［首藏作品］（852）瞄準農業「痛點」 快速精準發力

——山東省農業科學院六項科技進步獎破解四個「跟不上」難題

通訊員 王祥峰 高新昊 張 斌 本報記者 魏 東

2017年中央一號文繼續鎖定「三農」工作，把深入推進農業供給側結構性改革作為新的歷史階段農業農村工作主線，重點解決改革背後農業農村發展中存在的四大問題：農產品需求升級了，有效供給跟不上；資源環境承載能力到極限了，綠色生產跟不上；國外低價農產品進來了，國內競爭力跟不上；農民增收傳統動力減弱了，新的動力跟不上。

近年來，山東省農業科學院啟動實施了全國首個省級農業科技創新工程，以推進農業科研體制改革為重點，探索建立了「以問題定任務、以任務組團隊、以團隊促發展」「穩定科研方向—穩定創新團隊—穩定財政支持—調活創新機制」和分類績效考核的農業科技管理新機制，突破了一批農業產業轉型升級和農業供給側結構性改革亟須的重大關鍵技術。2016年度山東省科學技術獎近日揭曉，該院榮獲六項科技進步大獎。這六項科技成果正是瞄準了該省農業發展中的「痛點」，分別在新品種、信息化、生態化、深加工、突變體等細分領域齊聚發力，作為該院落實省委省政府農業供給側結構性改革有關精神的精準科研之舉，這些取得的成果有效破解了當下有效供給跟不上、綠色生產跟不上、國內競爭力跟不上、新的動力跟不上的「四大難題」。

國際領先新品種助力，讓小甘薯成為百億元大產業

山東省農科院作物研究所等單位完成的《濟薯系列專用甘薯新品種培育與加工利用》項目榮獲山東省科技進步一等獎。

中國是世界上最大的甘薯生產國，常年種植面積6000萬畝左右，總產約1億噸，分別佔世界的45%和78%，在保障我國糧食安全、加工原料供應、膳食結構調整等方面發揮著舉足輕重的作用。山東省是我國甘薯主產區之一，常年種植面積400餘萬畝，單產居全國首位。

我國甘薯產業存在著優質專用品種缺乏、栽培技術粗放、加工技術落後等瓶頸問題。

據項目主要完成人、國家甘薯產業技術體系崗位專家張立明研究員介紹，課題組開展了高效育種、配套栽培和產後深加工等相關技術研發，實現了從品種培育、種植生產到產後加工的全產業鏈技術創新，全面提升了我國甘薯產業的市場競爭力，實現了甘薯的高產高效和產業轉型升級，經濟、社會和生態效益十分顯著。

項目組針對傳統雜交育種年限長、效率低、專用品種缺乏的難題，開發出9個與澱粉、花青素、胡蘿蔔素含量等密切相關的分子標記，無性1代分子標記初篩與病圃、旱池鑒定結合，建立了分子標記與常規育種相結合的高效育種技術體系，育種周期縮短2—3年，育種成本和工作量降低40%以上；利用創建的高效育種技術，聚合國內外優異資源，育成4個專用甘薯新品種。育成新品種的豐產性、抗逆性、耐儲性、加工指標等綜合經濟性狀均優於當前主栽品種，分別獲得了國家和省審（鑒）定、新品種保護權等，在主產區大面積推廣應用，全面實現了新品種的更新換代。

為實現專用品種的標準化栽培，項目組系統研究了產量和品質形成機理及調控因素，探明了碳代謝相關酶活性對塊根產量、品質的影響機理，明確了基因協同表達對塊根花青素積累的影響，明確了專用品種的生長發育規律，建立了專用品種標準化栽培技術體系，實現了良種良法配套。以標準化體系為技術支撐，創造了我國高花青素紫薯大面積豐產記錄和高澱粉甘薯大面積薯干單產記錄。山東丘陵旱薄地鮮薯平均增產10%—15%，澱粉含量增加1.5—2個百分點，花青素含量平均增加12%以上。

