应用远缘诱变技术培育农作物新品种投资建设项目可研报告Word下载.docx

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特别是在超级稻、优质专用小麦、高产多抗玉米、转基因杂交抗虫棉、优质多抗蔬菜、高油油菜、杂交大豆等方面取得较大突破。

　　我国未来育种发展方向将是以下目标：

育种目标从追求以高产向优质、专用方向发展；

遗传资源与材料创新已成为育种研究的重要内容，对资源的竞争已成为农业产业竞争的焦点；

杂种优势的利用在更广泛的农作物种类和更高的层次上，实现品质、抗性和高产的有机结合；

越来越重视生物技术与常规育种技术的结合，生物技术正加速走向实用化。

　　2、要求农作物品种产量水平不断提高。

　　新品种培育为我国粮食增产发挥了重要的科技支撑作用，在促进粮食产量增加的诸多科技因素中，新品种的科技贡献率达36%以上。

凡在育种上有所突破，就会给我国农业生产带来一次飞跃。

随着国民经济的不断发展，农产品的需求量将大幅度增加，同时面对全球气候变暖、有效利用土地面积减少、人口不断增加等不利因素，对支撑农产品生产能力和水平不断提高的农作物育种有了更高的要求，并对农作物育种研究提出了进一步提高品质、更加多元化、更加高效的要求。

　　3、专用优质和特色品种的需求增加。

　　随着种植业结构调整的不断推进，加之我国加工业水平的不断提高，对农作物品种也提出了新的要求，专用优质品种的需求也随之增加。

2007年河南省优质专用小麦的种植面积占总面积的53%。

从提高农业效益的需要考虑，一些我国特有的农作物生产将会进一步发展，对新品种的需求也将增加。

　　4、资源高效型和环境友好型品种将受青睐。

　　由于水资源的日趋紧缺，节水型（或抗旱）农作物新品种的需求将增加。

为了保护生态环境、节约成本，肥料高效利用型农作物品种的需求将被农业生产所接受。

　　5、规模化生产的品种需要增加。

　　我国的良种繁育是农业发展的重点，注重育种技术的创新，政府投入了大量的人力、财力，加大了对主要的育种产出机构高校、科研院所、民企机构等的支持力度。

随着农业生产联合经营、规模化经营程度的不断提高，同时要求农作物品种的生产供应达到相适应的规模。

　　（三）农作物育种在农业生产中具有核心作用

　　农业技术创新是发展现代农业、建设新农村的科技支撑，农业技术创新是提高粮食产量的关键点，在农业生产中的作用日益突出。

种子是农业生产的重要基础，农作物育种在农业生产中具有举足轻重的核心作用，我国不断依靠农业科技进步，用占世界7%的耕地养活了占世界22%的人口,其中农作物育种创新功不可没。

　　2000年以来，我国粮食生产出现了耕地面积、粮食播种面积、粮食产量和人均占有量“四个连年减少”。

针对我国粮食增产和农民增收面临的新形势，科技部、农业部等联合启动“粮食丰产科技工程”，“小麦、玉米丰产高效技术研究”作为“粮食丰产科技工程”的重要课题之一由政府直接领导组织实施。

在确保粮食增产的诸多要素中，如育种、农药、化肥、灌溉、植保等等，育种技术的突破和创新起着至关重要的作用。

农作物超高产新品种的研究是“粮食丰产科技工程”的主课题。

　　（四）农作物育种技术与创新

　　近些年来，我国十分注重农作物的育种工作，各级政府都大力实施了种子工程，不断开创了育种工作的新局面。

特别在国家863计划支持下，我国农作物育种技术又取得了进一步进展，主要表现为三个方面的创新，即：

航天育种技术、杂种优势利用技术和分子标记辅助育种技术。

通常采用的育种方法有：

杂交育种、多倍体育种、单倍体育种、优势组合法育种、转基因育种、诱变育种、航天育种、远缘杂交育种等。

　　航天育种也称为空间技术育种或太空育种，就是让普通种子成为太空种子，太空种子就是把普通种子送往太空，利用返回式航天器和高空气球等所能达到的空间环境对植物的诱变作用以产生有益变异，在地面选育新种质、新材料，培育新品种的农作物育种新技术。

