【文章內(nèi)容簡介】 成了嚴(yán)重的威脅，制約了環(huán)洪澤湖區(qū)域的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。由于大量的農(nóng)用化學(xué)品的投入及以追求高產(chǎn)為目的的生產(chǎn)方式，當(dāng)前環(huán)洪澤湖區(qū)域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)還面臨 著眾多突出的問題，主要表現(xiàn)在： 農(nóng)用化學(xué)品的大量使用所造成的環(huán)境問題與資源浪費問題嚴(yán)重，主要是農(nóng)藥、化肥污染問題，對糧食的安全構(gòu)成了威脅，嚴(yán)重制約了農(nóng) 14 業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展。江蘇省的農(nóng)藥生產(chǎn)廠家近 300 家，每年生產(chǎn)的農(nóng)藥產(chǎn)量占全國的 20%以上，且生產(chǎn)的農(nóng)藥有相當(dāng)一部分是高毒甚至是劇毒農(nóng)藥，導(dǎo)致江蘇省 11個商品糧基地的糧食有 %受農(nóng)藥超標(biāo)污染，全省受污染的糧食達(dá) 億 kg，經(jīng)濟損失超過 3 億元。其中在洪澤湖農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)的重要糧食生產(chǎn)過程中，主要使用的農(nóng)藥類型更多，平均畝使用量高，大大高于全省平均水平。 20 年來，洪澤湖農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)的化肥施用量一直呈較快的上升勢態(tài)。以水稻生產(chǎn)為例，據(jù)統(tǒng)計，從化肥施用量看，最高的縣（市）畝用量平均達(dá)到 公斤，其中 N 肥的使用量，最高的縣（市）畝用量平均達(dá)到 公斤?；实拇罅渴┯茫由匣实睦寐实停?N 肥的利用率僅為 30%～ 35%），不僅導(dǎo)致資源的浪費、生產(chǎn)成本的增加，同時還是水體富營養(yǎng)化問題的主要根源，洪澤湖的水體污染已嚴(yán)重影響到對水資源的有效利用。 在現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與管理過程中，投入的化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等，不僅在類型、結(jié)構(gòu)和數(shù)量上有明顯的缺陷和不合理，而且在施用 的時間上也有許多不當(dāng)，這也是導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品污染、環(huán)境劣變和資源浪費的主要原因。例如在肥料的施用過程中，施入土壤中的肥料養(yǎng)分供應(yīng)進(jìn)程與作物的需肥規(guī)律不相吻合，從而導(dǎo)致作物以肥料的利用效率低下，致使大氣中 N2O 不斷積累，地下水中硝態(tài)氮大幅增加，江河湖泊無機磷富營養(yǎng)化等。另外在作物防病治蟲、水分管理過程中也有很大的盲目性。 秸稈等有機廢棄物增加、閑置與不合理處理，是生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展又一環(huán)境新問題。最為突出的是農(nóng)田大量秸稈的閑置與燃燒，所帶來的水 15 體與大氣的污染，已成為農(nóng)村環(huán)境的一大公害。 由于高額的化肥、農(nóng)藥等農(nóng)用 化學(xué)品投入后利用率不高，在雨水的沖刷下進(jìn)入江湖中，污染了水生生物；水生生物又極易富集危害因子，導(dǎo)致食物鏈的污染和環(huán)境的進(jìn)一步惡化。 在洪澤湖水產(chǎn)品生產(chǎn)與加工過程中，一些水產(chǎn)品養(yǎng)殖場為了獲得高產(chǎn)和高效益，盲目投入各種魚藥，致使水產(chǎn)品藥物殘留過高。 由于環(huán)洪澤湖濕地生態(tài)系統(tǒng)被過度開發(fā)，密集的水產(chǎn)養(yǎng)殖及與之相伴的水生植被大量被破壞，導(dǎo)致濕地生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力下降，生物多樣性迅速減少，自我修復(fù)緩慢，環(huán)洪澤湖區(qū)域生態(tài)脆弱狀況也一直沒有從根本上改善，甚至有惡化的趨勢。 （四）急需解決的關(guān)鍵技術(shù) 建立江蘇省環(huán)洪澤 湖生態(tài)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點實驗室，在環(huán)洪澤湖區(qū)域開展生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)集成及其產(chǎn)業(yè)化研究，不僅能取得技術(shù)上的突破，提高我國農(nóng)產(chǎn)品的國際競爭力，同時對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定增長具有導(dǎo)向性功能，對實現(xiàn)農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)村增色的“三農(nóng)”全面發(fā)展具有重大意義。但是，進(jìn)行生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必須滿足以下技術(shù)需求： 1．生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的單項技術(shù)的需求：生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一多技術(shù)的集合體，其技術(shù)領(lǐng)域涉及產(chǎn)前、產(chǎn)中與產(chǎn)后的全過程。 