，红球藻养殖企业只能以小的生产规模和较高的生产成本得到产品质量难以保持稳定的藻粉，瓶颈难以突破。经过近十年的努力，黄俊潮研究员研究组对微藻青虾素的合成途径及催化关键步骤的限速酶基因做了全面的比较分析，解决了限制高等植物合成虾青素的关键问题。

上图中间和右侧为工程番茄植株，下图分别为对照番茄花和工程番茄花、对照番茄果实和工程番茄果实。

据黄俊潮研究员介绍，番茄果实中含有丰富的番茄红素、β-胡萝卜素，而β-胡萝卜素与虾青素同属于类胡萝卜素，化学结构相似。该番茄新品种的果实能累积与红球藻相近含量的虾青素，含量高达1.6%，黄俊潮研究员认为，在红球藻不能满足市场对虾青素需求的前提下，植物是理想的虾青素加工厂。

作为经济植物，番茄可实现规模化生产，最重要的是，番茄的产量较高，每亩可达2万公斤，耕作简单且成本低。黄俊潮研究员预计，用新培育的番茄品种生产虾青素的利润率，至少是红球藻的5倍。

据了解，高产虾青素番茄新品种已在温室中栽种三代，性状稳定，虾青素含量稳定。黄俊潮研究员研究组目前正着力将此番茄新品种中的虾青素含量提高一倍进行试验。这一研究成果具有极大的产业化和商业化应用前景，预期未来人们可以通过食用高产虾青素番茄，实现美容养颜、抗癌和抗衰老等功效，相关的保健品将不再成为高端产品。

■高油油菜品种产业化演绎三赢奇迹

日前，在湖南澧县召开的高油双低油菜产业化现场观摩会上，湖南盈成油脂工业有限公司通过免费供种，建立高油油菜原料供应基地，创造了企业、农民和消费者三赢的高油油菜产业化模式。

盈成油脂总经理叶静刚介绍说，由中国农业科学院油料所提供高油、高产、抗倒、抗病、适于机械化收获的油菜新品种中双11号良种，通过统一免费供种、统一技术指导服务、统一优价收购，该公司已在洞庭湖平原建立中双11号种植基地30多万亩。

中双11号是油料所选育的油菜新品种，2008年通过国家审定，含油量高达49.04%，是国家审定的首个含油量超过49%的油菜品种，含油量比长江流域一般推广品种高5个百分点以上，国家区试平均亩产167.23公斤，与杂交对照秦优7号相当，平均亩产油量82公斤，比秦优7号增产6.31%。该品种具有强抗倒伏、高抗裂角、抗病性强、株高中等偏矮和成熟一致性好等特点，是目前我国最适合于机械化收获的油菜品种。中双11号品质也十分优异，对健康有益的油酸含量高达56%～59%，芥酸含量降到了零，硫甙含量仅为18.84mol/g（饼），大大优于国际双低标准。

中双11号既解决了农民关心的倒不倒、病不病的问题，也解决了企业关心的出油率高不高的问题，可以大大提高企业生产效益、农民种植效益，同时也十分有益于消费者健康。

中双11号出油率比一般油菜品种高出5个百分点，每百公斤中双11号菜籽能多榨出5公斤的菜籽油，相当于企业增加了15%左右的纯利润。由于使用中双11号优质菜籽作为原料，同时借助合理营销，公司品牌大大提升，2012年“盈成双低菜籽油”获得“中国驰名商标”的称号。

（中国农业科学院油料作物研究所）

■中国农业科学院苹果节本省工生产技术获专家肯定

日前，由中国农业科学院果树研究所、绥中县果树技术推广总站共同完成的“乔砧苹果树节本省工高效生产关键技术研究与示范”项目通过了辽宁省科技厅组织的专家鉴定。

该项目密切结合我国苹果生产实际，开展了乔砧“华红”苹果细长纺锤形简易化整形修剪技术研究，首次提出“华红”苹果节本省工高效生产关键技术体系；研究并形成“华红”苹果套袋技术规范，丰富了苹果套袋行业标准；建立果园生草管理技术，操作方法简单省工；研究了新体系下主要病虫害发生规律，提出预测预报为前提、农业措施和物理防治为根本的病虫害防控技术。

