農業生物多樣性應用技術國家工程研究中心

雲南農業大學農業生物多樣性應用技術國家工程研究中心於2002年批准籌建， 2009年6月完成建設任務並通過驗收。中心現有固定人員127人，其中教授55人，副教授38人，獲政府特殊津貼16人，博士學位人員佔75%，45歲以下佔80%，有中國工程院院士1人，973首席科學家2人，全國傑出專業技術人才1人，國家突出貢獻專家3人，全國模範教師1人，全國十大三農人物1人。中心目前擁有9465.82萬元的固定資產。其中科研樓4幢29,740 m，資源庫104m，玻璃温室1028m，共計6292.23萬元，儀器設備1123台套，共計3173.59萬元。建立了包括遺傳多樣性研究，農作物多樣性營養、光熱利用研究，農業生物多樣性生理生化研究，農業生物多樣性應用技術信息網絡系統四個研究技術體系；確立了農業生物多樣性時空優化配置與增加糧食產量、農業生物多樣性控制病蟲害及農業生物多樣性資源持續利用三個研究方向 ^[1]  。

中心圍繞國家經濟進步與資源環境和諧發展的需求，瞄準國際農業生物多樣性研究前沿，立足無可替代雲南生物多樣性優勢，突出農業生物多樣性利用與保護相互促進相得益彰的研究特色，目前已探明瞭生物多樣性控制病害的“遺傳異質理論”、 “病原菌稀釋和物理阻隔理論” 及“生態系統綜合作用原理”。根據自主創新科學理論,構建了生物多樣性應用模式，實現了作物病蟲害生態控制的技術創新。近五年發表論文651篇，出版專著14部，申請專利96項，其中授權38項，公開39項。獲國際獎1項，國家發明2等獎1項，省部級一等獎6項、二等獎4項、三等獎6項。遺傳多樣性控制稻瘟病高產關鍵技術在11個省市推廣應用6361萬畝，病害防效達67-92%，減少農藥56-62%，增產7.5-11%，農民增收54.12億元；物種多樣性控病高產關鍵技術在9個省市推廣應用12287萬畝，病害防效達27-62%，減少農藥53-71%，增產16-41%，農民增收113.64億元；中心成功選育出玉米新品種23個，其中國內登記13個，印尼、馬來西亞、緬甸、老撾等國登記10個，累計推廣應用2944.43萬畝，其中國外推廣應用690.63萬畝，產生了顯著地經濟效益和深遠的國際影響。

農業生物多樣性應用技術國家工程研究中心（以下簡稱工程中心）依託雲南農業大學，於2002年12月經國家發展與改革委員會批准立項建設，預計2007年建成驗收。工程中心實行理事會領導下的主任負責制。建設期間，暫時以重點實驗室和國家工程研究中心兩塊牌子，一套班子試運行。

農業生物多樣性應用技術國家工程研究中心的主要目標與任務是，針對農業生物多樣性利用與保護、農業病蟲害防治的需要，闡明農業生物多樣性之間相互依存、相互制約的基本規律，明確農業生物多樣性控制病害的分子基礎及其相互關係，提示農業生物多樣性利用和保護的內在聯繫，在解決農業生物多樣性應用技術中的重大科學問題的同時，建立品種優化搭配、優化羣體種植模式的技術參數、技術標準和技術規程，促進我國高效生態農業的發展。

農業生物多樣性應用技術國家工程研究中心現有38位固定人員，其中13位教授，11位博士生導師，15位副教授。人員具有植物保護，分子生物學，農業化學，遺傳育種，農業生態等9個學科專業背景。學歷結構中博士學位29人,占人員總數的76%；年齡結構中45歲-60歲人員5人，45歲以下33人，占人員總數86%；近五年從國內外引進18人，占人員總數47%；國外留學1年以上人員24位，占人員總數63%。現有973首席科學家1人，全國傑出專業技術人才1人，國家突出貢獻專家3人，全國模範教師1人，全國十大三農人物1人，何梁何利科技進步獎獲得者1人，雲南省特聘教授1人，雲南省學科帶頭人6人，獲國家技術發明獎，科技進步獎前3名，省部級一等獎前3名，二等獎前2名的固定人員21人。

