【庆祝新中国成立70周年】中国农科院科技创新回顾

     【前言】70年来，伴随我国农业发展历程，中国农业科学院始终紧紧围绕我国农业及农村经济发展中基础性、方向性、全局性、关键性的重大科技问题进行科技攻关，取得了一批解决重大需求的创新成就。建院伊始白手起家，整理和鉴定当时主要作物品种，制定不同作物区域性的耕作栽培技术，在艰苦的条件下，支撑了我国农业逐步发展壮大。改革开放初期的农业高产发展阶段，重点培育并推广应用了以杂交稻为代表的高产粮棉油等农作物及畜禽新品种，为保障国家粮食安全提供了有力支撑；高质高效发展阶段，重点突破优质高效作物新品种、重要疫病防控、农产品加工与质量安全等关键技术，满足人民对农产品质量和种类的要求；进入绿色发展阶段，重点突破农业资源高效利用、面源污染防控、生态环境保护与修复等关键技术，为发展生态绿色高效安全的现代农业技术做出重要贡献。全院共获国家科技奖励325项，占全国农业领域授奖总量的16.2%，其中特等奖1项、一等奖19项，占全国农业领域高等级奖项授奖总量的32%。

重点创新方向根据国家需求不断变化

积极探索科技前沿 国际学术影响力大幅提升

　　针对提高产量、品质和重要性状的形成及调控机理，主要病害传播规律等重大科学问题，积极探索自然规律，不断提升产业自主创新能力。

　　一、核心种质资源

　　牵头开展了多次全国性大规模的农作物种质资源调查、征集和专项考察搜集，承担国家种质资源圃（库）建设。挽救了一大批濒临灭绝的地方品种和野生近缘种及其特色资源。建立了国家唯一农作物种质资源保存长期库、中期库、种质圃、原生境保护点和国家基因库相结合的种质保护体系，资源保存量49万份、规模世界第二。谋划并牵头承担了财政部和农业部共同设立的“农作物种质资源保护与利用专项”等项目，基本实现了农作物种质资源工作的标准化，有效保护了国家农作物种质战略资源，初步建立了表型与基因型相结合的种质资源鉴定评价体系，开展了种质资源创新研究，利用多样化地方品种和野生近缘种中的优异特性，创制了一批新材料，为主要农作物自主品种选育提供了丰富储备。构建了种质资源展示和共享平台，近10年累计向国内分发、国外交换种质资源35万余份次，为农作物育种与基础研究提供了有力支撑，为突破性品种培育奠定了不可替代的种质基础。

　　二、农作物基因组学与转基因技术

　　世界上首次利用新一代测序技术完成了植物（黄瓜）全基因组序列解析，先后牵头测定了黄瓜、马铃薯、番茄、白菜、甘蓝、小麦D基因组、油菜、棉花等主要农作物基因组。揭示了基因组序列结构特征，阐明了其染色体进化历程和亚基因组分化机制，为功能基因研究提供了基因组学平台，挖掘出一批具有重要育种价值的关键基因。构建了我国第一个DNA体外重组质粒，获得了我国最早的抗虫基因水稻和棉花；成功实现了将植酸梅基因转入玉米并获得稳定遗传的转基因玉米纯合体。构建了“外源基因在棉花上快速功能验证的技术平台”和高效、工厂化的棉花转基因技术体系。完成了3000份亚洲栽培稻基因组变异研究，构建了全球首个接近完整、高质量的亚洲栽培稻泛基因组，深入解析了亚洲栽培稻基因组遗传多样性。

　　三、农业遥感

　　建立了国内唯一稳定运行超过10年的国家农作物遥感监测系统（CHARMS），成为国际地球观测组织（GEO）向全球推广的农业遥感监测系统之一，为国家农业主管部门科学管理和决策提供了信息服务。突破了灾情信息星机地一体化快速获取、旱涝灾害动态解析和灾损评估等关键技术，解决了我国灾情复杂条件下遥感监测与评估精度低和时效差的技术难题，创建了国内首个精度高、尺度大和周期短的国家农业旱涝灾害遥感监测系统，实现了国家和区域尺度的业务化应用和信息服务。