生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)前技術(shù)主要包括優(yōu)異農(nóng)業(yè)生物新品種（包括農(nóng)作物、水產(chǎn)品等）的選育與利用、農(nóng)田環(huán)境的監(jiān)測與環(huán)境的 整治三個方面。目前在農(nóng)業(yè)環(huán)境的監(jiān)測上相對比較粗放，僅是區(qū)域性的粗略監(jiān)測，對不 16 同農(nóng)田間環(huán)境受損（污染等劣變）的差異性及準(zhǔn)確性還難以作出精確的判斷，從而降低了無公害作物產(chǎn)品的可信度。因此研究與建立對農(nóng)田污染（農(nóng)藥污染）狀況大樣本量的快速檢測技術(shù)，無疑是生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能否健康發(fā)展所急需解決的技術(shù)關(guān)鍵。在對現(xiàn)有受損農(nóng)田環(huán)境（污染）的修復(fù)治理技術(shù)方面，是決定生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能否全面推開的重要環(huán)節(jié)。因此研發(fā)農(nóng)田污染物（有機污染物）的快速檢測技術(shù)與受損農(nóng)田修復(fù)技術(shù)是當(dāng)前生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中急需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)然，在生產(chǎn)過程中，所 選育、利用的生物品種必須達(dá)到國際或國家優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并適應(yīng)示范生態(tài)區(qū)的生產(chǎn)條件。 生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)中技術(shù)主要包括農(nóng)用化學(xué)品的篩選與使用技術(shù)。在農(nóng)用化學(xué)品（化肥、農(nóng)藥等）的篩選上，主要從提高其高效性、安全性上進(jìn)行新的創(chuàng)制。如篩選生物農(nóng)藥、高效低毒低殘留復(fù)配劑等新型農(nóng)藥，研制緩釋性高效肥、添加肥料增效劑等是當(dāng)前生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的核心保障技術(shù)，目前這方面的研究在國內(nèi)還處于起步階段。在農(nóng)用化學(xué)品的使用技術(shù)上，主要包括使用時間、使用閾值與利用效率等方面。目前在其關(guān)鍵技術(shù)的研究應(yīng)放在對造成污染的關(guān)鍵點進(jìn)行有效降污、提高利用率的 技術(shù)開發(fā)上，只有這樣才能保證生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)真正實現(xiàn)清潔化。 生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)后技術(shù)主要包括農(nóng)產(chǎn)品的貯藏、加工與營銷技術(shù)，這是生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。目前在無公害農(nóng)產(chǎn)品的貯藏技術(shù)上是一個薄弱環(huán)節(jié)，急需攻關(guān)解決。無公害農(nóng)產(chǎn)品的加工與營銷技術(shù)上，現(xiàn)行的基本措施是無公害農(nóng)產(chǎn)品的訂單化、品牌化生產(chǎn)策略，但規(guī)?；潭炔桓?，無公害農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化技術(shù)需求也十分緊迫。因此必須在基地 17 建設(shè)、品牌建設(shè)、購銷體系建設(shè)等方面進(jìn)行有效的組裝，實現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展。 2．生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)集成的需求：生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一多技術(shù)的集合體， 在技術(shù)集成過程中，高效性是關(guān)鍵，所謂高效性主要表現(xiàn)在對農(nóng)業(yè)資源的高利用效率與產(chǎn)品的產(chǎn)出率、商品率等。在生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)集成上，不是一些單項的技術(shù)的簡單組裝與應(yīng)用，而必須建立在全面整合生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作，實現(xiàn)其高效性。目前在集成技術(shù)的需求上，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，需要強化這方面的研究。 生態(tài)農(nóng)業(yè)涉及范圍很廣，需要研究的內(nèi)容很多。