　　杂种优势是杂合体在一种或多种性状上优于两个亲本的现象。

例如不同品系、不同品种、甚至不同种属间进行杂交所得到的杂种一代往往比它的双亲表现更强大的生长速率和代谢功能，从而导致器官发达、体型增大、产量提高，或者表现在抗病、抗虫、抗逆力、成活力、生殖力、生存力等的提高。

这是生物界普遍存在的现象。

杂种优势的表现应区别两类情况:

一类是常出现在某些远缘杂交子代中的杂种优势只表现为个体或某些器官的增大，如同物在优异的环境中表现的旺盛徒长一样，可是它的生存和繁殖能力并没有提高。

这类杂种优势称为杂种旺势。

杂种旺势可能有利于生产，可是在进化上不一定有适应意义，所以某些研究生物进化的学者把它称为假杂种优势。

另一类杂种优势表现为杂种的生存和繁殖能力的提高，但在个体生长上不一定超过亲本，这类杂种优势才有进化上的适应意义，所以被看成是真正的杂种优势。

　　诱变育种是指用物理、化学因素诱导植物的遗传特性发生变异，再从变异群体中选择符合人们某种要求的单株，进而培育成新的品种或种质的育种方法。

它是继选择育种和杂交育种之后发展起来的一项现代育种技术。

　　分子标记辅助育种技术，是通过利用与目标性状紧密连锁的DNA分子标记对目标性状进行间接选择的现代育种技术。

该技术对目标基因的转移，不仅可在早代进行准确、稳定的选择，而且可克服再度利用隐性基因时识别难的问题，从而加速育种进程，提高育种效率。

与常规育种相比，该技术可提高育种效率2-3倍。

由于其明显的优越性，该技术已引起了发达国家的高度重视。

　　1、常规育种技术存在三方面的缺陷

　　一是育种周期长，从杂交到育出品种一般需要7-8年甚至10多年；

二是效率低，每年要配制几十甚至几百个杂交组合，常常是能从中选出一个品种就很不错了；

三是预见性差，一般很难预测杂交后代的表现，有时即使成功，也不明白其中的真正原因。

常规育种的这些问题已经困扰育种专家几十年，其根本原因是人们没有找到控制育种目标性状的基因。

　　2、现代农业生物技术创新风险

　　现代农业生物技术主要包括：

重组核糖核酸、单克隆抗体、生物过程技术等，转基因农业生物技术是其中一部分。

农业转基因技术创新存在的技术风险主要包括食物安全和生态环

境安全问题，而潜在的社会经济影响则是由于使用该技术所衍生出来的。

转基因农产品食物安全方面的主要顾虑是可能出现的食物过敏，抗生素标记物对人体抗药性的影响，以及转基因对人体健康潜在影响。

　　二、农作物远缘诱变育种技术的理论基础与现状

（一）远缘诱变育种法

　　农作物远缘诱变育种是将一个科的植物幼苗作接穗接于另外一个同属同科或不同属科的植物体（砧木）上，通过砧木提供营养维持生命，7-10天接穗和砧木完全愈合，期间产生诱发变异，20-30天接穗产生自生根从供体上脱离开独立生长，待作物成熟后从变异群体中选择符合育种目标的个体，培育出性状有明显变化的新材料的方法。

远缘诱变育种技术是世界独创的一种新的育种技术。

与诱变育种、远缘杂交育种相比，操作相对简单，成本低，周期短，从技术路线、诱变变异性状结果等方面都有明显的优势。

（二）农作物远缘诱变育种的起源

　　远缘诱变育种技术的发明与实践源于中原大地，30年前，发明人的一种大胆设想和尝试，孕育了远缘诱变育种技术的诞生，现已经历了几十年时间的艰辛探求。

最初的尝试是1977年用农家品种小灰角绿豆作接穗，新疆菜豆作砧木进行种芽嫁接,多次的实验后终于成功，嫁接成活并生长结果，　　新的品种试种后，意外发现新材料的性状发生了较大的变化。

