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科技引领产业 创新驱动发展

中国农业科学院棉花研究所创新发展之路
2019-03-29 15:26:28  来源:
   科技引领产业 创新驱动发展 —中国农业科学院棉花研究所创新发展之路 60年前,在大片农田包围之中,中国农业科学院棉花研究所开始兴建。一批科技人员毫不犹豫地离开首都北京,来到那片地处晋冀鲁豫四省交界的贫困土地上,在那里烧砖盖房,打井取水,从此扎下根来,只为大片可以承载他们报国梦想的棉田…… 他们一辈子只做了一件事情----研究棉花。在这条跨度60年的时间标尺上,很多人的生命终点消失在了其中的某一格上,而更多的人则继续为他们毕生唯一的这项事业努力着…… 献身棉花事业,实现国家队使命 1957年8月,在北京的原华北农业科学研究所棉作室扩建成立中国农业科学院棉花研究所(以下简称中棉所),之后不久,为响应党中央“科研要深入生产、深入群众”,以及“专业所要深入产区”的号召,于1958年3月搬迁到河南省安阳县白壁镇。六十年来,一代又一代的科技人员,紧密围绕国家重大战略需求,以培育棉花新品种为主线,创新出了多项应用技术,逐步解决了产量低、品质差、粮棉争地、盐碱旱地逆境、枯黄萎病和棉铃虫危害等在不同历史时期棉花生产面临的瓶颈问题。 1978-2017年,中棉所先后获省部级以上成果奖励120余项,包括国家级奖23项,其中国家一等奖4项、二等奖12项。从黄河两岸、长江之滨到天山南北,中棉所系列品种的身影,总是出现在当地棉花生产长期低迷徘徊的关键时刻,并取得突破进展。高峰时期,中棉所系列棉花品种占全国植棉面积的50%,“独揽半壁江山”,是中棉所创新能力的最好例证。老一辈科技人员筚路蓝缕,新一代科技人员栉风沐雨,几代人薪火相传,为国家棉花产业提供强力科技支撑。 基础条件设施建设日新月异 建所初期,条件异常艰苦,当时既无办公地点,也没有宿舍,从北京来的专家们就临时住在抗战时期留下来的小院子里,且地理位置偏僻,交通更是不便,离最近的白璧镇也有近3公里,离安阳市区有20多公里。随后自建的宿舍分为甲、乙、丙三级宿舍,丙级宿舍每套仅30平方米,分为大小两间房,即使房间面积那么小,在当时还要每套住两家。 正是在这样艰苦的条件下,第一代中棉所人心无旁骛,默默坚守在自己的科研岗位上,潜心研究,精心培育,奠定了中棉所在全国棉花科研领域的中心地位,也正是在这种极端艰苦的工作和生活条件下,中棉所人取得了一个又一个的重大突破,中棉所共计培育出100多个不同类型的棉花品种,获得省部级以上成果奖励120余项,为我国棉花产业发展作出巨大贡献。 改革开放以来,我国经济快速发展,人民生活水平不断提高,随着社会的发展和基础设施建设的不断加快,1981年中棉所在老所部建起了三层的家属楼,第一次实行了分配制度,实现了从平房搬到了楼房,条件进一步得到了改善。20世纪80年代末,随着改革开放的不断深入,人才流动性加快,因中棉所地处偏僻,基础设施简陋,导致难以留住人才,所领导为改善职工居住条件,相继建成石家沟、棉花苑等职工住宅楼,使职工生活和住宿条件得到极大的改善。 2005年8月,在农业部、科技部等国家部委及中国农业科学院的支持下,中棉所整体搬迁至安阳市高新技术产业开发区。经过十几年的努力发展,现已建成占地总建筑面积66369平方米的新所部,其中科研办公用房20207平方米,公共住宅用房10212平方米,现代化专家公寓住房35949平方米。 