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  科学研究

转基因带动棉花育种产业进入新时空

2008年08月06日

   今年6月,中国农业科学院棉花研究所(以下简称中棉所)棉花转基因育种项目被国家发改委命名为国家工程实验室项目。喜讯传来,市委书记张广智作出批示,称中棉所在科研上是“国家队”,中棉所坐落在安阳是安阳的光荣,要让安阳人民多了解中棉所,支持中棉所的工作。市领导李连庆、宋凤仙也作出相关批示。根据市领导的指示和有关精神,本报特推出纵深报道《转基因技术——开创棉花育种新天地》。

  7月,由中棉所承办的国际棉花基因组研究大会在我市举行,来自12个国家的260余名棉花科学家交流和讨论了棉花结构基因组与功能基因组的相关课题。此次大会对整体提高我国棉花科技水平、促进棉花产业的可持续发展具有重要意义。正如中棉所副所长、棉花转基因研究与应用课题组组长李付广博士所说,21世纪是生物世纪,植物性状转基因化是解决农业重大问题、发展高效农业的主要方向之一。在棉花种植行业,转基因技术势必开创棉花育种的一片新天地。

  提升棉花科技含量势在必行

  纺织行业的专家都知道,一件上好的棉织衣物可以由80支纱甚至120支纱的精梳棉做成,而我国的棉花品质大都只能做成32支纱的“大路货”,中高档原棉仍然依赖进口,消费者对纺织品绿色、环保和高品质的需求只有靠提高原棉质量才能满足。

  众所周知,我国既是世界上的产棉大国,又是棉花的消费大国,原棉产量和消费量均居世界第一。我国常年植棉面积有500万公顷左右,主要分布在黄河、长江和新疆三大棉区的400多个植棉县,每年棉花总产量约600万吨,消费总量却达1000万吨。棉花产业关系到全国2亿棉农的收入状况与1900多万纺织工人以及近千万棉花科研、加工、流通队伍的生存和就业问题。

  同时,在棉花种植过程中,病虫害非常严重。提起上个世纪90年代前期我国发生大面积棉铃虫灾害的事情,许多棉农仍然心有余悸。中棉所的工作人员回忆说,因为棉花病害是通过土壤传播的,在高温、高湿环境中最容易发生病害,一些棉区的棉花亩产降幅甚至达80%。一开始,几毫升农药就能杀死棉铃虫。由于施药频繁,棉铃虫很快就有了抗药性。到后来,棉铃虫居然能在农药原液里“游泳”。有的农户拿这些棉铃虫喂鸡,鸡当即被毒死。

  采访中,李付广博士深有感触地对记者说,种种事实表明,我国棉花生产面临数量增加、质量改善和效益提高的多重任务。而作为科技创新国家梯队的中棉所,责无旁贷地担当起了提升棉花产业科技含量的重任。

  转基因技术育种加快进程

  近年,转基因技术由于其巨大的产业价值,特别是在作物品质改良、产量和抗逆性提高等方面的明显优势,一直是国际农业高新技术竞争的焦点和热点。在棉花种植行业,世界各国都把棉花新品种的选育及种子产业化研究作为农业技术发展的重点。

  中棉所具有40多年的棉花育种历史,在棉花品种技术创新方面已形成明显的学科优势,整体水平在国内领先,某些方面处于国际领先水平,已形成一整套完善的棉花遗传育种技术。中棉所建所以来,培育成具有不同用途和适应不同生态区种植的优良棉花新品种62个,其中3个品种获得国家级一等奖。20世纪90年代,中棉所系列品种推广面积占全国植棉面积的近50%,年创社会经济效益12亿元以上。

  1998年,经国务院批准,科技部、财政部联合启动了国家转基因植物研究与产业化项目,国家发改委也启动了国产转基因抗虫棉种子产业化项目。在国家项目的支持下,中棉所逐步建立起规模化棉花转基因技术体系平台。

  中棉所研究的转基因抗虫棉,通俗点讲,就是通过生物技术,把一种细菌的遗传物质(DNA)片段转移到棉花里,让棉铃虫一吃就死,培育出具有抗虫性状的棉花。

  李付广博士进一步解释,这种能杀死棉铃虫的基因来自一种叫“苏云金芽孢杆菌”的细菌,这种细菌产生的蛋白质叫晶体蛋白质。由于棉铃虫是碱性胃,一旦吃了转基因棉花,这种蛋白质在碱性胃的条件下,能够在两个特定的位置被酶切开,从而产生毒性,毒死棉铃虫等害虫。