通过项目实施带动，建立了适宜我国优质苹果产区北邻干旱、半干旱地区“华红”苹果现代栽培技术体系，核心示范园优质果率达到91.5%，亩增经济效益2669元。针对我国自育苹果品种“华红”形成的理论及集成技术，对扩大我国优质苹果栽培区域具有重要意义，项目整体达到国内同类研究领先水平。

近年来，我国苹果主产区苗木质量普遍较差、主产区乔砧苹果园郁闭、果品质量差、管理技术繁琐、病虫害发生严重。果树所科研人员以“华红”苹果为试材，开展乔砧苹果简单化整形修剪技术、提质增效花果管理技术、果园省力化土壤管理及高效施肥和安全节本高效病虫害防控技术研究，形成了“乔砧华红苹果简单化整形修剪技术”、“壁蜂授粉技术”、“果树疏花疏果技术”、“果实套袋技术”、“果园生草技术”和“安全节本高效病虫害防控技术”，通过开展核心示范园和示范基地的建设以及相关技术的示范和推广工作，取得了显著的社会、经济和生态效益。

（中国农业科学院果树研究所）

■袁隆平引入分子生物技术植入超级杂交稻育种

“十二五”国家科技部“863”计划“超高产水稻分子育种与品种创制”课题组拟运用分子生物技术，精细定位出一批重要性状基因，创制一批优异新种质及新材料和选育有重大应用前景的优质高产新品种，并推广种植4000万亩。

项目研究的核心种质是光温敏不育系“Y58S”等当前两系杂交稻育种的骨干亲本，这是超级杂交稻家族中子嗣最繁茂的亲本，也是首次突破大面积亩产900公斤的“Y两优2号”的母本，已被我国15个省市，100多家单位引种合作研究。其中，通过省级以上品种审定的Y两优系列杂交稻组合42个、C两优系列等杂交稻组合20个以上，米质达到国颁二级优质米的国审组合2个。据不完全统计，全国累计推广面积逾8000万亩。对于“Y58S”等不育系如何有效防衰抗老，课题组将借助分子生物技术，从基因层面给出详解，并将运用于育种创新。该课题已获国家920万元经费支持。

我国超级杂交稻从大面积亩产700公斤到跨越900公斤大关，主要靠形态改良与杂种优势综合运用，选育出具有完美株形和优良遗传特性的种子。我国超级杂交稻选育技术遥遥领先世界，但水稻育种仍有不足。譬如：超高产与品质改良、抗病抗逆性的协调有待进一步提高；分子生物学技术的长足进步与常规育种的融合还不深入；此外，应用分子改良技术多是从单个基因或性状入手，缺乏从整个调控网络进行系统性改良的成果。如果借助分子技术攻下水稻大面积亩产1000公斤难关，则意味着到2030年，面对全球50亿以大米为主食的人口，中国杂交水稻技术将有能力承担为“织补”世界粮食缺口作出贡献。

课题负责人、国家杂交水稻工程技术研究中心研究员邓启云介绍，该课题主要涉及“超级杂交稻骨干亲本重要农艺性状基因/QTL数据库的创建和利用”、“水稻高效籽实灌浆分子机理研究和种质发掘”、“野生稻优良基因挖掘和利用”、“氮高效利用水稻品种创制”、“超高产广适性优质水稻品种选育”五部分，由浙江省农科院病毒学与生物技术研究所、中科院上海生命科学研究院、中国农业大学、安徽省农科院水稻所、湖南杂交水稻研究中心等单位共同承担。

（国家杂交水稻工程技术研究中心）