20日中國農業農村科技發展高峰論壇暨中國現代農業發展論壇在南京舉辦。論壇上發布了《2020中國農業科學重大進展》(以下簡稱《進展》)。《進展》中共發布10項能夠充分代表2019年我國農業科技前沿研究水平、取得重大突破性進展的基礎科學研究成果,涵蓋基因編輯技術在農業上的應用、替加環素新型耐藥基因、非洲豬瘟病毒結構解析、土傳病真菌和農業氮素管理等研究領域,將有力促進相關應用技術研究,進而保障我國糧食安全、生物安全、“舌尖上”安全和農業可持續發展。
十項農業科學研究成果具體如下(排名不分先后):
1.利用大芻草挖掘玉米密植增產基因。該研究由中國農業大學田豐團隊主導,首次從玉米野生種大芻草中克隆了控制玉米緊湊株型、密植增產的關鍵基因,建立了玉米緊湊株型的分子調控網絡。該研究為玉米理想株型分子育種、培育耐密高產品種提供了基因資源和理論基礎。
2. 利用基因編輯技術實現雜交稻自留種。該研究由中國農科院水稻研究所王克劍團隊和中國科學院遺傳與發育生物學研究所等單位合作,借助基因編輯技術將雜交稻中4個生殖相關基因敲除后,成功將無融合生殖特性引入到雜交稻當中,從而實現雜合基因型的固定。該研究首次在雜交稻中實現了雜交水稻無融合生殖從0到1的突破,為解決雜交種制種繁、留種難的行業難題提供了有效途徑。
3. 發現黃瓜分枝調控新基因。該研究由中國農業大學張小蘭團隊主導,發現側枝調控新基因(CsBRC1),通過直接抑制生長素輸出基因的功能,促使黃瓜側芽中的生長素積累,從而抑制黃瓜側枝的生長發育。該研究闡明了生長素和側枝調控基因之間的直接聯系,為調控側枝的生長、促進黃瓜高效生產提供了新策略。
4. 建立高雜合物種單倍型基因組組裝的新方法。該研究由南京農業大學張紹鈴團隊主導,完成了梨花粉單細胞測序,自主開發了“條形-編碼”(Bar-coding)的單倍型基因組組裝技術,成功組裝了高雜合梨兩套單倍型基因組。該研究為復雜物種基因組的單倍型基因組組裝及等位基因分析提供有效方法,推動植物基因組學的研究。
5. 揭示反芻動物的進化及其獨特性狀的分化機制。該研究由西北工業大學王文團隊主導,通過大尺度、跨物種、多組學大數據分析與實驗的研究思路和手段,闡明了長期有爭議的反芻動物進化關系和歷史,解析了反芻動物復雜性狀的遺傳基礎。該研究闡明了反芻動物多樣性形成、演化和極端環境適應的分子機制,對牛羊品種選育、人類再生和癌癥醫學的研究具有重要啟示。
6. 發現兩種可轉移替加環素高水平耐藥新基因。該研究由中國農業大學沈建忠院士團隊聯合江蘇農科院王冉團隊,發現了兩種新可轉移高水平替加環素耐藥新基因tet(X3) 和tet(X4),揭示了替加環素耐藥機制,該研究為后續新藥設計和研發指明了方向。
7. 解析非洲豬瘟病毒三維結構。該研究由中國科學院生物物理研究所王祥喜/饒子和團隊和中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所步志高團隊等單位合作,采用單顆粒三維重構的方法,首次解析了非洲豬瘟病毒全顆粒的三維結構,闡明了非洲豬瘟病毒獨有的5層結構特征,揭示了病毒的組裝機制,該研究為開發效果好、安全性高的非洲豬瘟新型疫苗奠定了堅實基礎。
8. 編輯感病基因培育抗白葉枯病水稻。該研究由上海交通大學陳功友研究團隊主導,利用基因編輯技術,同步編輯水稻3個感病基因,獲得了具廣譜抗性的水稻新種質,能有效抵御水稻生產的頭號細菌“殺手”白葉枯病害。該研究通過編輯多個感病基因,攻克了水稻傳統抗病育種周期長、抗性易喪失的技術瓶頸,開辟了作物抗病育種的新途徑。
9. 解密土傳病原真菌的強致病性。該研究由中國科學院微生物研究所郭惠珊團隊主導,通過生化和雙遺傳試驗,發現了土傳病原真菌分泌幾丁質脫乙酰酶、消除免疫原活性,成功規避植物免疫反應,表現出強大的致病性。該研究破解了土傳病原真菌逃避植物寄主免疫反應的謎團,為深入解析土傳病原真菌致病機理、開展靶向防控提供了分子基礎。
10. 構建我國氮排放安全閾值定量評估新方法。該研究由清華大學喻朝慶團隊主導,首次探明了全國農業生產、氮排放和水環境質量的演化關系,量化了省級和全國尺度的氮排放安全閾值及超排量,明確了恢復水質的定量化管理目標。該研究解決了氮排放安全閾值研究缺乏可靠的定量評估方法問題,為中國氮素的安全管理與制定可持續發展戰略提供了科學支撐。