中棉所现有科研平台24个,其中国家级平台7个,省部级平台9个,院级平台5个,是中国农科院唯一同时拥有棉花生物学国家重点实验室、棉花转基因育种国家工程实验室的研究所,除此以外,中棉所还是国家棉花种质中期库、农业部棉花品质监督检验测试中心,农业部转基因植物环境安全监督检验测试中心的依托单位。在满足目前日常科研办公需要的同时,可为我国棉花遗传改良和重大生产技术的基础和应用基础研究提供平台,为全面提升我国棉花产业的核心竞争力提供技术支撑。 中棉所基地建设也正在飞速发展,结合棉花产业发展及研究所发展实际,通过基本建设项目、修缮购置项目资金的支持,目前,建立了1个所部+4个中心的发展模式,即安阳所部,郑州科研中心、海南科研中心、新疆科研中心和长江科研中心,已建成以安阳科研总部为核心,辐射全国棉花主产区的科研基地建设模式。 科技成果硕果累累 1978-2017年,中棉所获得国家一等奖4项,占整个中国农科院获得国家一等奖的近三分之一,在此期间,中棉所基础研究和应用基础研究都取得重大突破,中棉所培育的品种,打破攻克枯黄萎病难题;栽培方面推动麦棉耕作改制,缓解粮棉争地矛盾;育国产转基因抗虫棉,打破美国垄断等一系列方面均取得重大成绩,有效支撑整个棉花产业的稳定发展, (一)建立国家区域网,鉴定出大批棉花优良品种 棉花区域试验——近代史上我国像张之洞、张謇等大量仁人志士多次引进国外优秀棉种,都因种子“水土不服”失败了,怎么让好的品系“水土相服”正式成为优秀品种而且能推广开来,我们的棉花人一直在探索解决这个问题,一直在逐步构建全国的实验平台,一步步艰难走来,在国家改革开放的背景下,中棉所做到了,中棉所的“全国棉花品种区域试验及其结果应用”于1985年获得国家科技进步一等奖。 该成果仅以区域试验推荐应用的8个品种推广面积计算,年增值26.17亿元,在当时改革开放初期的国情下,对社会发展和农业科技进步起了很大促进作用。国家棉花品种区域试验正是棉花科研工作的一个重要组成部分,是棉花育种工作与棉花大田生产之间的纽带和桥梁。优秀的棉花新品种只有进入棉花区域试验才能通过国家或省市棉花品种审定,从而推广到大田生产。 目前,该项工作仍被国家部委高度重视,受农业农村部和全国农技中心委托,中棉所主持国家黄河流域棉区棉花区域试验,全流域布置试点31个,另外,长江流域棉区布置试点19个,西北内陆棉区布置试点18个,组成了国家棉花品种区域试验网,建立健全系统的管理制度和科学的试验技术。通过区域试验对新育成的品系进行丰产性、抗病性鉴定以及纤维品质检测,确定其最适宜的推广地区,并为制订新的育种目标、探讨引种规律以及生态研究等提供科学数据。 (二)攻克枯黄萎病难题 支撑产业稳定发展 棉花黄萎病是世界公认的棉花“癌症”,棉花产业同样是“谈癌色变”,一般情况下患该病减产20%~30%,严重时可达60%~80%,甚至绝收。以前我国棉花生产常受到枯黄萎病的危害,到20 世纪80 年代初期,我国棉花枯黄萎病发病面积占全国棉田面积的1/4 左右,每年皮棉损失近亿公斤,严重制约了我国棉花生产的发展。如何解决问题,品种先行是关键。在全国的期盼和瞩目下,中棉所不负众望,培育出了抗该病的品种中棉所12、17和19等,及时挽救了国家损失,并获得了国家科技大奖。 中棉所12尤其突出,不仅攻克了抗病,而且首次实现了高产、优质与抗病的结合,使中国棉花品种的丰产性与抗病性进入世界先进行列,纤维内在品质也明显提高。在1986~1989年间,先后通过河南、山东等8省审定和国家审定,1986~1997 年间累计推广种植1.6亿亩,成为我国自育品种中累计推广面积最大、应用时间最长、同时在三大棉区大面积推广、经济效益和社会效益最高的品种,1990年荣获国家发明一等奖。 中棉所12还是一个非常优良的育种亲本。