　　四、植物工厂

　　在国际上首次创立了甘薯“营养吸收根与块根根系功能分离”的创新栽培模式，率先发明了“垂直和斜面立体无土种植”方法，创新研制出斜插式立柱与移动式管道立体无土栽培、多功能（MFT）水耕栽培以及 20多种果蔬的树式栽培技术与装备。“智能LED植物工厂技术”实现了植物工厂光源适配理论与方法、光效与能效提升、营养品质调控以及多因子协同管控技术等方面的重大突破，被誉为“土地利用和农作方式的颠覆性技术”。

培育系列突破性品种 为保障国家粮食安全做出突出贡献

　　以提高粮食作物单产、改善品质和提高抗逆性为重点，创制了一大批优异育种材料，培育了系列突破性品种，集成了配套耕作栽培技术，推动实现了农作物杂交化、优质化的重大跨越，实现5～6次新品种大规模更新换代，推广了杂交稻、优质高产小麦、杂交玉米等一批突破性优良新品种，为实现粮食产量持续增长和口粮绝对安全提供了品种支撑和技术保障。

　　一、水稻育种技术创新和新品种培育

　　突破了籼型杂交水稻育种技术难题，实现了“三系”配套成功，平均增产20%以上，实现了继水稻半矮化育种之后的又一次重大突破。挖掘出配合力高、米质好、制种产量高的印水型不育系，配制的印水型杂交稻组合年推广面积占我国杂交水稻种植总面积的1/4。应用常规育种与分子技术相结合、研创了稻米品质高效鉴定技术平台，创制了一系列优质、抗病、配合高的新种质。谋划并牵头实施了农业部超级稻育种专项等重大项目，创建了以提高水稻生育后期光合功能为目标的后期功能型超级杂交稻育种技术体系，提升了超级稻育种技术和效率，初步解决了优质与高产、优质与抗病的矛盾，育成了“国稻”系列、“中浙优”系列、“中嘉早”等系列优质超级稻新品种，实现了水稻品种选育产量与品质双提升的突破，有力支撑了新一轮水稻品种的更新换代，促进了水稻产业转型升级。

　　二、小麦种质资源发掘、高效育种方法创建与新品种培育

　　全面系统开展小麦种质资源收集保存、评价与创新利用，已收集到国内外小麦资源4.9万份，资源拥有量和影响力居国际前三位。首创矮败小麦高效育种技术体系，解决了小麦大规模开展轮回选择的难题，为提高育种效率提供新方法。创建以面条为代表的中国小麦品种品质评价体系，为我国品质育种提供关键技术。创立小麦远缘杂交新技术体系，破解了小麦与冰草属间杂交及其改良小麦的国际难题，驱动了育种技术与品种培育新发展。育成“北京8号”、“北京10”号、“丰抗系列”、“中麦175”、“轮选987”等一批优质高产小麦品种。育种技术的突破和优质麦品种的育成，结束了小麦单产长期徘徊的局面，实现了大面积示范亩产800公斤以上，为小麦单产再上台阶、实现高产优质抗逆奠定了科学基础。

　　三、玉米种质引进创新与新品种培育

　　系统开展了玉米种质资源的引进、改良和利用工作，在国内率先开展玉米群体改良，育成了一批优异新品种，同时构建了玉米冠层协调优化理论体系，创新了关键技术，集成了高产高效技术模式。鉴定构建多个在玉米育种中广泛应用的自交系，培育的白单4号、中单2号、中单9409、中单808和中单909等中单系列品种，推广面积达4754.9万公顷，累计增产213.97亿公斤。其中丰产、多抗和广适的中单2号，累计推广3533万公顷；中单808已经成为我国西南平坝地区推广时间最长面积最大的玉米品种；2011育成的中单909，实现了耐密抗逆高产的统一，年推广面积超过70万公顷，为目前我国的十大玉米品种之一。