為解決產品附加值低的問題，對傳統薯脯、薯泥、全粉、薯汁的去皮、漂燙蒸煮方式、切片厚度、烘烤溫度等環節進行了重要創新，研發出系列高附加值產品，在3家企業進行了規模化生產，經濟效益顯著。

該項目獲植物新品種權4項、計算機軟體著作權4項；制定山東省地方標準9項；獲得省、部主推技術3項,成果在山東、安徽、河南、福建、山西等甘薯主產區累計推廣1782萬畝，新增經濟效益72.4億元。山東農學會組織成果評價會認為該項目成果整體達到同類研究國際領先水平。

精準信息推送破除「信息孤島」：國內最大省級農業信息服務雲縫合信息與產業「兩張皮」

山東省農科院科技信息研究所等單位完成的《農業多源信息整合與精準服務技術》項目榮獲山東省科技進步一等獎。

農業信息資源分散、農民獲取及利用信息能力弱、有效信息缺乏已經成為制約農業轉型升級、農民增收的主要瓶頸，如何開展面向農民的精準信息服務，使其能夠便捷獲取產前、產中、產後信息，對推動農業供給側結構性改革、發展現代農業意義重大。

據項目主要完成人阮懷軍研究員介紹，課題組以問題需求為導向，組織國內優勢科研單位、大學和企業等開展了產學研聯合攻關，突破了一批關鍵技術，創立了農業信息智能處理與精準服務體系，創建了國內規模最大的省級信息服務雲平台，推動了信息技術與農業產業融合發展。

該項目創立了農業多源信息整合技術體系。創建了涵蓋1.4萬個本體實例的知識圖譜庫；構建了農業雲存儲環境；建立了蘊藏海量農業在線數據的信息推送引擎，整合了山東及全國的農業網站、專業應用系統等海量數據資源。

該項目構建了農業信息智能處理與精準服務模型。面向蔬菜、果樹、畜禽等領域，構建了預測預警模型，預測精度比傳統模型顯著提高；創立了農業實時信息和知識庫聯合驅動的生產智能決策模型，創建了具有案例深度學習與規則優化迭代功能的知識庫和模型庫、區域性農業決策模型、知識規則等，國內規模最大、數量最多。構建了基於用戶分類和情景感知的信息智能推薦方法，信息推送準確率比傳統方法提高30%以上。

該項目創建了國家農村信息化示範省綜合服務雲平台。制定了農業信息集成技術標準，開發了農情監測、市場預警等主動服務雲組件；集成了農業主要優勢產業全產業鏈信息服務系統；研發了系列低成本信息實時獲取終端；打造了集「語音、簡訊、視頻、網路、廣播」於一體的大數據、多通道、多服務人群的省級綜合信息服務雲平台，實現了農業信息精準服務。

項目成果為國家農村信息化示範省建設發揮了重要支撐作用，輻射全國12省市，在果茶、蔬菜、畜牧等優勢產業進行了大規模推廣應用。該項目有力推進了農業信息服務研究與應用，通過提供精準化信息服務，為促進農民增收和現代農業發展發揮了重要作用，新增間接經濟效益96億多元，社會效益巨大。

該項目獲得計算機軟體著作權50項，制定標準3項，項目對我國農業信息化建設具有創新引領作用，達到國際先進水平。

突破循環農業介面技術，農牧業綠色循環不再「紙上談兵」

山東省農科院農業資源與環境研究所等單位完成的《黃淮海區域種養業廢棄物循環利用關鍵技術與應用》項目榮獲山東省科技進步二等獎。

黃淮海區域是我國重要的種植與養殖業生產基地，每年產生作物秸稈約2.3億噸、畜禽糞便約5.4億噸、菌渣約3600萬噸，由於廢棄物循環利用技術落後，導致秸稈等有機物資源利用率低，農田碳庫損耗、肥料施用失衡、有害生物滋生危害和區域性糞污嚴重等問題。