据不完全统计,截止2002年,国内用中棉所12作亲本,先后育成品种(系)84个,其中国家和省级审定品种36个,占审定品种的42.9%,杂交种7个,占19.4% ,抗虫棉品种6个,占16.7%。中棉所17于1991年通过国家和省级审定,是通过海岛棉与陆地棉的种间杂交选育而成的,具有抗枯萎、耐黄萎、苗期抗角斑病,后期抗红叶茎枯病等多抗特性,成为麦棉套种的抗病品种的典型代表,在1992年最大种植面积420万亩,1996年获国家科技进步二等奖。 中棉所19既抗枯萎病和黄萎病,又抗苗期根腐病和苗蚜,还抗棉红铃虫和棉铃虫,兼抗6种病虫害,为国内外罕见。在1994年、1995年分别获国家“八五”育种攻关一等和特等后补助,并列入国家重大科技成果推广计划。该品种1994年被引入新疆南疆试种,皮棉亩产高达231.2公斤,创造了当时我国棉花单产的最高纪录,朱镕基总理曾亲临视察并给予高度评价。中棉所19 累计推广种植面积3315万亩,于1998年荣获国家科技进步奖一等奖。 (三)推动麦棉耕作改制 缓解粮棉争地矛盾 “人多地少”是我国的基本国情,有效利用世界7%的耕地面积解决世界22%人口的吃饭穿衣问题,是长期制约我国农业发展的重大难题。20世纪70年代,随着“人增地减”、粮棉争地的矛盾日益突出,中棉所率先启动了棉花早熟育种技术攻关。1975年通过引进东北特早熟棉区的亲本材料,历经5年筛选,中棉所于1980年成功选育出变异株509,继而培育成功中棉所10、16和36为代表的早熟棉品种,实现了一年两熟耕作改制植棉史的三次突破。改棉花一年一熟为棉粮一年两熟的耕作制度取得历史性突破。 中棉所10号的育成,开启了我国短季棉育种的先河,掀起了黄河流域棉区耕作改制的高潮,促进了我国粮(油)棉两熟栽培的发展,成为黄河、长江两大流域麦(油)棉两熟的主要短季棉品种,并在北部特早熟棉区迅速推广,将历来麦棉两熟的北限自淮河-秦岭一线向北推至安阳-济南一线,由北纬33度向北推到36度。上世纪80年代,枯黄萎病的蔓延逐年严重,中棉所改进了中棉所10号的早衰、感枯黄萎病等问题,培育成功了早熟与抗病的中棉所16,迅速得以大面积推广利用,于1995年荣获国家科技进步一等奖。 改革开放以来,中棉所在短季棉品种培育上不断创新发展,相继育成了中棉所24、26、27、36和50等短季棉系列品种,在我国黄河流域和新疆棉区得到了大面积推广应用,为我国麦(油)棉耕作制度的稳定和发展及缓解我国粮棉争地矛盾做出了重要的贡献。其中,中棉所24、27、36于2004年获得国家科技进步二等奖。 (四)走自主创新之路 育国产转基因抗虫棉 20世纪90年代初期,一场毁灭性的棉铃虫灾害使我国的棉花产业濒临绝境,致使部分棉田没有收成,大部分棉田减产50%以上。两三年期间,我国的棉花种植面积从1亿亩锐减到6000万亩,国家与棉农的经济损失超过400亿元,纺织工业停顿、出口创汇大幅缩水,全国棉花产业面临极大困难。西方国家凭借其成熟领先的高新技术优势,成功培育转Bt基因抗虫棉,并迅速在我国河北、安徽两省成立子公司,1999年已占领我国95%以上的抗虫棉市场份额。 面对我国棉花产业内忧外患的两难困境,中棉所毅然选择自主研发转基因抗虫棉,通过联合全国上中下游优势单位,紧密合作、协同攻关,于1998年成功培育第一个国审转单价Bt基因抗虫棉新品种——中棉所29。为缓解棉铃虫抗性上升,中棉所又与中国农科院生物所联合攻关,于2002年成功培育了我国第一个具有自主知识产权的国产双价转基因抗虫棉中棉所41,彻底打破国外抗虫棉垄断,成为继国外之后第二个拥有自主知识产权转基因抗虫棉的国家,抗虫棉自主创新之路也由此成为我国协同创新的成功典范。 