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  打造现代烟草农业新优势

责任:金太阳.娱乐币 作者:本刊记者 季哲/文  来源: 《中国烟草》 2017年第11期 总第600期 第26-28页 2017-06-01
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“种”出新优势:基因研究擎起精准育种

我国中式卷烟的发展,对烟叶原料的优质、特色、绿色、安全提出了更高要求。新世纪以来,现代烟草农业转变成绩斐然,然而烟草优良性状与不良性状的遗传连锁,依然是困扰烟叶生产多年的难题,也是烟草农业进一步发展的瓶颈。

品种是打破遗传连锁的关键,当传统育种潜力基本挖掘到极限时,迫切呼唤具有革命性、颠覆性技术特征的现代精准育种的到来。2010年12月,经过长达五年的广泛调研、审慎决策和充分准备,烟草基因组计划重大专项正式启动,科研目标直指烟草育种领域的“世界难题”——探寻基因奥秘,实现精准育种,努力实现一代又一代烟草育种人的梦想与责任。

探寻基因奥秘,实现精准育种 /高龙 摄

作为一场贯穿大科学、大数据、大产业的科研大工程,6年多来中国烟草基因组计划在结构基因组、功能基因组、分子育种三方面成果丰硕,完成了其他作物基因组研究十年的工作。

栽培烟草与大多数动植物不同,属于异源四倍体,基因组庞大,遗传背景复杂,拥有45亿对碱基,远超水稻、玉米、牛羊等动植物,是人类基因组大小的1.5倍。中国烟草同国际一流研究平台深圳华大基因研究院紧密合作,组成烟草测序科研团队,设计出独特的测序、组装、分析的技术策略,在国际上首次攻克四倍体烟草基因组,完成了一整套高标准高质量的基因组图谱。

与此同时,配套关键技术也取得了重大突破,实现了多个“全球第一”和“国际领先”:创制全球第一套烟草全基因组基因芯片,探针数目超200万,密度和质量稳居国际首位,揭示烟草全植株、全生育期基因表达规律;创制全球最大规模的烟草突变体库,突变体种子达27万份,鉴定挖掘一大批具有研究价值和应用潜力的突变体植株;开展300多个烟草品种的基因组关联分析,揭示了37个关键性状的遗传基础;建立国际先进的烟草代谢组学平台,获得超过2万个烟草代谢组基础数据,构建了烟草香气、品质等部分关键性状的代谢途径;首次在烟草中突破基因组编辑技术,能够在规避转基因风险的前提下,实现对烟草品种进行人工设计、人工纠错、人工改良,掌握精准育种的重要工具;发现烟草开花期调控基因,成功开发出缩短烟草生育期技术,能快速收获种子,育种效率提高三分之一;建立国际上覆盖烟草基因组数据最全面、体系最完整、最有应用和研究价值的数据库和云计算平台。

6年来,中国烟草基因组计划解析烟草重要性状功能基因230多个,申请基因发明专利125项,开创了从功能基因出发、从突变体出发、从大数据出发的育种技术路径,围绕抗病、抗逆、品质、低害、农艺等性状的品种定向改良,系统布局,有效推进,育成品种或品系18个左右,第一次打通从基因到品种的创新链条。

特别是在抗病性状方面,培育成功抗黑胫病的“红花大金元”、兼抗黄瓜花叶病和普通花叶病的“K326”、抗赤星病的“NC82”、抗普通花叶病的“中烟100”、抗青枯病的“翠碧1号”等新品系,田间试验和感官评吸综合表现良好。2016年7月29日,“抗烟草CMV和TMV病毒病基因定向改良K326品种”项目通过了田间鉴评。专家组一致表示:项目将基因定位与品种改良有机结合,将常规育种与分子育种有机结合,其创新性育种技术体系开辟了烟草分子育种的新模式,研究成果达到了玉米、水稻等其他大作物同类研究水平,实现了烟草育种从传统的经验育种到精准育种的转变。对于这一喜人的科研成果,国家局领导批示:“很好!感谢基因组计划同志们多年努力,下一阶段聚焦重金属和减害品种。”

进入2017年,烟草基因组计划研究进一步走向更深层次、更高水平。

5月3日,国家局印发《烟草基因组计划重大专项基于基因组编辑技术的工厂化育种方案(2017—2020年)》。烟草基因组研究正按照“全信息、全材料、全路径实现精准育种”的总体思路,以工业企业和卷烟品牌对烟叶原料的需求为导向,以基因组编辑技术为核心,搭建规模化、精准化、智能化的烟草育种工厂,针对性地筛选和培育能够满足卷烟工业企业对烟叶原料个性化需求的、优质低害特色的烟草品种。

