2021年度10項重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)

1.首次證實植物到動物的功能基因轉(zhuǎn)移

煙粉虱是全球第二大害蟲,也是唯一的“超級害蟲”。該研究發(fā)現(xiàn)煙粉虱具有“以子之矛、攻子之盾”的本領(lǐng),揭示了昆蟲如何利用水平轉(zhuǎn)移基因來克服宿主的防御,為探索昆蟲適應(yīng)性進化規(guī)律開辟新視角,為新一代煙粉虱田間精準(zhǔn)綠色防控技術(shù)研發(fā)提供了新思路。研究由蔬菜花卉所張友軍團隊完成,于4月1日以封面文章形式發(fā)表在《細(xì)胞》上。

2.首次發(fā)現(xiàn)烷基型產(chǎn)甲烷古菌

一種新型的產(chǎn)甲烷古菌被發(fā)現(xiàn),這對枯竭油藏殘余原油的生物氣化開采奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。中國農(nóng)科院供圖

該研究發(fā)現(xiàn)了直接降解原油產(chǎn)甲烷的古菌,提出了第五條產(chǎn)甲烷途徑,拓展了碳素生物地球化學(xué)循環(huán)的認(rèn)知,為開發(fā)“地下沼氣工程”提供了理論依據(jù)。研究由沼科所承磊團隊完成。12月23日在線發(fā)表于《自然》雜志上。

3.第一代基因組設(shè)計的雜交馬鈴薯問世

優(yōu)薯1號含有極高的類胡蘿卜素,蒸煮后金黃色的肉質(zhì)口感極佳。中國農(nóng)科院供圖

該研究利用基因組大數(shù)據(jù)進行育種決策,建立了雜交馬鈴薯基因組設(shè)計育種流程,培育出了第一代高純合度(>99%)二倍體馬鈴薯自交系和具有顯著雜種優(yōu)勢的雜交馬鈴薯品系“優(yōu)薯1號”。這是馬鈴薯育種技術(shù)從0到1的突破,標(biāo)志著第一代基因組設(shè)計的雜交馬鈴薯問世。研究由基因組所黃三文團隊完成,于6月24日發(fā)表于《細(xì)胞》雜志上。

4.首次揭示陸地棉群體地理分化和纖維品質(zhì)改良基因組學(xué)基礎(chǔ)

該研究成果分析了當(dāng)前最大規(guī)模的陸地棉種質(zhì)群體,首次揭示了陸地棉群體地理分化是由染色體倒位所致,同時發(fā)現(xiàn)其他棉種的漸滲片段是改良陸地棉纖維品質(zhì)的關(guān)鍵,為進一步研究陸地棉適應(yīng)性演化和突破纖維品質(zhì)改良瓶頸提供了理論依據(jù)。研究由棉花所杜雄明團隊完成,于4月15日發(fā)表于《自然遺傳學(xué)》上。

5.首次揭示氯法齊明廣譜性抗冠狀病毒的機制

該研究發(fā)現(xiàn)氯法齊明對多種冠狀病毒感染有廣譜性限制功效,揭示了其抗病毒感染的作用機制。證明氯法齊明與瑞德西韋聯(lián)用有顯著協(xié)同抗病毒效應(yīng),具有臨床治療新冠肺炎的應(yīng)用價值,為氯法齊明II期臨床試驗的開展提供了數(shù)據(jù)及理論支撐。研究由哈爾濱獸醫(yī)所尹鑫團隊與香港大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)完成。于5月20日發(fā)表于《自然》雜志上。

6.自主創(chuàng)新算法助力超大基因組解析

該研究使用了自主開發(fā)的三代測序組裝算法,用很短時間就完成了1.5TB的三代校正數(shù)據(jù)分析,得到39.1GB的基因組序列,完整度高達95%,高質(zhì)量解析了迄今為止組裝難度最大的非洲肺魚基因組。該基因組是目前已知最大的脊椎動物基因組,這一成果標(biāo)志著我國在超大基因組解析方面已經(jīng)達到國際頂尖水平。研究由基因組所阮玨團隊完成,于2月5日發(fā)表于《細(xì)胞》雜志上。

7.首次利用耦合方法描述生物質(zhì)酶解過程機理

該成果利用試驗和模型耦合方法,對生物質(zhì)酶解過程進行綜合分析,比較分析了纖維素酶和底物結(jié)構(gòu)組成特性等不同參數(shù)對酶解過程的影響,討論了影響酶解過程的關(guān)鍵因素和主要作用機制,為優(yōu)化酶解工藝參數(shù)和工藝過程提供支持。研究由環(huán)發(fā)所董紅敏團隊完成。于1月31日發(fā)表在《可再生能源和可持續(xù)能源評論》上。

8.基于細(xì)胞生物學(xué)提出生物燃料規(guī)模生產(chǎn)新思路

該研究提出了基于細(xì)胞生物學(xué)的代謝工程技術(shù),來擴大乙酸菌代謝產(chǎn)物的思路,闡明了利用發(fā)酵過程中合成氣體生產(chǎn)生物燃料的過程工藝提升方法,為生物燃料的大規(guī)模和工業(yè)化生產(chǎn)提供了重要路徑。研究由飼料所董立鋒團隊完成,于8月9日發(fā)表于《可再生能源和可持續(xù)能源評論》上。