  在中棉所,我们看到一个实现流水线操作、高效的棉花转基因育种工厂。据了解,这是世界上唯一可以同时采用农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪轰击法快速获得转基因抗虫棉新材料的技术平台,能将植物嫁接技术成功应用于转基因棉花的快速移栽,成活率超过90%。目前,中棉所以科研项目、合同等纽带与“上游”基因构建单位——中国农业科学院生物技术研究中心、中国科学院遗传研究所和复旦大学遗传所等形成长远而稳定的战略合作伙伴关系,取得了基因使用权,保证了“上游”最新基因与中棉所先进且丰富的新品种受体材料的结合。

  从实验室到大田规模效应

  中棉所率先育成了转基因抗虫棉品种后,转基因抗虫棉成为我国棉花生产的主导品种,推动了以高新技术改造我国传统农业的进程。转基因抗虫棉的种植能有效地控制棉铃虫危害,农药用量减少60%至80%,每年节约化学农药用量2000万公斤至3000万公斤,棉农农药中毒事件也大大减少。

  以前,中棉所培育一株转基因棉苗至少需要15个月,而现在,这个时间已缩短至6个月。利用棉花规模化转基因技术体系平台,能直接培育成转基因棉花新品种。可以说,在中棉所,从实验室到大田的转化,突破了棉花转基因育种的瓶颈,转基因技术规模化效应明显。2005年,该成果荣获国家科技进步二等奖。

  目前,中棉所年产转基因棉花植株8000株左右,首次在国内实现了棉花基因工厂化转化,并有效地降低了成本,拓宽了受体基因的范围,将抗虫、抗病、纤维品质改良等基因转入20多个主栽棉花品种中,选育各种类型的特异转基因棉花新品系112个,已培育出转基因品种10个,取得了良好的社会效益和经济效益。此外,中棉所还建立了转基因棉花材料快速筛选体系,获得了621份转基因棉花种质材料,为棉花育种提供了优良的育种材料,为突变体库建立了基础,从而加快了转基因育种进程。

  近年,中棉所还争取国家863计划“抗虫杂交棉选育”、“转基因棉育种技术”,国家计委高技术生物技术专项“转基因抗虫棉种子产业化项目”,科技部国家重点成果推广项目“转基因抗虫棉中棉所29、30试种示范研究”,农业部专项“转基因抗虫棉深化研究及商业化生产”等项目,先后育成转基因抗虫棉品种10多个,已在生产上大面积推广应用。据统计,国产转基因抗虫棉的市场占有率由1998年的5%上升到2007年90%左右,其中,由中棉所培育的系列抗虫棉品种占70%,累计推广9000多万亩,实现社会经济效益150多亿元。

  棉花科技创新平台前景无限

  采访中,记者得知,棉花转基因育种国家工程实验室的建设目标和任务是围绕棉花新品种的开发和高效利用,挖掘、整合与优化重要性状基因,建立棉花高效、规模化转基因技术体系,鉴定与筛选转基因棉花种植材料,检测与评价转基因棉花新品种(系)安全性。

  棉花转基因育种国家工程实验室建设项目,主要建设内容包括建立功能基因挖掘与克隆、规模化验证、生化标记辅助选择、分子改良等技术研发平台。项目新增总投资5052万元,其中,国家安排投资1500万元,主要用于相关研发设施的建设,其余资金由项目单位解决。

  据了解,我国原棉品质较差,在国际市场上竞争力弱,其原因之一是品种退化,优良品种的品质潜力没有得到充分发挥。而利用棉花转基因育种国家工程实验室,培育突破性的棉花新品种,有利于发挥我国棉花新品种的高产、优质、适应性好的优势,提高原棉的品级和质量,提升我国棉花的核心技术竞争力。

  同时,棉花转基因育种国家工程实验室的建立,可以有效促进转基因技术和产业的紧密结合,有利于促进科研产业联合,促进科技成果产业化,使高科技在推动我国棉花生产上发挥巨大的作用。

  未来3年至5年,中棉所将挖掘、整合与优化抗病、抗除草剂等基因10个,筛选高产因子、高品质纤维等基因或分子标记150个,创造转基因棉花育种新材料100份以上,培育重大新品种(组合)3个至5个。

  转基因育种技术前景无限。李付广博士认为,中棉所作为我国棉花转基因育种的核心力量,有信心通过棉花转基因育种国家工程实验室的建设,大大增强我国棉花转基因育种自主创新能力,打造棉花科技创新平台,促进我国棉花产业的快速发展。

出处:安阳信息

 
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制作: 中棉所棉业经济课题组