5月5日,中国烟草与华大基因再次“牵手”,在北京签署战略合作协议。国家局局长凌成兴在致辞中提出,通过双方共建烟草分子育种联合研究院和烟草与健康联合研究院,将进一步推进烟草农业生物技术革命、绿色发展变革、生产方式革新,从烟草基因源头上进一步推进中式卷烟降焦减害工作,为消费者提供更优质的产品、更优良的服务。

基因研究擎起精准育种。我们相信,打造现代烟草农业新优势,行业科研领域“种”有办法,“种”能实现。

“防”出新优势:绿色防控打造安全优势

烟草病虫害历来是烟叶种植过程中的心头大患,每年各地因病虫害造成的农作物受损减产的事例数不胜数,尤其是蚜虫对烟叶的危害贯穿整个生产季节,全国各大烟区都深受其害。

随着社会的进步以及人们安全意识的提高,农药防治的传统手段便捉襟见肘,害虫的抗药性会增强或者发生变异,农田中只能增大使用剂量,不仅导致农药成倍增长,还容易导致病虫害更加频繁、大面积发生,这种恶性循环给农作物安全性带来极大隐患。

害虫都有天敌,如何有效通过“以虫治虫”的方式来进行生物防治,成为了许多烟草科研人员的致力领域,因为这项成果一旦成功,不仅能够减少对烟叶的伤害,更符合绿色生态产业的发展趋势。

“十二五”期间,中国烟草在科技创新方面有两张亮丽的名片,第一张就是上文提及的烟草基因组研究,而另外一张就是烟草绿色防控,这两张名片在国内外都形成了很大的影响力和良好的口碑,显著提升了烟草行业的正能量。

在绿色防控方面,蚜茧蜂防治蚜虫技术从云南烟草起步、成熟,辐射全行业,服务大农业,得到行业上下、各级政府、广大农民的广泛赞誉,获得联合国粮农组织的充分认可,成为国内外生物防治的成功案例。

积极学习烟蚜茧蜂防治相关知识 /玉溪市烟草公司 供图

病虫害防治,被认为是农业生产中技术含量最高、劳动强度最大、风险控制最难的环节。云南省局十年磨一剑,攻克了烟蚜茧蜂防治蚜虫关键技术瓶颈,奠定了云南省局在这一领域中的国际领先地位。通过这项技术的辐射和带动作用,烟草农业绿色发展的理念深入人心,从烟区生态到烟叶质量都有一个大的跃升。

除了蚜茧蜂,湖北恩施州还探索了异色瓢虫的人工饲养与释放,项目实施期间,恩施州共计推广异色瓢虫11万亩,平均防治效果达70%,平均每亩减少农药使用量10.8克,累计节约防治成本113.74万元。包括推广物理、化学诱杀田间鳞翅目害虫技术、推广生防菌防控技术等,全州核心烟区基本实现“不施杀虫剂、少施杀菌剂”的目标。

2015年2月24日,行业依托玉溪市公司成立了烟草行业首个“病虫害生物防治应用技术工程研究中心”,着力完善提升国家烟草病虫害生物防治的研究、示范和推广平台,全面促进科技成果转化落地,该中心是行业在绿色防控技术领域设立的唯一一个工程中心,正成为行业生物防治技术研发与推广的排头兵、引领者。

行业实施烟草绿色防控重大专项对推进烟草农业绿色发展变革具有重大意义,也是行业《烟草行业“十三五”科技创新规划》的重要内容之一。下一阶段,行业将重点研究建立蚜虫、烟青虫/斜纹夜蛾、地老虎、病毒病、青枯病/黑胫病、赤星病/野火病等“三虫三病”绿色防控技术体系;构建西南高原、黔桂山地、武陵秦巴、黄淮平原、南岭丘陵、武夷山地、胶东沂蒙、东北平原等八大生态区绿色防控模式;建立绿色防控示范区和辐射区,其面积分别不低于全国植烟面积的10%和50%,化学农药使用量比2015年分别减少50%和30%;实现烟草病虫害防治由化学防治为主向绿色防控为主的转变,实现绿色防控从单项技术到综合技术体系的跨越,保障烟叶生产安全、烟叶质量安全及烟区生态安全。