9.建立秸稈資源估算方法助力燃料乙醇產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級

該研究建立了一種快速估算我國秸稈資源量的方法,從秸稈原料均衡供應(yīng)、秸稈預(yù)處理、酶解糖化、菌種選育及發(fā)酵工藝等方面提出中國未來加快推進秸稈高值利用產(chǎn)業(yè)化進程的路徑,對秸稈資源化利用、燃料乙醇工業(yè)轉(zhuǎn)型升級和“碳中和”目標(biāo)實現(xiàn)均有較好指導(dǎo)意義。研究由沼科所何明雄團隊完成,于4月13日發(fā)表于《可再生能源和可持續(xù)能源評論》上。

10.構(gòu)建作物估產(chǎn)系統(tǒng)提供大面積作物估產(chǎn)新途徑

該研究提出了新的數(shù)據(jù)同化算法,并基于作物生長模型和同化算法,構(gòu)建了新的作物估產(chǎn)系統(tǒng),提升了區(qū)域作物產(chǎn)量模擬預(yù)測精度。完成了對區(qū)域冬小麥產(chǎn)量的定量模擬和估算,為開展大面積作物產(chǎn)量預(yù)測提供了新的可行方法,對于保障國家糧食安全具有重要意義。研究由資源區(qū)劃所陳仲新團隊完成,于2月16日發(fā)表于《環(huán)境遙感》上。

2021年度10項重大成果產(chǎn)出

1.“中麥895”助力黃淮海小麥穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)高產(chǎn)

該品種由作科所聯(lián)合育成,具有耐熱性突出、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)抗病等性能。累計推廣5100萬畝,創(chuàng)造畝均實收782公斤的高產(chǎn)紀(jì)錄,成為黃淮麥區(qū)耐熱高產(chǎn)育種骨干親本,助力黃淮海地區(qū)小麥穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)高產(chǎn),為保障國家糧食安全作出重要貢獻。

2.草地貪夜蛾防控實現(xiàn)技術(shù)升級,引領(lǐng)國際技術(shù)進步

由植保所升級的草地貪夜蛾實時監(jiān)測預(yù)警技術(shù)體系,圍繞草地貪夜蛾防治研發(fā)新型生物農(nóng)藥、種衣劑、造粒工藝和施用技術(shù),實現(xiàn)從0到1的突破,草貪防治效果提升顯著,蟲口奪糧保豐收再創(chuàng)佳績,獲聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦全球推廣。

3.創(chuàng)制新型高效生物農(nóng)藥,引領(lǐng)國內(nèi)農(nóng)藥發(fā)展新方向

由植保所自主研發(fā)的生物農(nóng)藥蘇云金芽胞桿菌工程菌G033A,是我國第一例具有自主知識產(chǎn)權(quán)的基因工程微生物農(nóng)藥,引領(lǐng)了我國微生物農(nóng)藥新的發(fā)展方向,打破了國外壟斷。

4.“中甘21”打造“高原夏菜”重大品牌

由蔬菜花卉所育成的“中甘21”是利用國內(nèi)外首次發(fā)現(xiàn)的顯性雄性不育系配制的農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主推甘藍品種,種植比例占北方露地春甘藍和高原夏菜的70%以上,為脫貧攻堅和鄉(xiāng)村振興作出重大貢獻。

5.“廣明2號”育成標(biāo)志我國白羽肉雞實現(xiàn)自主育種

由牧醫(yī)所聯(lián)合培育的白羽肉雞“廣明2號”通過審定,標(biāo)志著我國白羽肉雞自主育種實現(xiàn)從0到1的突破,打破了國外壟斷。

6.反芻動物腸道甲烷減排技術(shù)促進畜牧業(yè)減碳增效

由飼料所完成的反芻動物腸道甲烷減排技術(shù),在降低畜牧養(yǎng)殖業(yè)溫室氣體排放的同時提升養(yǎng)殖效益,已列入農(nóng)業(yè)農(nóng)村部減排固碳十大技術(shù)模式,為“雙碳”戰(zhàn)略實施提供科技支撐。

7.把脈生豬產(chǎn)業(yè)形勢助力國家宏觀決策

農(nóng)經(jīng)所運用大數(shù)據(jù)分析與監(jiān)測預(yù)警技術(shù),準(zhǔn)確研判生豬市場供需形勢及行業(yè)發(fā)展趨勢,提出的政策建議為科學(xué)決策提供了有力支撐。

8.“中油雜19”育成標(biāo)志我國油菜含油量育種邁入世界領(lǐng)先行列

由油料所培育的油菜新品種“中油雜19”,是我國首個含油量達到50%的國審冬油菜品種,突破了油菜高油高產(chǎn)多抗協(xié)同改良的難題,推動油菜高油育種躍居世界領(lǐng)先水平。

9.口蹄疫病毒樣顆粒疫苗邁出產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵一步

蘭州獸醫(yī)所“豬口蹄疫O型病毒樣顆粒疫苗”“牛口蹄疫O型病毒樣顆粒疫苗”分別獲得國家一類新獸藥證書,突破了傳統(tǒng)滅活疫苗的抗原制備方式,實現(xiàn)了口蹄疫新型防控產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新。

10.植物工廠水稻快速繁育關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)作物育種方法重大突破

植物工廠中種植的水稻。中國農(nóng)科院供圖

由都市所研發(fā)的植物工廠水稻快速繁育關(guān)鍵技術(shù),在國際上率先實現(xiàn)水稻生育期減半、60天左右收獲的重大突破,引領(lǐng)了全球作物快速育種的發(fā)展方向。