农作物育种技术的最新进展是远缘诱变育种技术的成功实践，这一技术已成为我国农作物育种史上的一次重大创新、一次新的革命，开创了9000年来人类栽培农作物历史的先河，对世界的农作物育种技术发展也将会产生突破性影响，更标志着在世界范围内育种技术与方法已开始步入了一个新的时代。

　　特别是近8年来，技术研发人更加以理性和科学的求知精神，把远缘诱变育种技术运用到多种农作物优良品种的培育上，取得了令世人惊叹和瞩目的辉煌成就。

　　（三）农作物远缘诱变育种技术的理论概述

　　北京大学一位细胞遗传学专家在对“远缘无性杂交育成绿豆新品种”评审鉴定时提出：

“对该研究评价时，重要的是必须摆脱传统的应用于有性杂交的细胞遗传学理论。

这个理论是不能解释远缘诱变的后代遗传的。

切不可陷入现有遗传理论不能解释的非科学的误区。

只要实验结果是真实的，可重复的，现有理论不能解释的恰恰是新理论潜在的源泉，否则科学将不能发展，对自然科学而言，新发现和新理论的基础是科学实验，实验在前，理论在后。

”（实验结果是指植物新材料的变异性、遗传性、稳定性。

）

　　1993年，在江西省南昌召开的首届农业考古国际学术讨论会上，华南农业大学周肇基教授宣读了《中国远缘诱变技艺的源流和成就》的学术论文。

该文不仅对中国远缘诱变技艺中关于远缘诱变起源和演进历程作了详尽的论述，而且还介绍了中国古代植物远缘诱变的许多记载。

其中关于远缘诱变起源的独特见解和对远缘诱变演进历程的详尽描述得到了学术界的广泛好评。

如我国著名科学家钱学森先生读了这篇论文以后，在写给《植物生理学通》的

一封信中指出“远缘诱变林木在农业、林业中是大有前途的，但仍缺少植物生理学的理论指导，那么我们为什么不去开发一门技术性科学—植物远缘诱变改造学，他的作用绝不亚于基因工程学”。

