最新资讯

微生物点亮农业“绿色未来” ——访中国农业科学院农业微生物资源团队首席科学家魏海雷
日期:2021/5/8 访问:

编者按:

  微生物,顾名思义是指个体微小结构简单的生物。微生物无处不在,与自然生态和人类生活密不可分,在农业生产中更是扮演了不可或缺的角色。比如土壤生态、作物健康、食药用、畜禽水产养殖、环境修复、废弃物资源化利用等无不需要微生物的参与,微生物更是农业生物技术发展的原始基础,是保障农业绿色生产和重要农产品供给、促进农业生态安全和高质量发展的重要支撑。本期邀请专家进行解读,并选取农业微生物应用地方经验,以飨读者。


  作物、畜禽、水产、农业微生物等农业种质资源是新品种选育的基础,是遗传信息由上一代传给下一代的载体,是人类生存不可或缺的重要资源之一。我国农业历史悠久,种质资源极为丰富,这些资源是我国乃至世界最为重要的农业遗产。这其中,有些地方品种的濒危、珍稀程度不亚于大熊猫。

  2020年,《国务院办公厅关于加强农业种质资源保护与利用的意见》(以下简称《意见》)正式印发。《意见》提出,力争到2035年,建成系统完整、科学高效的农业种质资源保护与利用体系,资源保存总量位居世界前列,珍稀、濒危、特有资源得到有效收集和保护,资源深度鉴定评价和综合开发利用水平显著提升,资源创新利用达到国际先进水平。近日,记者就农业微生物种质资源保护与利用专访了中国农业科学院农业微生物资源团队首席科学家魏海雷研究员。

  


  记者:粮安天下,种铸基石。种子是农业的“芯片”,是确保国家粮食安全和农业农村高质量发展的源头。《国务院办公厅关于加强农业种质资源保护与利用的意见》第一次将农业微生物种质资源提升为国家战略,有什么样的意义?


  答:如果说作物和畜禽是关系到当前饭碗的问题,那么微生物将是决定未来50年甚至100年农业科技的变革力量。农业微生物种质资源首次以国办文件的形式刊发,凸显了我国在新形势下对战略资源和农业科技原始创新的高瞻远瞩。

  《意见》明确定义了农业微生物种质资源保护工作的基础性、长期性、公益性,对农业微生物种质资源作出了肯定性支持,从政策上强化了农业微生物种质资源的战略核心地位。另外,《意见》对资源保护工作进行了顶层设计和系统部署,要求尽快摸清资源家底、明确资源保护单位的主体责任,坚持政府主导、多元参与、高效利用的原则,建立国家统筹、分级负责、有机衔接的保护机制,为农业微生物种质资源保护与利用体系建设指明了方向,为农业微生物的创新利用、为建设现代种业强国、实施乡村振兴战略、保障国家粮食安全、促进农业高质量发展奠定了坚实基础,将确保我国在未来国际竞争中占据主导地位。

  《意见》是新中国成立以来首个专门聚焦农业种质资源保护与利用的重要文件,开启了农业微生物种质资源保护与利用的新篇章,是解决长期以来我国农业微生物种质资源发展落后的重要契机,这是一个既管当前又管长远的历史性、纲领性文件,具有里程碑意义。

  


  记者:微生物种质资源非常重要,应用范围广泛,那么在农业领域迫切需要的和最主要的价值体现在什么地方?


  答:微生物是自然界不可或缺的重要资源,是生物多样性的重要组成部分。如果说植物是“生产者”,动物是“消费者”,那么微生物则是“分解者”和物质转化的“驱动者”,在维系物质和能量循环、生态平衡方面发挥着不可替代的作用。

  农业微生物种质资源的种类丰富,涵盖了细菌、真菌、病毒等重要类群,主要应用于肥料、食药用、饲料、植保、农业环境等。微生物种质资源在探索高效、安全、资源节约、环境友好的现代农业发展之路发挥了重要作用。特别是在绿色发展大背景下,农业微生物的应用极为迫切。比如解决“藏粮于地”就需要微生物的参与。我国长期以来高强度的掠夺性种植和化肥农药使用引发的耕地质量下降问题已成为制约中国农业可持续发展的瓶颈。土壤健康了,中国种才能产出安全粮。增加土壤肥力,是微生物肥料的主要功效之一。如固氮微生物,可以增加土壤中的氮素来源;解磷、解钾微生物可以分解土壤中难溶的磷、钾,将其转变为作物能吸收利用的磷、钾化合物。当前,微生物肥料年产量超过3000万吨,年产值400亿元左右,使用面积超过5亿亩。