　　四、马铃薯种质资源研究与新品种培育

　　收集、保存并系统评价了2228份马铃薯种质资源，建立了高效早熟育种技术体系，育成中薯系列7个早熟优质多抗新品种，全国累计推广面积7868万亩。其中，中薯3号和中薯5号已经成为国内适应性最广、种植面积最大的2个早熟品种，也是近10个省份的主栽品种。

　　五、作物高效栽培重大技术

　　针对水稻、小麦、玉米等主要农作物高产优质与资源高效的多重需求，开展作物高产优质与资源高效的生理生态共性理论创新和耕作栽培重大关键技术研发，进行大面积的耕作栽培模式集成与示范推广。明确了主要农作物生长发育、产量与品质形成、光温水肥等资源利用之特征及其对环境变化的响应，阐明了高产超高产、优质丰产、高产高效协同等的主控过程及其机理，揭示了作物源库、群体个体、冠层耕层的协调机制和耕作栽培调控途径。研发了叶龄指标促控法等定量化栽培、高产超高产机械化栽培、丰产优质机械轻简化栽培等关键技术，研制了抗倒抗逆的高效化控、保护性耕作等重要产品和设备，集成了适宜于作物主产区的高产超高产、丰产优质和高高效协同等耕作栽培新模式，并进行了大面积的示范推广，资源利用效率显著提高，社会、经济和生态综合效益显著。

破解农业资源环境重大科技瓶颈 绿色发展的技术支撑能力不断增强

　　立足我国农业资源总量大、人均少、质量不高，主要资源人均占有量与世界平均水平相比普遍偏低的基本国情、资源禀赋和发展的阶段性特征，加快资源节约型、环境友好型和生态保育型农业模式创新，在中低产田改造、高产田稳产保育、化学肥料减施、农业用水节约、气候资源开发利用等方面研发了系列先进实用技术成果并在生产中大面积使用，为保障农业生态安全、促进农业的绿色化转型发展提供了有效支撑。

　　一、土壤培育与改良

　　率先开展华北盐碱土和南方低产水稻土改良利用研究，提出一系列农、林、水综合治理技术；对我国化肥科学施用技术进行系统研究，在不同化肥配比和施用量、施用时间、施用方式等关键技术方面取得了重大突破。查明了我国主要农业土壤有机质变化规律，探明了农田土壤有机质提升的主要限制因素，创建了有机质提升的关键技术，提出了13种以增施有机肥和秸秆还田技术与限制因子消减技术为核心的具有区域独特性的有机质提升主要技术模式，大面积示范和推广应用，土壤有机质提升与增产效果显著。阐明了南方低产水稻土的质量特征与低产成因，构建了南方低产水稻土改良与地力提升技术体系，大幅度提升了低产水稻土的肥力水平、产量与综合效益。

　　二、化肥农药减施增效

　　牵头建立了全国化肥试验网明确了氮肥在各种土壤和作物上的普遍增产增收效果，推动氮肥品种不断丰富，明确了磷肥有效施用条件，找出了不同土壤类型缺磷诊断指标，促进了磷肥工业的发展。70代对钾肥研究取得了进展。通过田间试验，初步肯定了复合肥的增产效果。提出了土壤养分综合系统评价法、主要作物氮磷钾化肥的高产优质施用技术、含氯化肥、碳酸氢铵的合理施用技术、主要作物中量元素硫、钙、镁和微量元素锌、硼肥高效施用技术规范，在不同化肥配比和施用量、施用时间、施用方式等关键技术方面取得了重大突破。形成了一套适合我国土壤条件和种植制度的土壤养分综合评价方法和平衡施肥技术，深入研究了主要作物硫和钙营养的技术理论，确定了东北和华北38种作物施钾增产效果和钾适宜用量，形成了北方地区的因土因作物高效施钾技术体系。研究了茶叶种植中主要农药在田间降解、加工消解和泡茶浸出三个阶段中与降解规律有关的理化参数和影响因素，建立了作物上采用农药的物化参数和环境参数进行多种农药残留预测的模型。