有一定遗传背景差异的植物间进行远缘诱变变异。

国内外大量的研究表明，远缘诱变变异出现的频率大大高于自然变异，并且变异的性状可以稳定遗传。

　　远缘诱变变异在我国古代的农业和医学著作，如宋代的《齐民要术》和明代的《本草纲目》中早已有具体描述，在我国近代的生命科学研究中也有许多报道。

日本和美国的植物生命科学研究人员已对远缘诱变变异生理学及分子生物学机理进行了多年的研究。

他们提出了基因转移等理论假说。

远缘诱变变异现象的产生目前在学术界已不存在疑义。

大量古今植物远缘诱变的资料，有力的证明远缘诱变在植物栽培生产、育种实践和理论研究中有着重要的意义。

　　目前，农作物远缘诱变变异育种的有关成果得到了植物学专家的重视。

研发人的相关论文《绿豆与甘薯嫁接的研究》在《华北农学报》（1989年12月第4卷第4期34页，作者：

孟昭璜、芦翠乔）发表；

《远缘诱变导致的绿豆可遗传性变异及其在绿豆育种中的应用》在国内重要的植物学刊物《植物学报》（2002年7月第44卷第7期832页，作者：

张丹华、孟昭璜、苏都莫日根等）上发表，并刊发了封面图片。

日本坂本教授曾与2000年与2002年先后两次来华考察了农作物远缘诱变育种基地。

　　（四）农作物远缘诱变育种技术的理论与实践研究基础

　　“远缘无性杂交育成绿豆新品种研究项目”1977—1981年为自选课题，先后选育出薯绿1-6号、南绿1号和南绿2号绿豆新品种。

　　1、绿豆新品种选育

　　1977年用农家品种小灰角绿豆作接穗，新疆菜豆作砧木进行种芽嫁接，收到千粒重为48克的绿豆种子，比接穗小灰角绿豆千粒重36克增加33.3%。

　　1978年用新疆菜豆绿豆作接穗，郑红9号甘薯作砧木，进行种芽嫁接，收到千粒重为70ｇ的绿豆种子。

　　1979年又将甘薯绿豆的幼芽嫁接到郑红9号甘薯上，其植株发生了明显的变化。

薯绿豆无性杂交后代中分离出暗绿、明黑、明黄绿色和明绿4种类型，选育出薯绿1号和特号绿豆（薯绿6号）绿豆新品种。

　　1987年绿豆与甘薯无性杂交后代中分离出明绿、明黑、暗黑、明黄色和暗绿5种类型，选育出薯绿2号、3号、4号、5号绿豆新品种。

　　1987年的南瓜绿豆后代中分离出浅兰、灰绿、褐绿、红黄、明绿和暗绿6个类型，选育出南绿1号和南绿2号绿豆新品种。

　　2、绿豆新品种品质分析

　　品质分析结果表明，几个无性杂交绿豆新品种的主要营养成分和加工品质明显优于普通绿豆品种，蛋白质及碳水化合物有不同幅度的增加。

食用品质明显优于普通品种的绿豆。

　　绿豆无性杂交新品种的主要营养成分和品质测验

　　品种蛋白质含量（%）碳水化合物含量（%）品尝结果

　　小灰角27.7256.75煮食时间长，汤色红，口味淡。

　　薯绿1号26.7764.03食味好，好煮易烂，汤色浓绿，口味浓郁。

　　薯绿2号27.9058.20好煮易烂，汤色浓绿，口味浓郁。

　　薯绿3号27.9058.80黑色，具有特殊的药用价值。

　　南绿1号27.5164.68特好煮易烂，口味好。

　　中绿1号24.2564.27好煮易熟，汤色浓绿，口味浓郁。

　　普通绿豆23.8054.80

　　注：

1982年上海商品检验局分析结果，其余品种是1990年河南郑州粮食学院分析结果。

　　3、研究成果鉴定

　　远缘嫁接在果树和蔬菜方面应用较广，在农作物上应用所见不多。

甘薯与蕹菜、甘薯与牵牛花、甘薯与天茄儿和月光花的远缘嫁接成功较多，但均以甘薯为接穗。

本研究首先进行了以甘薯为砧木，以绿豆为接穗的试验并获得了成功。

以南瓜为砧木，以绿豆为接穗的试验也获得了成功。

并对远缘嫁接后代在形态，生理、遗传、同工酶等方面进行了研究。

　　1987年通过了由中国农科院、山西农大、河南省农科院等6家院校专家参加的技术鉴定。

1988年河南省农科院列入研究计划项目,拨专款资助。

1990年，“远缘无性杂交育成绿豆新品种研究”获河南省农业科学院科研成果二等奖。

　　目前，经过专家的论证，对早期的“远缘嫁接”及“远缘无性杂交”定名为：