  目前,我国农业废弃物年产量40多亿吨,以微生物技术为纽带,通过农业废弃物的肥料化、沼气化、食用菌化和饲料化,把种植业、养殖业和居民生活紧密连接起来,可以减少环境污染、改善农村生态环境、发展农业循环经济,促进农业可持续发展。

  


  记者:众所周知,微生物在维持土壤—植物生态系统、保障人类健康发挥了重要作用。随着科学技术的发展,农业微生物的应用及效果越来越受到重视。目前,我国农业微生物种质资源保护与利用现状是怎样的?突出短板是什么?


  答:我国是微生物资源最丰富的国家之一。1999年,国家启动了微生物资源科技基础性工作任务,将微生物资源的收集、整理、保藏列为国家科技基础性工作专项。单从唯一的国家级农业微生物保藏机构——中国农业微生物菌种保藏管理中心来看,已保藏菌种2.3万株30万份,分属于800多属、3000多种,涵盖了肥料微生物、食用菌、饲料微生物、植保微生物、农业环境微生物等。平均每年为500多家高等院校、科研院所、生物企业提供1500株的菌种服务与技术服务,有力支撑了我国生物产业发展和科技进步。

  但是我国长期以来缺乏系统的、持续的农业微生物种质资源调查、收集和保护工作,与欧美等发达国家相比,在保藏物种多样性、保藏质量、鉴定评价、智能化管理、高效利用、国际参与度等方面还存在很大差距。

  总体来说,我国农业微生物种质资源的保护与利用面临严峻挑战。一是保护与利用体系有待完善。在《意见》发布之前,我国农业微生物种质资源工作缺乏总体布局和统一部署,资源调查工作不系统,重复投资、低水平开发现象严重。二是精准鉴定与系统评价有待提升。微生物种类繁多、代谢多样,大量具有科学价值和应用前景的农业微生物种质资源“深藏库中无人识”,限制了将种质资源转化为支撑种业发展、补齐资源保护与利用短板、解决种源“卡脖子”问题的核心竞争力。三是国家农业微生物种质资源库建设有待加强。农业微生物种质资源需要专业的保藏技术、多样的保藏方式和特殊的保藏设施。通过走访调研发现,全国各保藏单位普遍存在经费不足、设备简陋、手段单一、共享不利等现象,资源面临污染、退化、甚至灭失的风险,急需在硬件设施、专业队伍、信息整合等方面加大投入。我国农业微生物种质资源保护与利用工作任重而道远。

  


  记者:当前粮食安全和生态环境保护是“十四五”时期发展的重中之重,以现代生物技术为核心的微生物资源研究与利用已经成为全球生物资源竞争的战略重点。未来农业微生物种质资源还需在哪几方面发力助推国家农业高质量发展?


  答:下一次农业革命,微生物或为突破口。2019年,美国科学院、工程院和医学院联合发布研究报告,把微生物相关研究列为未来30年农业领域亟待突破的五大研究方向之一。预示着农业微生物在未来国计民生中的重要作用。

  所以,农业微生物种质资源工作应当对标国际战略走势,坚持“四个面向”,从以下几个方面发力助推国家农业高质量发展。一是面向国家重大需求,国家菌种资源库牵头进一步完善农业微生物种质资源保护与利用体系,制定和发布农业微生物种质资源登记细则,规范技术要求,推进资源的收集和统一身份信息登记,构建国家农业微生物种质资源库和大数据平台,为国家战略决策提供支撑;二是面向科技前沿,深耕微生物多样性研究,开发利用微生物组学、培养组学等先进技术,挖掘新资源、新机制、新功能,从个体、群体、互作水平揭示农业微生物机理与规律;三是面向农业主战场,发挥微生物的资源优势,开发新型、高效的微生物功能产品,解决农业生产中的突出问题;四是面向人民健康,健全农业微生物检测和风险评估机制,开发益生和多功能微生物食品和保健品,满足日益增长的健康需求。


原文链接:微生物点亮农业“绿色未来” (farmer.com.cn)



image.png

国家菌种资源库的技术人员正在提取液氮保藏罐(零下196°)中的微生物菌种。