　　三、节水抗旱与农业应对气候变化

　　重点突破了旱作农业区降水保蓄率、利用率、水分利用效率和效益等重大关键技术难点，系统集成了与降水特点相吻合的半湿润偏旱区稳粮增效循环农林牧综合、半干旱区增粮提效防蚀林粮复合、半干旱偏旱区防蚀稳产增益农牧结合、西南季节性干旱区增产增效集雨补灌等技术体系与模式，实现了粮食增产、农民增收和农业的可持续发展。建立了全国或大区农业、森林、水资源和沿海地区受气候变化及海平面升高影响的工具性评价模型，提出了适应对策。其主要结论已写入联合国政府间气候变化委员会（IPCC）1995年的评价报告和1997年特别报告中，为我国政府代表团进行环境外交提供了直接、有力的科技支持。

　　四、农业面源污染与废弃物资源化利用

　　首创了全国农田面源污染监测平台，揭示了我国农田面源污染底数和排放规律，为减排策略的制定、减排技术的遴选和应用提供了科学依据和技术支撑。创建了“大型养殖场畜禽粪便沼气处理CDM工艺”， 突破了解决高浓度原料高含砂、难搅拌、冬季产气低和沼液二次污染等疑难问题的技术瓶颈，实现了大型沼气高浓度粪便、高容积产气率常年持续稳定运行，比常规工艺产气率提高50%。建立了我国第一套畜禽养殖业源产排污系数核算方法，创建了畜禽养殖场“三改两分”污水源头减量工艺，集成示范了种养结合、清洁回用和集中处理模式，社会和环境效益显著。

突破一批核心关键技术 为产业健康安全发展保驾护航

　　面向国际农业科技竞争与产业安全形势，以有效防控农业动植物疫病，积极应对气候变化影响为工作重心，系统解析了动植物染病机理、病原与宿主互作机制，明确了主要疫病流行病学特征，创制了多联疫苗和高效农兽药，突破了一批受制于人的核心关键技术，以国际通用方法为依据，提升国家话语权，有效支撑了我国农业产业的健康发展，为我国农作物减损和畜禽安全生产保驾护航。

　　一、粮食作物重要病虫害防控

　　以小麦、水稻、玉米、棉花、油菜等主要农作物重要病虫害为研究对象，明确了小麦条锈病、油菜萎缩不实病等重要病虫害发生流行规律，阐述了稻瘟菌、棉铃虫、玉米螟、蝗虫、稻飞虱、粘虫等病菌和害虫种型动态变化规律，并建立了监测预警技术及平台。明确了我国条锈菌越夏、越冬和地区间传播规律，对中国小麦条锈病菌源基地综合治理技术体系进行了几十年的持续科技攻关，综合治理技术体系大面积应用的平均防病效果达90%以上，保障了我国小麦生产的持续稳定。筛选和培育出了一批抗多种病虫或者病菌多个生理小种的小麦品种（系），创造了国际上首例抗黄矮病转基因小麦；研发出小麦保健栽培、病虫生态调控、天敌保护利用以及化学和物理诱杀技术；研制出一系列农药新品种；构建了一批适于不同麦区应用的病虫害综合防控技术体系。首次发现并鉴定了11种新入侵生物，创先了相应特异性分子检测技术，制定了12种重大农业入侵生物区域治理技术方案，创建了入侵生物学学科。长期系统开展棉铃虫对Bt棉花抗性风险评估，研发了预防性治理技术，搭建了我国转基因作物环境安全评价技术体系。