目前，包含工程中心的4500 m2農大科研大樓已經完工，工程中心已形成較好的公共科研平台和科研服務體系，建立了共用儀器設備的24小時服務制和試劑藥品供給保障制。中心實驗室的設備全部實行專人管理，對室內外共享。中心的儀器設備先進配套，在原有的基礎上增加了可以開展次生代謝產物研究的氣－質聯用、開展微生物多樣性研究的微生物快速鑑定系統、開展蛋白質樣品製備和雙向蛋白質電泳等設備，完善了遺傳分析系統，如DNA快速提取儀、熒光實時高靈敏PCR儀、基因芯片掃描儀及高通量進行SNP，AFLP，及SSR分析的遺傳分析系統等。同時對氣相色譜、透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡、電鏡的電源系統等儀器設備進行了改造和升級換代。工程中心還圍繞農業生物多樣性與病蟲害控制的主題，發明了一些小設備並申請了專利，如新果蠅誘捕器（專利局受理號200520100063.0，下同）、節水熱水器（200520100048.6 ）、薊馬室內飼養罐（200520100047.1）、一種便攜式松材線蟲快速分離裝置（200520022605.7）和吸蟲管（200520100046.7）等。

農業生物多樣性應用技術國家工程研究中心已構建了遺傳多樣性研究、農作物多樣性營養、光熱利用研究、農業多樣性生理生化研究、農業生物多樣性應用技術信息網絡系統四個技術體系。已建立了農業生物多樣性與病蟲害控制研究開發室、農業生物多樣性利用與保護研究開發室、技術集成組裝與驗證示範室，並根據項目需要成立了7個技術開發組。在國家發展與改革委員會的領導下，按照“邊建設，邊研究，邊開發”的工作原則，已取得了以下重大突破及創新成果：

（一）保持源頭創新，為工程中心的持續發展提供理論和技術

探明瞭生物多樣性控制病害的“遺傳異質理論” 。

探明瞭生物多樣性控制病害的“病原菌稀釋和物理阻隔理論” 。

提出了生物多樣性控制病害的“生態系統綜合作用”。

實現了作物病害生態控制的技術創新：在明確基本原理的基礎上，發明了生物多樣性控制病害專利技術16項。

（二）形成了主要糧食作物多樣性優化種植技術規程

工程中心在近幾年研究的基礎上，通過本年度在陸良、石林、曲靖、玉溪、保山、大理等地區的技術集成示範，形成了粳稻品種多樣性優化種植技術推廣應用規程、大春作物多樣性優化種植技術推廣應用規程、小春作物多樣性優化種植技術推廣應用規程。

（三）對利用生物多樣性控制病蟲害的機理和機制進行了深入研究

工程中心圍繞着病害發生的品種、病原菌和環境條件三要素，以水稻品種多樣性控制稻瘟病，小麥與蠶豆多樣性控制病害，玉米與馬鈴薯多樣性控制病害為研究對象，判識作物品種和物種多樣性種植控制病害的作用、效應、特點和規律。從羣體水平、個體水平和分子水平控制作物病害的機理和機制，完成了水稻、玉米、馬鈴薯、小麥等作物品種抗性基因LRR區域結構分析和Candidate抗性基因多樣性研究；初步完成了稻瘟病菌遺傳宗親羣的地理分佈研究、田間病菌孢子擴散規律研究、多樣性田間病菌羣體遺傳結構研究、病菌對植株誘導抗性研究及多樣性田間微生態環境研究。圍繞小麥與蠶豆在多樣性種植體系中的相互作用及間栽對病害發生、流行的影響，完成了蠶豆鏽病菌誘導苗期小麥抗鏽性木質化相關酶活性研究；小麥蠶豆間作中作物對氮的吸收利用研究，小麥蠶豆間作體系施用麥根酸對紅壤中磷的活化研究，小麥與蠶豆多樣性種植對小麥根瘤菌影響的研究，小麥與蠶豆多樣性種植對蠶豆褐斑病和小麥條鏽病的控制效果研究，小麥蠶豆間作控制小麥條鏽病的流行學機理研究，小麥蠶豆間作的增產效果研究。課題組圍繞玉米與馬鈴薯在多樣性種植體系中的相互作用及間栽對病害發生、流行的影響，完成玉米與馬鈴薯多樣性種植羣體的微生態條件研究；玉米與馬鈴薯多樣性種植對病害控制效果研究。

（四）稻瘟病菌遺傳多樣性分析新分子標記的開發

為了更加有效地比較稻瘟病菌羣體的遺傳結構和變異機制，利用雲南省豐富的稻瘟病菌遺傳資源，分析了在稻瘟病菌蛋白激酶和信號轉導的基因中編碼區中46個SSR（即全基因組編碼區中有SSR的蛋白激酶基因和信號傳導基因）的多態性。其中38個SSR有多態性，等位基因數的變化範圍在2－14個之間。這是首次對稻瘟病菌全基因組含SSR的蛋白激酶多態性的研究結果。由於這些標記位於基因編碼區內，其變異與致病性變異的關聯就可能更為緊密，目前，正利用較大羣體對這些標記的有效性進行分析。