“远缘诱变”，应用于农作物育种称为：

“农作物远缘诱变育种”。

　　4、北京大学生命科学学院博士研究生学位论文

　　远缘诱变育种技术育种史上的创新，实验在前，理论在后。

为获取学术界支持，必须在理论上予以突破。

研发人与北京大学生命科学学院签订了合作意向，对这种方法在理论上予以推导。

经过6年的努力，北京大学博士研究生学位论文“绿豆Ty/copia反转录转座子的分离与分析”于2005年5月完成。

　　根据北京大学生命科学学院对薯绿豆杂交品种的根尖染色体形态及核型的分析。

对照小灰角绿豆含有14个具中部着丝点（m），6个具亚中部着丝点（sm）和2个具亚端部着丝点染色体（st）；

而薯绿豆杂交后代中则含有16—18个具中部着丝点（m），2—6个具亚中部着丝点（sm）和0—2个具亚端部着丝点染色体（st）。

其中薯绿2号缺乏1对st染色体，薯绿6号只有1对sm染色体，与对照的差异更大。

在最长与最短染色体的比值上，对照为1.72，而所有杂交品种则在2.0以上，高者达3.24。

另外第1和第2染色体的长度比，对照为1.06，而所有杂交品种的比值均超过对照。

染色体相对长度和臂比值的改变主要表现在第1至第4对染色体上（见图）。

结果表明：

所有无性杂交种的核型都发生了明显的变异，对照为2A型，而所有杂交种则都为2B型。

　　这些研究结果说明，杂交种的表型变异与染色体的结构和基因重组有关，而杂交种的这些染色体结构重组现象，可能是由亲本细胞质改变而诱发染色体DNA的扩增减少或产生片断互换所致，进而创造出新的植物类型。

　　（见附件三）

　　（五）远缘诱变育种成果及发展现状

　　目前，发明人已运用远缘诱变育种技术在不同作物间进行几百种形式的组合（如：

小麦与红薯、山药、玉米、生姜、土豆；

大豆与山药、蓖麻、土豆、红薯等），培育出400多个农作物新材料，其中小麦系列302个，大豆22个，谷子15个，绿豆26个，玉米22个，红小豆13个，油菜6个，芝麻5个，高粱3个，水稻3个,棉花3个。

从这多种新材料中,经过选育稳定后，将会培育出多种具有推广价值的农作物新品种。

　　采用远缘诱变育种技术在不同科属之间进行诱变培育出的主要作物品种性状表现为：

　　1、薯麦（甘薯与小麦）

　　薯麦1-6号系甘薯与小麦通过科间远缘诱变而成的小麦新品种，经在河南、湖北、安徽、江苏、河北等八个省份的试验和示范，多数均表现出稳定、优质、高产的优良性状，适宜在黄淮海地区大面积种植。

2007年在全国六省和省内18市推广种植，品种繁育面积2万余亩。

2008年由农民自发种植面积将达70-80万亩。

　　5号株高75厘米，穗长13厘米，穗粒数70-80粒，最多粒数95粒，千粒重50-55克，亩成穗数30-35万，2005年大田种植亩产为700公斤；

小麦6号株高80厘米，穗长10厘米，穗粒数80-90粒，千粒重50克左右，亩成穗30-35万，2005年大田种植亩产为750公斤。

薯麦1-6号均属弱春偏半冬性品种。

适宜中、上等肥力田种植，适播期长，黄淮平原地区10月中下旬至11月上旬均可播种，5号播种量10-12公斤，6号亩播量12-13公斤。

　　2007-2008年“薯麦”小面积种植亩产均已超过800公斤。

　　薯麦系列新品种植株粗壮，叶片肥厚，根系发达，吸收养分能力强，穗大，粒多，千粒重高，抗逆性强。

抗旱、抗寒、抗病、抗倒伏、增产潜力大。

农业部对该品种质检测发现，“薯麦”1-5号蛋白质含量均为16.64%以上。

　　2、大豆系列

　　本系列大豆品种是蓖麻、山药、甘薯、土豆、野草等与普通大豆利用远缘诱变培育而成，与蓖麻、山药、甘薯组合诱变的品种分别命名为昊坤大豆1号、昊坤大豆2号、昊坤大豆3号。

　　据国家粮油信息中心资料显示，我国大豆平均亩产300斤，而昊坤大豆新品种2005年大田试验种植实收超过600斤以上，且田间表现良好，各种农艺性状指标稳定，该品种经商丘市粮油科技检验所检验，蛋白质含量以及出油率均高于普通大豆。