“变”出新优势:生产方式变革促进转型升级

创新,通过文字构成就不难看出:欲行创新之事,需用创之“刀”,协以新之“斧”,大刀阔斧地破除旧观念、旧行为、旧习惯,转而树立新观念、新思维、新习惯。

在烟叶生产领域持续推进科技创新,行业的“大刀阔斧”力劈烟草品种、绿色防控、植烟土壤保育、水肥一体化、烟草农业机械化、烟叶精益生产、采烤、分收一体化、模块均质化加工、循环生态农业以及烟叶信息化“十大”技术工程,主要以提升烟叶品质、提高生产效率为核心,旨在构建完善关键技术体系,持续推进烟叶科技进步。

烟叶种植过程中,土壤保护十分重要。中国烟草较早就注意到,如果烟叶长年连作、掠夺性种植,不但会破坏土壤结构,还会加重病害传播,对烟叶质量特色造成影响。

2005年,行业就制定了《中国烟叶生产可持续发展规划纲要(2006-2010)》和基本烟田保护制度,烟叶产区从科学生产、绿色生产的角度出发,积极致力于烟田保育工作。

烟田轮作是开展较早并长期坚持的一项重要生产措施,通过多年推进,烟农们对于土地“重用轻养”的习惯正在逐步改变。让土壤在轮作中得到“休养生息”,通过多年各个产区根据自身实际而实践出的轮作方式看,土壤轮作能够达到改善土壤理化性状的目的,这种方式已经从广大烟农认可变成必不可少的生产环节。目前,全国烟田的轮作率已达72%,行业专家认为,实施全面轮作能够有效改善烟田的作物结构,提高土壤对作物的选择适应性,对于减轻和防治土传病害、维护生态平衡都能起到重要作用。

土壤本身很脆弱,也需要不断滋养与呵护。提高土壤肥力、保护生态的另一个有力手段是推广应用有机肥料。

四川凉山烟区在2014年曾开展生态有机肥的开发研究,他们发现利用微生物生命活动及其代谢产物与植物根系进行相互作用,可以达到促进营养元素吸收、提高植物抗逆性和提高植株抗虫防病能力的目的,同时微生物有机肥料的成本较低、环保安全、易推广、原料充足,非常符合生态农业,绿色农业,有机农业的发展方向。

各个烟区根据自身区域特点也探索出不同的有机肥应用方案,比如,湖北恩施烟草公司创新研发烟草秸秆发酵技术,把烟草秸秆转化为生物有机肥,效果好、无公害、地肥足、投入少,成为烟农的好帮手。2015年,贵州遵义烟草公司还创新研发酒糟和秸秆发酵技术,实现生物有机肥规模化开发和产业化应用。

废旧农地膜回收不力、土地“白色污染”逐年加重等问题也一直困扰着烟农。2015年,贵州省遵义市公司湄潭县局(分公司)本着“践行社会责任、实施清洁生产”的原则,依托烟农专业合作社,积极探索烟用废旧农地膜、卷烟物流配送PE膜回收加工利用,烟农与合作社在这里都可以得到收益,合作社盈利的60%还可以向烟农社员分红,不仅实现了“有限资源,无限利用”,还为烟农增收探索出了一条新路子。

“十三五”期间,行业将一如既往推进烟草农业生产技术革新,研究构建与不同生态区相适应的水肥一体化关键技术体系,推进烟叶水肥管理技术升级,实现水肥协同精准供应和高效利用;开展生物质能等清洁能源高效利用技术产业化应用研究,推进烘烤节能减排;深化秸秆、不适用烟叶、农地膜、酒糟等资源化利用技术研发及产业化应用,推动绿色发展;加大烤房、温室大棚等农业设施综合利用技术研究,提高烟田基础设施综合利用效率,拓宽合作社经营渠道;促进农机与农艺融合,提升机械化作业水平;研究探索烟草在其他领域的新用途;构建技术持续进步、资源高效利用、科学生产经营、符合烟草特点的烟草综合利用新模式。

中国烟叶公司总经理陈江华表示,将牢牢把握“优质、特色、生态、安全”方向,努力构建“十大”关键技术体系,着力打造一批特色优质生态烟区,加大面源污染防治力度,切实保障烟叶品质安全,持续打造现代烟草农业的生态优势。

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编辑:李东军

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