據項目主要完成人、國家科技支撐計劃課題主持人郭洪海介紹，歷經近10年國家科技支撐計劃「循環農業科技工程」項目支撐研究，該項目從種養業廢棄物營養與能量元素（C/H/O/N/P/K…）的減量化、循環化、可控化、再利用角度，突破了農田固碳增匯、高效耕作、減量施肥、蔬菜殘體聯合堆肥、養殖廢棄物高值肥料化利用等循環農業介面技術；創立了秸稈原位還田、農菜牧、農菌高效生態循環模式及其與土壤碳庫增持的源匯互動理論體系，推動了農牧業轉型升級，產業綠色可持續發展。

該項目研發技術連續4年被確定為山東省農業先進適用主推技術，先後在山東、河北、河南等主產區及相關企業進行了大面積示範推廣和開發應用，累計示範推廣5957.7萬畝，累計利用種養廢棄物1098.2萬噸，增加土壤碳儲量58.9萬噸，減少溫室氣體排放491.2萬噸。累計增產小麥104.8萬噸，增產玉米71.1萬噸，設施蔬菜增產73.7萬噸，新增鮮菇61.5萬噸，生產生物有機肥、小麥與玉米專用肥32.4萬噸，項目新增效益96.4億元。

該項目揭示了農牧菌廢棄物還田下土壤固碳增匯及其增持機制。農牧菌廢棄物還田均顯著增加土壤碳累積速率、促進碳庫增匯及提高土壤活性碳組分在有機碳中比例。秸稈原位還田配合免耕或深松能有效提高土壤大團聚體比例及其穩定性，長期旋耕、深松農田有較大CH4和N2O減排潛力。

該項目建立了高產糧田秸稈原位還田下周年高效輪耕制度，形成了秸稈原位還田下小麥、玉米減量施肥及耕作與施藥周年一體化防治病蟲草害技術，在麥玉兩季平均減施氮26.8%前提下，周年增產10.7%，麥田CO2和N2O排放量顯著降低；創立了糧蔬秸稈與畜禽糞便聯合堆肥技術標準，形成了設施蔬菜有機物料減量、化肥精施技術體系，有機無機氮施用量減少60.3%，土壤電導率降低38.2%；發現了秸稈栽培雞腿菇黑斑病病原菌變種，建立了秸稈培養料供氧發酵與環境調控、覆土與環境消毒及專用藥物控制的食用菌黴菌污染與病害安全防控標準化技術體系。

該項目篩選出低溫啟動型有機物料高效腐熟菌劑，獲得具有「修復根際土壤和提高植物抗性」雙重功能優良菌2株，發明了高密度原菌液固兩相發酵工藝；研發出5套功能型生物有機肥生產關鍵技術工藝，創製出功能型生物有機肥產品8個，防控蔬菜連作障礙和土壤退化效果顯著；研製出秸稈還田小麥、玉米專用肥產品2個，提高了氮肥利用率。

經國內同行專家評價項目成果整體達到同類研究國際領先水平。

三方面突破斬獲五大新品種，脆肉高糖換取30億產值

由山東省農科院蔬菜花卉研究所等單位完成的《優質設施西瓜甜瓜系列新品種選育及高效栽培技術》項目榮獲山東省科技進步二等獎。

山東省是西甜瓜生產大省，西甜瓜產業在全國佔有舉足輕重的地位，但隨著人們生活水平的提高，消費者更加註重營養、風味品質等更高層次的消費目標；為確保西甜瓜產品質量安全和增加瓜農收益，栽培技術急需提升。

據項目主要完成人、國家西甜瓜產業技術體系濰坊綜合試驗站站長焦自高介紹，項目課題組在種質資源創新、新品種選育、高效栽培技術研究等三個方面取得了重要創新突破。一是通過有性雜交和分子育種技術，創製出了抗病抗裂、短蔓、脆肉高糖等優異西甜瓜新種質86。利用這些種質育成了一系列西甜瓜新品種。二是育成了適合設施栽培，早熟或中熟，皮色、肉（瓤）色、肉（瓤）質等性狀各異的優質西甜瓜系列新品種10個。西瓜品種有抗病抗裂中果型紅瓤品種「魯青七號」、小果型紅瓤品種「甜蜜蜜」、小果型黃瓤品種「新蘭」、紅瓤品種「瑞風」；甜瓜品種有黃皮大果品種「魯厚甜4號」、高糖脆肉品種「天蜜脆梨」、白皮大果品種「晶瑩雪」、網紋橘紅肉品種「美多」、黃皮白肉品種「金玉」、網紋淡綠肉品種「美琪」。這些品種含糖量高，風味佳，多數品種優於國外對照品種，已經替代了部分進口種子。三是研究提出了西甜瓜多層覆蓋、整枝留瓜、果實套袋和蜜蜂授粉等技術，建立了以早熟、優質、安全、高效為核心的設施西甜瓜栽培技術體系，為實現西甜瓜設施栽培的優質高效和質量安全提供了技術支撐。