鑒于以上分析，本實驗室在開展環(huán)洪澤湖生態(tài)農(nóng)業(yè)的研究與建設(shè)工作過程中，必須結(jié)合環(huán)洪澤湖生態(tài)區(qū)的地方優(yōu)勢及特色，在農(nóng)業(yè)資源合理開發(fā)利用、環(huán)湖區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)這兩條戰(zhàn)線上作戰(zhàn)，從而促進(jìn) 人與自然的和諧發(fā)展，推動環(huán)洪澤湖區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。 本實驗室擬從人類最基本的生產(chǎn)活動、面廣量大的種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)入手，用生態(tài)學(xué)的基本原理組織規(guī)范其生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，由點到面、層層推進(jìn)發(fā)展洪澤湖生態(tài)農(nóng)業(yè)，從而為提高洪澤湖區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境提供農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)支撐。當(dāng)前急需解決以下四個關(guān)鍵技術(shù)： 優(yōu)異農(nóng)業(yè)生物種質(zhì)資源的保護(hù)、創(chuàng)新與利用技術(shù)。 農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價平臺。 優(yōu)質(zhì)高效安全生產(chǎn)技術(shù)及生態(tài)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立。 農(nóng)業(yè)資源的安全、高效綜合利用及農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)平臺。 18 （五）對 提高自主創(chuàng)新能力的意義，對解決關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新的作用，對促進(jìn)江蘇相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意義 大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，是把我國現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)全面推向新世紀(jì)的重大戰(zhàn)略部署。 21 世紀(jì)之初，全面實施這項宏偉工程，既是中華民族發(fā)展史上的偉大壯舉，也是履行國際公約的實際行動和對世界文明作出的重要貢獻(xiàn)。 洪澤湖農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)地處我國氣候分界線 — 淮安市，在洪澤湖生態(tài)區(qū)建立江蘇省環(huán)洪澤湖生態(tài)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點實驗室，開展生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)集成及其產(chǎn)業(yè)化研究、創(chuàng)建生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)成果應(yīng) 用示范基地和生態(tài)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)人才培養(yǎng)基地，廣泛開展科技創(chuàng)新、學(xué)術(shù)交流、合作研究和人才培養(yǎng)，深化、組裝和完善生態(tài)農(nóng)業(yè)研究技術(shù)體系，最終總結(jié)形成具有鮮明特色的生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)平臺，將帶動區(qū)域性生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展，同時也將對我省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響，為發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、增強農(nóng)業(yè)競爭力、提高農(nóng)業(yè)綜合效益提供重要的技術(shù)支撐。本項目的創(chuàng)新性主要在于： （ 1）方案具一定的創(chuàng)新性。以往生態(tài)農(nóng)業(yè)的研究側(cè)重于實用型生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，而本方案則充分利用現(xiàn)代生物技術(shù)手段，從洪澤湖農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)主要農(nóng)作物的種質(zhì)資源保護(hù)、創(chuàng) 新、利用以及水產(chǎn)品的養(yǎng)殖、加工入手，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，找準(zhǔn)了切入點。同時該項目具有鮮明的區(qū)域特色，項目的實施又能帶動我省其他相關(guān)行業(yè)、領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。 （ 2）研究內(nèi)容創(chuàng)新。