其中,中棉所29以中棉所12为亲本选育的高产、优质、抗病虫和广适性强的杂交种,该品种对低龄棉铃虫的死亡率可达90%以上,一般可减少防治次数或用药量的60%~70%,不仅实现了我国转基因抗虫棉“零”的突破,而且改变了国内棉花品种优良性状单一、适应性不广的状况。实现了高产、优质、抗病虫和广适的集合。据农业部统计,中棉所29连续多年是全国种植面积最大、适应性最广、经济效益最大的棉花杂交种, 占全国杂交棉累计推广面积的50%左右。中棉所41是利用构建的Bt+CpTI双价抗虫基因,通过花粉管通道法导入中棉所23中,经过多年选育而成。在中棉所29和41的带动下,国产抗虫棉市场占有率由1999年5%上升到2012年98%,有利推动了我国抗虫棉的产业化。这两个品种于2006年和2009年先后获得国家科技进步二等奖。 近年来,在黄河流域棉区和长江流域棉区,中棉所培育的转基因抗虫棉花新品种一直发挥着重大的作用。其中,中棉所60和中棉所63在实现“千斤棉”高产创建中发挥了重要作用;中棉所63是长江流域棉区的主栽品种,2010~2013年(连续4年)被农业部推介为长江流域棉区主导品种,表现出良好的丰产、稳产和适应性。 (五)告别白色污染 打破“无膜不棉”的传统模式 上世纪80年代以来,棉花种植使用地膜覆盖技术得到大规模推广,使用地膜可提高作物单产20%~30%,给农业增产、农民增收带来了巨大效益。然而,随着地膜使用量不断增加、残留地膜回收率一直偏低,残膜就在地下0~30厘米的耕作层里,挖起来都是碎片。土壤中残膜量逐步增加,土壤结构遭到严重破坏、耕地质量逐步下降。据调研报告显示,当土壤中残膜量达到每亩3.5公斤后,棉花会减产11.8%~22%。而且种子若播在残膜上,烂种率和烂芽率也会大大增加。 2017年9月26日,在位于新疆阿克苏地区的工作站,50亩无膜棉花试验田里挂满了白花花的棉朵,一片丰收的景象。中棉所实现了新疆棉花的无膜种植。经过专家现场考察和测产,该示范田亩结铃数达7万多个,平均亩产量365公斤以上,高产地块亩产达400公斤,高于大面积种植的地膜棉,呈现出早熟高产的基本特性。经第三方科技成果评价机构评价,该技术为彻底解决棉田残膜污染创新了具有颠覆性潜力的技术途径,关键技术达到了国际领先水平。目前,已取得阶段性成果,中棉所将在下一步全面推广过程中继续努力攻关。 (六)牵头棉花基因组测序 抢占国际科技前沿 生物遗传资源是全世界各国科学与经济发展竞争最为激烈的领域。通过全基因组测序是获得遗传资源最快的手段之一,并且也是建立一个国家在学科上的优势地位、长期的科学技术平台和可持续发展最为有利的途径。破解棉花基因组信息,从基因组水平解析其高产、优质、抗逆遗传机制对提高棉花产量和品质具有重要作用。 2007年12月,由中棉所牵头,自筹经费数千万元与美国农业部南方平原研究中心、华大基因合作,启动了“棉花基因组计划”,在国际上首次开展棉花全基因组测序。研究团队采用全基因组鸟枪法结合新一代的高通量DNA测序技术,对主栽棉花物种D亚基因组的供体——雷蒙德氏棉进行了全基因组测序。2012年8月,中棉所在国际上率先完成二倍体棉花(雷蒙德氏棉)全基因组遗传图谱(草图)的绘制,该成果发表于国际权威学术期刊《自然遗传学》。2014年4月,亚洲棉(A基因组)全基因组测序组装已全部完成,相关研究结果在《自然遗传学》发表。2015年5月,陆地棉(AD组)基因组图谱绘制工作完成,相关研究成果在《自然生物技术》上发表。以上成果的取得为我国在世界棉花基因组学研究方面占得先机,标志着我国棉花基因组学研究取得了国际领先的地位。