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            微生物,下一次農業革命的突破口?

                   作物、畜禽、水產、農業微生物等農業種質資源是新品種選育的基礎,是遺傳信息由上一代傳給下一代的載體,是人類生存不可或缺的重要資源之一。我國農業歷史悠久,種質資源極為豐富,這些資源是我國乃至世界最為重要的農業遺產。這其中,有些地方品種的瀕危、珍稀程度不亞于大熊貓。

            2020年,《國務院辦公廳關于加強農業種質資源保護與利用的意見》(以下簡稱《意見》)正式印發!兑庖姟诽岢,力爭到2035年,建成系統完整、科學高效的農業種質資源保護與利用體系,資源保存總量位居世界前列,珍稀、瀕危、特有資源得到有效收集和保護,資源深度鑒定評價和綜合開發利用水平顯著提升,資源創新利用達到國際先進水平。近日,農民日報·中國農網記者就農業微生物種質資源保護與利用專訪了中國農業科學院農業微生物資源團隊首席科學家魏海雷研究員。

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                   記者:糧安天下,種鑄基石。種子是農業的“芯片”,是確保國家糧食安全和農業農村高質量發展的源頭!秶鴦赵恨k公廳關于加強農業種質資源保護與利用的意見》第一次將農業微生物種質資源提升為國家戰略,有什么樣的意義?

            答:如果說作物和畜禽是關系到當前飯碗的問題,那么微生物將是決定未來50年甚至100年農業科技的變革力量。農業微生物種質資源首次以國辦文件的形式刊發,凸顯了我國在新形勢下對戰略資源和農業科技原始創新的高瞻遠矚。

            《意見》明確定義了農業微生物種質資源保護工作的基礎性、長期性、公益性,對農業微生物種質資源作出了肯定性支持,從政策上強化了農業微生物種質資源的戰略核心地位。另外,《意見》對資源保護工作進行了頂層設計和系統部署,要求盡快摸清資源家底、明確資源保護單位的主體責任,堅持政府主導、多元參與、高效利用的原則,建立國家統籌、分級負責、有機銜接的保護機制,為農業微生物種質資源保護與利用體系建設指明了方向,為農業微生物的創新利用、為建設現代種業強國、實施鄉村振興戰略、保障國家糧食安全、促進農業高質量發展奠定了堅實基礎,將確保我國在未來國際競爭中占據主導地位。

            《意見》是新中國成立以來首個專門聚焦農業種質資源保護與利用的重要文件,開啟了農業微生物種質資源保護與利用的新篇章,是解決長期以來我國農業微生物種質資源發展落后的重要契機,這是一個既管當前又管長遠的歷史性、綱領性文件,具有里程碑意義。

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            記者:微生物種質資源非常重要,應用范圍廣泛,那么在農業領域迫切需要的和最主要的價值體現在什么地方?

            答:微生物是自然界不可或缺的重要資源,是生物多樣性的重要組成部分。如果說植物是“生產者”,動物是“消費者”,那么微生物則是“分解者”和物質轉化的“驅動者”,在維系物質和能量循環、生態平衡方面發揮著不可替代的作用。

            農業微生物種質資源的種類豐富,涵蓋了細菌、真菌、病毒等重要類群,主要應用于肥料、食藥用、飼料、植保、農業環境等。微生物種質資源在探索高效、安全、資源節約、環境友好的現代農業發展之路發揮了重要作用。特別是在綠色發展大背景下,農業微生物的應用極為迫切。比如解決“藏糧于地”就需要微生物的參與。我國長期以來高強度的掠奪性種植和化肥農藥使用引發的耕地質量下降問題已成為制約中國農業可持續發展的瓶頸。土壤健康了,中國種才能產出安全糧。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來源;解磷、解鉀微生物可以分解土壤中難溶的磷、鉀,將其轉變為作物能吸收利用的磷、鉀化合物。當前,微生物肥料年產量超過3000萬噸,年產值400億元左右,使用面積超過5億畝。

            目前,我國農業廢棄物年產量40多億噸,以微生物技術為紐帶,通過農業廢棄物的肥料化、沼氣化、食用菌化和飼料化,把種植業、養殖業和居民生活緊密連接起來,可以減少環境污染、改善農村生態環境、發展農業循環經濟,促進農業可持續發展。

            記者:眾所周知,微生物在維持土壤—植物生態系統、保障人類健康發揮了重要作用。隨著科學技術的發展,農業微生物的應用及效果越來越受到重視。目前,我國農業微生物種質資源保護與利用現狀是怎樣的?突出短板是什么?