該項目實施13年來，開展了種質資源創製、新品種選育和優質安全高效栽培技術研究，建立了以早熟、優質、安全、高效為核心的設施西甜瓜栽培技術體系。新品種、新技術累計在山東、河南、安徽等地推廣418.8萬畝，獲得經濟效益30.2億元，從而帶動了西甜瓜產業發展。

項目5個新品種通過山東省審定，1個獲新品種保護權，制定了《綠色食品大拱棚西瓜生產技術規程》等地方標準6個。項目在適合設施栽培的優質、特色甜瓜和西瓜種質創新及新品種選育方面達到國際領先水平。

精深科研挖掘出新鮮果蔬妙用，打造原料篩選、初加工精深加工高附加值鏈條

山東省農科院農產品研究所等單位完成的《果蔬中抗氧化、抗炎活性物質製備關鍵技術及產業化》項目榮獲山東省科學技術進步二等獎。

據項目主要完成人程安瑋博士介紹，針對果蔬中抗氧化、抗炎活性物質的製備技術研究和應用缺乏系統性，以果蔬為原料選取多酚、多糖、三萜酸、類黃酮、原花青素5類抗氧化、抗炎活性成分，在資源篩選、提取關鍵工藝、成分分析、功能性研究等方面取得了突破性進展。

該項目篩選出富含抗氧化、抗炎活性物質的果蔬原料22種，明確了活性物質的含量及存在規律；確定了粉碎粒度、溫度、料液比是決定提取率的關鍵因素，優化了共性關鍵技術。創新了不可萃取部分的酸法和鹼法提取工藝；首次創製了三萜酸的分散液微萃取方法，1min內快速富集，效率提高30倍以上；建立了高靈敏同步檢測6種三萜酸的HPLC方法，測限提高到0.95—1.36ng/mL，靈敏度提高了1000倍左右。形成集原料篩選、高效製備工藝、高靈敏度檢測方法於一體的技術，有效提取率達90%，平均提取率提高10%，為果蔬資源開發提供了技術支撐。

項目系統闡明了活性物質的抗氧化作用機理。主要通過啟動細胞內環化酶系統，增強胞內和胞外酶的活性來實現；建立了判定物質是否具有抗氧化特性的蛋白損傷、過氧化酶水平等多終點聯合檢測方法；明確了活性物質與氧化指標之間的相關性，類黃酮含量高的物質其活性高於多酚和多糖，含量與活性呈正相關，確立了量—效關係；糖苷鍵、分子量、硫酸根、側鏈、苯環、羥基等是影響活性的主要因素，確立了構—效關係。為活性物質有針對性利用提供了理論基礎。

項目揭示了活性物質的抗炎作用機理。主要經由NF—κB通路，通過抑制炎性因子和炎性酶，促進抗炎性因子的分泌和基因表達實現的。首次證明AMPK/SIRT1是抗炎調節一個新靶點，AMPK與SIRT1間呈正相關；揭示該靶點與NF—κB之間的關係，明確了AMPK/SIRT1與炎症發生髮展的關係，補充完善了活性成分的抗炎機理。