　　二、畜禽重要疫病防控技术

　　1956年消灭牛瘟、1996年消灭牛肺疫。研制了驴白细胞弱化的马传染性贫血弱毒疫苗，是人类首个成功预防慢病毒病的弱毒疫苗，在国际上首次突破了慢病毒不能免疫的禁区，制备弱毒疫苗，控制了马传贫的发生和流行。研制的猪瘟兔化弱毒疫苗C株，除在我国广泛使用并获得良好效果外，还推广到欧亚等多个国家，为这些国家猪瘟的控制和消灭发挥了关键作用。针对马传贫、猪肠胃炎、禽流感、新城疫、口蹄疫、布病等我国主要畜禽的重要疫病，揭示其致病机理、流行和免疫逃逸等机制，研制出多种诊断试剂以及H5亚型禽流感灭活疫苗、牛泰勒焦虫病裂殖体胶冻细胞苗、牛肺疫兔化弱毒菌苗、羊痘鸡胚化弱毒疫苗、羊流产衣原体灭活苗、禽流感与新城疫重组二联活疫苗等免疫疫苗；创制喹烯酮、痢菌净、静松灵、奶牛衣原体病灭活疫苗等多个具有自主知识产权的国家一类新兽药及原料药；针对球虫病、囊虫病等重要疫病，研制了地克珠利、囊虫丸等特效药物；针对血吸虫病、猪繁殖呼吸综合征等建立系列防控模式，为我国主要畜禽疫病的诊断、预防、控制等提供了有力支撑，重要畜禽疫病得到有效控制。

　　三、农产品质量安全

　　系统研究了双低油菜生理与生育特性及品质影响因素，建立了双低油菜产前良种繁育、产中保优栽培生产技术体系；创建了适于双低油菜加工、收购、生产、贸易、科研、良种繁中使用的芥酸、硫甙速测技术，解决了双低油菜产业发展中质量控制一系列复杂技术难题。发现了黄曲霉素分子免疫活性位点及对抗体亲和力的靶向诱导效应，创制出单克隆抗体、基因重组抗体和纳米抗体等系列高灵敏、高特异性抗体，研制出系统配套的检测技术与产品，构建了从抗体资料到检测技术和污染控制的配套标准体系，攻克了黄曲霉素现场高灵敏检测的世界性难题。针对农产品中化学性污染物的检测存在的快速检测产品品种不全、高通量多组分确证技术覆盖面窄等问题，研发了基于酶抑制的农药多残留速测技术，创建了纳米增敏仿生快速识别农产品中痕量物质的光学传感筛查技术，免疫检测增敏和复杂基质干扰控制技术，构建了18套农兽药、违禁添加物等典型化学污染物的确证检测技术体系，对促进农产品质量安全检测技术进步、保障消费安全做出了突出贡献。

一批标志性成果大规模推广应用 有力促进产业提质增效

　　以提升我国农牧业生产的资源利用率、劳动生产率、土地产出率为核心目标，系统开展了棉油、蔬果及其他经济作物、主要畜禽新品种（配套系）选育、农产品加工与机械设备等科技创新工作，研究形成系列满足产业需求的新品种和新技术，组装集成多项不同地区不同品种适应的生产模式，在多个方面打破国际垄断，引领农业生产转型升级。

　　一、棉花与油料作物新品种选育

　　立足品种资源研究与开发利用，创新多倍体育种技术、雄性不育系、生化辅助育种技术等，培育出“中棉所12” “中棉所24”“中棉所49”等系列棉花新品种，为主产棉区棉业发展提供了核心支撑。自主研发的国产转基因抗虫棉，打破国外长期垄断，成为世界第二个拥有自主知识产权转基因抗虫棉国家，保障国家棉花产业安全。提出了不同纬度与遗传远缘的亲本杂交培育广适大豆的育种新方法，创建了广适高产大豆育种技术体系，选育的广适高产优质大豆新品种中黄13，是迄今国内维度跨度最大、适应范围最广的大豆品种，连续9年被农业部列为全国大豆主导品种，全国推广面积第一。创新油菜高含油量聚合育种技术，创造了5份含油量60%以上的高油新品系，其中品系YN171含油量高达64.8%，创造了油菜含油量世界最高纪录；培育出优质高效型油菜新品种“中双9号”“中双11号”等，显著提升了我国油菜产量和品质水平。