棉花基因组信息的获得,为挖掘与利用棉花纤维发育、雄性不育、耐盐碱、抗病等重要功能基因提供前所未有的机遇,为实现全基因组设计育种,实现农业科技的 “顶天立地”奠定了基础。 (七)组建国家级棉花重点实验室,引领世界科技前沿 2011年10月,依托中棉所和河南大学联合共建的棉花生物学国家重点实验室于经科技部批复成立了,实现了河南省科研教学领域国家重点实验室“零”的突破。 实验室科研仪器设备配套齐全、学术氛围浓厚,为实验室科研人员围绕棉花生物学重大科学问题开展基础和应用基础研究工作、为棉花基础创新提供源动力、为棉花重大前言问题的解决提供科研平台和人才队伍支撑,并每年向符合条件的国内外科研工作者提供基金资助。 实验室建设以来,共主持和承担各类科研项目190项,发表SCI论文348篇,获国家自然科学奖二等奖1项、国家科学技术进步奖二等奖1项、省部级一等奖5项。培养中国工程院院士1人,国家杰出青年基金获得者3人、长江学者1人、“万人计划”3人、“万人计划”青年拔尖人才1人、中青年科技创新领军人才2人、中原学者3人。有28家高校和科研院所科研人员来实验室开展科学合作研究;实验室建立了种质资源发放、外源基因转化、南繁加代创新、抗病性鉴定、抗旱耐盐碱鉴定等共享平台,为国内外合作研究和重大项目的实施提供了支撑。 牵头成立国家棉花产业联盟 促进棉花产业可持续发展 当前我国棉花主产区域格局大调整、种植方式大变革、植棉成本居高不下、原棉生产品质与纺纱企业需求品质严重脱节、中高端原棉严重短缺、原棉污染严重,我国棉花生产出现了较为严重的发展瓶颈,生产与需求脱节现象严重,导致了“洋货入市、国货入库”的不良局面。为了提升我国纤维品质一致性水平,降低棉种植棉成本,提高我国棉花产业在国际上的竞争力,同时促进我国棉花产业可持续健康发展。 2016年8月24日,农业部种植业司会商科技教育司,批复由中国农业科学院棉花研究所牵头,成立国家棉花产业联盟。2016年11月28日,在农业部及其种植业司、科技教育司及中国农业科学院领导见证下,国家棉花产业联盟在北京正式成立。 国家棉花产业联盟由全国棉花“科研生产-加工流通-纺织服装”等全产业链相关优势单位及有关主产棉区地方政府、农业主管部门共208家组成。国家棉花产业联盟以市场和消费需求为导向,有机结合我国棉花科研、生产、加工、流通、纺织、贸易等全产业链各环节。纺织企业需要什么,与联盟签订订单合同,联盟就去培育生产什么。将多年来我国“科研单位研制什么,种子企业就卖什么,生产部门就生产什么,纺织企业不得不用什么”的传统生产模式,转变成“纺织企业需要什么,生产部门就生产什么,种子企业就提供什么,科研单位就研制什么”的现代生产模式。 此外,中棉所通过成立建设中亚试验站,先后与乌兹别克、塔吉克、哈萨克等中亚五国签署战略合作协议;与吉尔吉斯农业大学合作建立了中吉棉花科技园;并与2014年、2017年先后培育中棉所44、中棉所59通过吉尔吉斯认定,为中亚棉花发展战略和新丝绸之路经济带建设奠定了基础。 传承中棉精神,弘扬创新文化 建所初期,来自五湖四海的老中青三代科技工作者,为了响应党和政府“科研要深入生产、深入群众”的号召,毅然放弃大城市优越的物质生活,举家迁往穷乡僻壤的小城安阳。就是这种极为艰苦的环境,也不曾消磨掉他们的专业精神和执着追求科技梦想的信心,创造了“艰苦奋斗、甘于奉献、勤于实践、勇于创新”的“中棉所精神”。六十多年来,一代代中棉所人前仆后继,把这种精神发扬光大,正是靠着这种精神,克服了一个个难于克服的困难,逾越了一座座技术的高山,取得了一项项令人瞩目的重大成果,用科技之光点燃了他们心中的中国梦。 