在突破關鍵技術和明確功能性的基礎上，項目以「優質資源篩選、高效製備技術確立、功能活性明確、產品分級開發」為主線，建立了活性物質高效製備及利用技術體系，實現了集原料篩選、初加工、精深加工於一體的呈鏈條式、遞進式的精準、高值化利用。一方面解決原料利用問題，原料附加值提升2倍以上；二是提取的活性物質經再加工利用，開發出不同功效的保健功能產品，大大提升了產品的附加值，延伸到中獸葯、飼料等行業。項目完成單位建成國內最大10萬級GMP車間單元4500m2，獲QS劑型5種，健字型大小產品12個，制定企業標準10個，獲得管理體系認證書4個。相關技術在山東、江蘇等多家企業得到推廣應用，累計實現經濟效益10.22億元，經濟社會效益顯著。

該項目極大提升了果蔬資源的綜合利用水平，推動了果蔬精深加工業的發展，整體居同類研究國際先進水平。

花生突變體創製新技術國際領先，三大高產、優質、抗病新品種落地省內外

山東省農科院生物技術研究中心等單位完成的《花生優異突變體的創製與新品種培育》項目榮獲山東省科技進步二等獎。

我國目前食用植物油自給率不到40%，是世界上最大的食用植物油進口國，發展油料作物生產，已是當務之急。花生富含不飽和脂肪酸及多種保健成分，是國內市場高端食用植物油。與油菜、大豆等其他油料作物相比，花生種子含油量一般在48%—55%，單位面積產油量較高，是大豆的4倍，油菜的2倍。培育花生優質新品種，大力發展花生產業是保障我國食用油安全、提高國民生活水平的重要途徑。

新品種的培育依賴於豐富而具有優異性狀的種質資源和功能研究透徹的基因資源。然而，栽培花生遺傳基礎異常狹窄，基因功能研究落後於其他作物，嚴重影響了我國花生產業的持續和健康發展。

據項目主要完成人、「泰山學者」特聘專家王興軍研究員介紹，該項目針對花生種質材料的遺傳多樣性狹窄、基因資源缺乏、種質創新工作落後等問題，以培育和推廣高產、抗病、優質的花生品種為目標，圍繞花生大規模突變體創製、功能基因挖掘、種質創新、品種培育和示範推廣等方面開展聯合攻關，取得了一系列創新性成果。

為解決花生種質資源遺傳多樣性狹窄的問題，課題組利用物理和化學誘變方法創製了一個包含3萬多個個體的花生突變體庫，獲得了一批含油量、油酸含量、蛋白含量、種子大小、抗病等重要農藝性狀發生變異的突變體，並從中創製了一批具有高油、高油酸、大果、抗病和耐逆的花生新種質。花生突變體庫的建立不僅豐富了花生的種質資源，為優良品種的培育提供基礎材料，還為花生功能基因克隆和遺傳學研究提供了寶貴材料。為使這些突變體得到更廣泛的應用，課題組建立了突變體庫的信息資料庫及共享平台網站，有效促進了突變體材料的共享和高效利用。

針對花生基因資源缺乏、基因功能研究落後的問題，研究團隊克隆了與花生髮育、耐逆、抗病相關的基因40多個，闡明了這些基因的表達模式，為利用基因工程創新花生種質提供了基因資源；克隆了花生根特異表達的啟動子，為基因工程改良和基因功能研究提供了有力的工具；建立和優化了花生花器注射轉基因方法，與離體再生轉基因方法相比，大幅度提高了花生轉基因效率，獲得一批轉化後代，為基因功能研究和利用生物技術創新花生種質提供了支撐。

利用誘變技術、常規雜交和分子標記檢測等技術，通過對種質資源進行遺傳背景和配合力分析，配製雜交組合，對農藝性狀實行複合選擇，育成三個高產、優質、抗病的花生新品種，獲得了2個新品種保護權。花生新品種在山東、河南、河北、安徽等花生產區的推廣，獲得了顯著的經濟和社會效益。

該項目多次與河南農業科學院、廣西農業科學院、仲愷農業工程學院等單位進行資源共享和技術交流，研究成果得到了國內外同行的高度評價。山東農學會組織專家對該項目進行了第三方評價，評價組專家一致認為，該項目居同類研究的國際領先水平。

［本文轉自《科技日報》2017年 5月 22日第 8版。］