　　二、园艺作物新品种选育

　　率先在国内开展主要蔬菜杂种优势利用研究；解析了主要蔬菜品质和抗病性状的遗传规律；首次发现甘蓝显性核基因雄性不育源并建立不育系育种技术体系，创制出一批用于雄性不育系转育的优异甘蓝骨干自交系，培育出“中甘21”等6个突破性甘蓝新品种并大规模推广应用。创新了主要蔬菜细胞工程育种、分子标记辅助选择等育种技术，创制了一批蔬菜育种新材料，育成了中椒系列辣椒、中白系列大白菜、中农系列黄瓜等一代杂种200多个，并大面积推广应用；提升了蔬菜育种水平、抵御国外蔬菜品种冲击、保障了蔬菜周年供应、支撑了蔬菜产业的快速健康稳定发展。揭示了主要果树重要经济性状的遗传规律，实现了果树育种亲本选择的精准化。开展了果树抗性机理研究，筛选了一批抗性材料；完成了部分品种基因组测序，挖掘了一些功能基因。培育的梨、桃、柑橘等品种分别占目前各树种栽培面积的15%、20%和35%。西瓜品种“郑州3号”“郑杂5号”“黑蜜2号”及“郑抗”系列等成为许多地区的主栽品种。建立了优质、广适桃新品种培育技术体系，利用发掘的优异种质，培育“中油桃4号”等油桃、普通桃、观赏桃系列新品种19个，推动了我国桃品种的更新换代。相关技术成果对保障城乡居民的“菜篮子”和水果的周年稳定供应、实现产业提质增效做出了突出贡献。

　　三、主要畜禽新品种与健康养殖

　　针对我国地方品种生产效率低、主要畜禽种源依赖进口等问题，开展了畜禽选育技术研究和良种培育。利用地方黄牛、牦牛、黄羽肉鸡等品种资源为素材，引进国外高产品种，应用杂交、横交、闭锁群家系选育和配套系制种，结合现代分子标记辅助选种、基因组选择等技术，大幅提高生长、产肉、饲料利用效率和高寒适应性，培育出中国西门塔尔牛、大通牦牛、高山美利奴羊、京星黄羽肉鸡、邵伯鸡、Z型北京鸭等畜禽新品种（配套系）10个，多个品种入选农业主导品种。创建了提高乳脂率、乳蛋白率、生鲜乳共轭亚油酸、免疫球蛋白和乳铁蛋白含量的奶牛营养调控技术，通过评定猪、鸡、奶牛、鸭饲料营养价值，制定了国家和行业饲养标准，有力支撑了我国现代养殖业发展。通过酶基因等新型资源的高效挖掘、酶的催化、构效机制研究及进一步的分子改良，酶蛋白高效表达的机制及表达生产技术研究实现饲用酶的规模应用，使我国饲料用酶的基础研究和产业应用实现了从无到有的跨越式发展。

　　四、经济作物机械化收获与加工增值

　　创制出1种半喂入联合收获机和3种分段收获机，并在多家企业转化产品，成为我国花生收获机市场主体和主导产品，市场占有率约30%，并出口印度、越南，经济与社会效益显著。针对油菜籽、花生等油料作物，研制出了原理新颖独特、快速高效的菜籽脱皮机与皮仁分离系统和油茶籽脱壳分离装置，开发出了低温榨油机，达到国际领先水平，发明了花生低温压榨制油与饼粕蛋白联产技术及装备。开发出了营养保健食用油专利技术和调节血脂效果极显著的功能产品，发明了功能性花生短肽制备技术，达到国际领先水平，开创了油料作物低温压榨、蛋白高值化利用和多层次增值的先河，为提升粮油营养品质、保障国家粮油安全提供了科技支撑。