（五）稻瘟病菌致病機制的研究

利用原核生物（E. coli）和真核生物（pYES2.1）兩套載體，從稻瘟病菌基因組中克隆到60多個分泌蛋白基因並進行了表達試驗。已經證實其中10多個基因的表達產物在與水稻品種的互作中有着重要的功能，這些基因的單個基因的表達產物就能在致微傷的水稻葉片組織上誘導產生壞死型病斑。由於迄今報道的稻瘟病菌致病相關基因僅有10餘個，因此工程中心克隆的這些基因為不同結構致病蛋白晶體結構的研究、病原菌致病機制和水稻抗病機制的研究都創造了新的研究材料。

（六）高原作物遺傳多樣性種質資源創新

建立遺傳多樣性的評價與利用相結合的種質創新技術體系。近幾年來，已建立水稻、玉米、薯類種質資源庫以及國內屬種齊全、類型豐富的甘蔗資源圃。目前有水稻資源15000 餘份，玉米資源10000 餘份，薯類資源500餘份，野生甘蔗資源824份，大部分資源進行了遺傳多樣性評價。

工程中心通過國家和省級作物品種委員會審定的新品種共15個，其中高原粳型雜交水稻5個，玉米5個，甘蔗4個，薯類作物1個；累計推廣種植600多萬畝。育成的水稻組合“滇雜31”和“滇雜32”百畝連片平均畝產分別達960.0和944.6公斤，達到國家超級稻育種第三期900公斤的指標。

培育擁有自主知識產權的雜交水稻“三系”、“温敏兩系”不育系和恢復系（材料）2萬餘份；篩選和培育出穩定的玉米優良單交品系300多個，育種中間材料1萬餘份；開展了蔗茅野生種與甘蔗栽培品種遠緣雜交利用研究。

（七）傳統地方品種的原位保護

隨着水稻遺傳多樣性技術的大面積應用，大量優質傳統農家品種重新在生產上得到了應用。在雲南，1997年該技術恢復使用了2個傳統農家品種，1998年恢復使用了4個，1999年恢復使用了6個，2000年恢復使用了40個，2001年恢復使用了62個，2002年恢復使用了96個，2003年恢復使用了114個，2004年恢復使用了136個傳統農家品種。在四川，2002年恢復使用了8個，2003年恢復使用了15個，2004年恢復使用了43個傳統農家品種。近幾年來，通過利用水稻遺傳多樣性技術共計保護農家傳統品種資源179個，為品種資源的原位保護（農家保護）探索了新途徑和思路。

（八）成果轉化和推廣應用指標完成情況

據不完全統計，2004年完成大面積推廣1450萬畝，2005年完成大面積推廣應用1810餘萬畝，2006年完成大面積推廣1160萬畝，超額完成了“批覆”規定的近期目標。其中水稻品種多樣性優化技術1145萬畝（四川1351萬畝，雲南694萬畝），大春旱作多樣性優化技術1100餘萬畝（尚未完全統計），小春作物1015萬畝。尤其是利用遺傳多樣性控制小麥鏽病的500畝連片綜合示範，將為小麥條鏽病源頭的綜合治理提供技術參數和技術標準。

（九）示範點建設情況

生物多樣性控制病害高技術示範點的建設選擇在雲南省有代表性的典型農業區域建成10個萬畝生物多樣性控制病害高技術示範點，具體建設地點為大理州鶴慶縣雲鶴鎮、楚雄州姚安縣棟川鎮、昆明市石林縣鹿阜鎮、麗江市麗江縣大研鎮、紅河州彌勒縣彌陽鎮、玉溪市易門縣龍泉鎮、曲靖市陸良縣中樞鎮、昭通地區魯甸縣文屏鎮、思茅地區普耳縣寧洱鎮、保山市隆陽區永昌鎮。在各示範點內建設觀察用房，每個30m2，共計300m2。

（十）完成專利技術的申報

工程中心十分重視理論創新、技術創新和知識產權的保護。工程中心建設以來，已經申請利用生物多樣性控制病蟲害和保護種質資源的專利9項，其中獲得專利證書1項，公開8項。

（十一） 培訓工作實施結果

近3年來，在國內舉辦水稻遺傳多樣性控制稻瘟病技術的各種類型的培訓會7911場次，影響帶動農民617餘萬人次，印發技術資料400餘萬份，舉辦各種示範樣板712個。這些宣傳培訓工作，有效地提高了廣大農民對農業生物多樣性保護和利用的認識，為促進農民的科學種田產生了較好的社會效益。同時，中心主任朱有勇教授應邀到國際水稻研究所（IRRI）等地對東南亞水稻生產國的技術人員進行生物多樣性控制病害的技術培訓，擴大了成果的影響和應用範圍。