科研活动是一个漫长而艰辛的过程,要求科技人员为了科技事业的大局可以牺牲个人局部利益,全身心地投入到科研中,把毕生精力献给科学事业,从中国科学院学部委员冯泽芳,到中国工程院院士喻树迅,再到现任所长李付广,中国农业科学院棉花研究所先后数任所领导用自己的毅力与智慧共同延续着这半个多世纪的接力。一代又一代的科技人员,秉承“艰苦奋斗、甘于奉献、勤于实践、勇于创新”的中棉所精神,紧密围绕国家重大战略需求,以培育棉花新品种为主线,将创新驱动发展战略贯穿于中棉所的成长和发展历程中去。 中棉所的精神文化建设始终是以棉花科技可持续创新为已任,以推进棉花生产可持续发展为目标,以“把您的优势无限放大”作为科技创新实践的行动,弘扬“思路决定出路、凝聚决定发展、胸怀决定规模、观念决定成就”的工作理念,坚持“想大事、办实事、不出事、做成事”的工作原则,从而实现科学素质、科学思想、科学方法、科学文化、技术创新和综合能力的全面协调发展,创造可持续的科研创新能力。 2013年,面对棉花产业发展的新形势,中棉所领导班子,继续发扬中棉所精神和文化,与时俱进提出了“空谈误所、实干兴业,做强做大棉花事业”的工作理念,以建设世界一流现代棉花研究所为目标,以学科调整和团队建设为主线,以创新科研管理体制机制为核心,深入分析国情,分析中棉所历史责任,分析当前棉花科技发展特点,瞄准国家棉花重大科技需求,以突破重大科技命题为导向,以服务产业重大科技需求,跃居世界农业科技高端,建设世界一流科研院所为使命。 2014年4月9日,时任中共中央政治局委员、国务院副总理刘延东在国务院办公厅、国家发改委、卫计委、教育部、财政部、河南省等领导的陪同下,到中棉所视察工作。在考察了中棉所日光温室、转基因实验室、早熟育种实验室,听取了李付广所长关于中棉所工作情况以及我院陈萌山书记关于农科院创新工程进展的汇报后,刘延东说:“作为棉花科研的国家队,中棉所始终将创新驱动发展贯穿于研究所的整个成长过程中,可以说是一个范例;通过协同创新,建成了棉花科研共用平台,对整个产业链起到了科技核心的关键作用。” 随后,农业部、科技部联合作出《关于开展向中国农业科学院棉花研究所(以下简称“中棉所”)学习活动的决定》,《决定》要求,全国农业和科技系统要学习中棉所艰苦奋斗、甘于奉献的优良传统,敢于担当、敢于超越,找准方向、扭住不放,在攻坚克难中追求卓越,最大限度解放和激发科技作为第一生产力所蕴藏的巨大潜能。学习中棉所勤于实践、勇于创新的优良作风,坚定不移地贯彻落实科教兴国战略和创新驱动发展战略,抓住科技创新的重大历史机遇,聚焦国家战略需求,勇攀科学技术高峰,创造引领世界潮流的科技成果,持续提高农业科技进步贡献率。学习中棉所扎根基层、服务“三农”的优良品质,放下身段,俯下身姿,全身心投入到服务基层、服务“三农”的伟大事业中,倾力支撑农业农村经济快速发展,全力实现农民收入持续稳定增长。 在中宣部、农业部、科技部以及院党组的推动下,中国农业科学院棉花研究所建所近60年的科技创新之路,作为全国创新驱动发展的典型范例通过各大新闻媒体报道宣传,引起农业和科技及社会各界广泛关注。 文化需要传承,精神需要积淀。中棉所精神是在长期的历史积淀中形成的,新一代的中棉所人将从自我认知出发,结合自身岗位,坚定勇攀高峰的信念,注重机制体制创新,与时俱进,适时推出重大改革举措和制度创新,围绕农业供给侧结构性改革重大需求,把握科技创新工程全面推进期这一发展机遇,推进实施乡村振兴战略,以问题为导向,聚焦优势力量,找准位置,认真布局,为整个棉花产业链的可持续发展保驾护航,用实际行动诠释新时代中棉所精神,将中棉所精神薪火相传,发扬光大。
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