            答:我國是微生物資源最豐富的國家之一。1999年,國家啟動了微生物資源科技基礎性工作任務,將微生物資源的收集、整理、保藏列為國家科技基礎性工作專項。單從唯一的國家級農業微生物保藏機構——中國農業微生物菌種保藏管理中心來看,已保藏菌種2.3萬株30萬份,分屬于800多屬、3000多種,涵蓋了肥料微生物、食用菌、飼料微生物、植保微生物、農業環境微生物等。平均每年為500多家高等院校、科研院所、生物企業提供1500株的菌種服務與技術服務,有力支撐了我國生物產業發展和科技進步。

            但是我國長期以來缺乏系統的、持續的農業微生物種質資源調查、收集和保護工作,與歐美等發達國家相比,在保藏物種多樣性、保藏質量、鑒定評價、智能化管理、高效利用、國際參與度等方面還存在很大差距。

            總體來說,我國農業微生物種質資源的保護與利用面臨嚴峻挑戰。一是保護與利用體系有待完善。在《意見》發布之前,我國農業微生物種質資源工作缺乏總體布局和統一部署,資源調查工作不系統,重復投資、低水平開發現象嚴重。二是精準鑒定與系統評價有待提升。微生物種類繁多、代謝多樣,大量具有科學價值和應用前景的農業微生物種質資源“深藏庫中無人識”,限制了將種質資源轉化為支撐種業發展、補齊資源保護與利用短板、解決種源“卡脖子”問題的核心競爭力。三是國家農業微生物種質資源庫建設有待加強。農業微生物種質資源需要專業的保藏技術、多樣的保藏方式和特殊的保藏設施。通過走訪調研發現,全國各保藏單位普遍存在經費不足、設備簡陋、手段單一、共享不利等現象,資源面臨污染、退化、甚至滅失的風險,急需在硬件設施、專業隊伍、信息整合等方面加大投入。我國農業微生物種質資源保護與利用工作任重而道遠。

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            記者:當前糧食安全和生態環境保護是“十四五”時期發展的重中之重,以現代生物技術為核心的微生物資源研究與利用已經成為全球生物資源競爭的戰略重點。未來農業微生物種質資源還需在哪幾方面發力助推國家農業高質量發展?

            答:下一次農業革命,微生物或為突破口。2019年,美國科學院、工程院和醫學院聯合發布研究報告,把微生物相關研究列為未來30年農業領域亟待突破的五大研究方向之一。預示著農業微生物在未來國計民生中的重要作用。

            所以,農業微生物種質資源工作應當對標國際戰略走勢,堅持“四個面向”,從以下幾個方面發力助推國家農業高質量發展。一是面向國家重大需求,國家菌種資源庫牽頭進一步完善農業微生物種質資源保護與利用體系,制定和發布農業微生物種質資源登記細則,規范技術要求,推進資源的收集和統一身份信息登記,構建國家農業微生物種質資源庫和大數據平臺,為國家戰略決策提供支撐;二是面向科技前沿,深耕微生物多樣性研究,開發利用微生物組學、培養組學等先進技術,挖掘新資源、新機制、新功能,從個體、群體、互作水平揭示農業微生物機理與規律;三是面向農業主戰場,發揮微生物的資源優勢,開發新型、高效的微生物功能產品,解決農業生產中的突出問題;四是面向人民健康,健全農業微生物檢測和風險評估機制,開發益生和多功能微生物食品和保健品,滿足日益增長的健康需求。

            作者:農民日報·中國農網記者 孫眉

            原標題:微生物點亮農業“綠色未來”——訪中國農業科學院農業微生物資源團隊首席科學家魏海雷

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