（小麦和大豆成分检测结果见附件一）

　　3、绿豆系列

　　由远缘诱变育种而成的高产优质系列绿豆新品种，历经20余年试验研究已在省内外广泛推广和应用。

特别是在“华北农学报”89年卷4期上发表了有关薯绿豆的研究论文以后，联合国粮农组织又对其进行了储存和录用，引种者络绎不绝。

1988年新华社专发国内新闻稿以后引种者更多，来信达1300多封，来人达上百次。

据不完全统计这些新品种已经在河南、河北、山东、山西、陕西、内蒙古、江西等省大面积推广种植。

其中薯绿1号示范推广50万亩，增产500万公斤；

薯绿2号、薯绿5号和南绿1号示范推广100万亩，每亩按增产10公斤计算，增产1000万公斤。

另外，黑色绿豆的培育成功，为黑色食品的加工利用和人们饮食结构的改变提供了新的资源，具有广阔的应用前景。

　　（六）农作物远缘诱变育种技术的重大意义

　　农作物远缘诱变育种技术作为一项农业创新技术，应用于农作物新材料的培育具有十分重大的战略与现实意义，能产生巨大的经济与社会效益。

从经济效益看，能大幅度的提高农产品的产量，改造提升农产品品质，满足人们对农产品日益增长的消费需求，提高农民的收入水平。

从社会效益上看，我国人多地少、粮食耕地资源缺乏，通过推广农作物新品种，发挥农作物新品种优势，提高单位面积农产品总产量，达到粮食增产、农民增收的同时，也可以有效地提高土地利用率，推进农业现代化的进程。

除了具有明显的社会效益和经济效益以外，农作物远缘诱变育种的重大意义还在于：

农作物远缘诱变育种打破了遗传育种史上的概念和范围，推翻了国际远缘育种理论。

开辟了学术界认为不可思议的育种途径。

农作物远缘诱变育种机理的研究和探明，它是细胞质遗传研究的良好材料，其理论意义和学术意义将具有国际水平。

目前，河南省农科院、国家小麦研究工程中心、生物研究机构已陆续介入相关研究。

　　三、研究机构的组建与实施方案

（一）研究院（所）名称与地点

　　1、名称：

河南省昊坤农作物远缘诱变育种研究院（所）。

　　2、住所地点：

郑州高新技术产业开发区。

（二）建立研究院（所）的必要性

　　农作物远缘诱变育种技术是一种世界性的创新技术与方法，从目前看，该项技术尚属于原创阶段，尚有许多技术和理论问题有待于进一步的深化研究和实践探索。

要尽快的使这一技术发明取得更大的进展，更加走向成熟，尽快的服务于农业生产，造福于人类，仅靠发明人的努力是远远不够的，必须形成一个创业团队，整合多方面的要素资源，共同为技术的发明创造贡献知识和力量。

组建研究院（所），以法人的主体地位，全力推进技术的研发与推广就成为了一种必然的发展选择。

　　（三）建立研究院（所）具备的条件

　　目前，围绕农作物远缘诱变技术的研究已做了大量的基础工作，研发队伍已经具备了技术研发能力和基础条件。

研发人曹长义与合作者联合注册成立“河南省昊坤农业科技有限公司”，已经在郑州国家高新技术开发区建立了研发基地，具备了办公和试验条件。

　　1、研究院（所）的试验田

　　在开发区已建设了简易试验温室30平方米，有关的育种研究正在进行。

同时已建立试验示范田40亩，正处于使用状态。

试验田光照充足，环境和土壤条件较好，具备良好的灌溉和排涝条件，适合于封闭式开发和研究。

　　2、办公场地

（1）在开发区有办公用房四间，面积160平方米，其中产品陈列室80平方米。

（2）合作媒体单位《河南科技成果网》、《中国农业食品安全网》有一支网络技术支持、信息服务人才队伍，具备互联网接入条件，办公室、会议室、机房等场所面积400平方米。

　　3、农作物新品种试验

　　在原由研究基础上，新的农作物新品种试验正在进行中。

《中国农业食品安全网》抽派专门人员承担了网络平台建设、全程跟踪新品种育种试验、建立和制定质量安全与生产标准化体系等任务。

对试验过程的相关数据、图片、影像做有详细记录。

　　（四）研究院（所）的工作任务

　　1、建立广泛合作关系，制定科学研究规划

　　利用社会资源优势，在技术研究、学术活动、对外交流、等方面与大专院校、科研机构建立广泛的合作关系，把远缘诱变育种技术引