本項目針對轉(zhuǎn)基因生物安全性這一當(dāng)今國際生物科學(xué)研究領(lǐng)域中的熱點話題，結(jié)合已有的研究基礎(chǔ)，將轉(zhuǎn)基因作物的 19 生態(tài)安全性評價、食品安全性評價納入到生態(tài)農(nóng)業(yè)的研究范疇，拓寬了生態(tài)農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵，具有一定的創(chuàng)新性，其中有關(guān)轉(zhuǎn)基因作物生態(tài)安全性的評價方法與體系居國內(nèi)先進(jìn)水平。 （ 3）先進(jìn)的平臺建設(shè)。建立了洪澤湖農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)農(nóng)業(yè)生物種質(zhì)資源保護(hù)與創(chuàng)新的平臺、轉(zhuǎn)基 因生物的安全性評價平臺、新型生物農(nóng)藥研制平臺、主要農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高效安全生產(chǎn)技術(shù)平臺、農(nóng)業(yè)資源綜合利用與農(nóng)產(chǎn)品精深加工平臺等，為洪澤湖生態(tài)農(nóng)業(yè)的研究與建設(shè)提供資源保證、物質(zhì)保障與技術(shù)支撐。居國內(nèi)領(lǐng)先水平。 （ 4）集成標(biāo)準(zhǔn)化。方案突出了生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)的集成組裝和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、投入品的質(zhì)量監(jiān)測以及農(nóng)作物安全生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化控制，有效地提高了農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和環(huán)境質(zhì)量。 （ 5）工程整體化。實驗室建設(shè)以生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)和生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)為核心，加強實驗室、中試基地、人才培養(yǎng)基地建設(shè)以及強化示范基地建設(shè)，實現(xiàn)了 “產(chǎn)”、“學(xué)”、“研”、“推”的有機統(tǒng)一，構(gòu)成了實驗室建設(shè)的完整鏈條。 此外，本項目將可提出生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系及其理論，對與時俱進(jìn)地豐富和發(fā)展我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)具有十分重要的意義。 二、項目組建方案的分析 （說明：項目的經(jīng)濟可行性、技術(shù)可行性，先進(jìn)性與創(chuàng)新性，預(yù)計成果的產(chǎn)出形式，風(fēng)險分析等，主要包括：上游技術(shù)發(fā)展情況；項目技術(shù)創(chuàng)新的主要內(nèi)容和先進(jìn)程度；預(yù)期效果；成果的主要應(yīng)用領(lǐng)域，推廣應(yīng)用途徑、方式；產(chǎn)生的經(jīng)濟效益、社會效益等） 20 （一）上游技術(shù)發(fā)展情況、項目技術(shù)創(chuàng)新的主要內(nèi)容和先進(jìn)程度 在本項目實施過程中涉及的 主要先進(jìn)技術(shù)有：轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)、分子標(biāo)記輔助育種、轉(zhuǎn)基因生物安全性評價、新型生物農(nóng)藥的研制與生物防治、無公害農(nóng)產(chǎn)品安全高效生產(chǎn)技術(shù)、無公害水產(chǎn)品養(yǎng)殖與加工、農(nóng)業(yè)資源的綜合利用與加工等技術(shù)。 轉(zhuǎn)基因生物技術(shù) 自 20世紀(jì) 80年代初第一例轉(zhuǎn)基因植物問世以來，轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，并被應(yīng)用于農(nóng)作物品種改良等許多領(lǐng)域。由于轉(zhuǎn)基因技術(shù)的成功，極大地拓展了可利用的種質(zhì)資源范圍，使傳統(tǒng)上只能在同一物種內(nèi)或近緣野生種間利用的資源擴大到可以將任何生物的基因轉(zhuǎn)移到目標(biāo)作物。到目前為止，已有大量來自細(xì)菌、真菌和高等植物 的基因被成功地轉(zhuǎn)移到不同的栽培作物中，這些導(dǎo)入的外源基因在提高作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)以及增強作物抗病蟲、抗逆、抗除草劑等方面都起到了十分重要的作用，為世界糧食生產(chǎn)作出了重要的貢獻(xiàn)。因此，轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)在優(yōu)異農(nóng)業(yè)生物種質(zhì)資源創(chuàng)新與利用方面起到了十分關(guān)鍵性的作用。本實驗室目前已經(jīng)建有分子生物生物學(xué)與基因工程研究的技術(shù)平臺，并在農(nóng)作物品質(zhì)改良等方面開展了許多工作。為了利用基因工程技術(shù)在甜玉米中生產(chǎn)藥物蛋白，我們建立了甜玉米體細(xì)胞植株再生體系，評價了甜玉米體細(xì)胞植株再生性的遺傳多樣性，利用已經(jīng)定位的控制玉米體細(xì)胞植株再 生性的主基因的緊密連鎖標(biāo)記，結(jié)合育種實踐對其進(jìn)行分子標(biāo)記聚合選擇，并開始利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法進(jìn)行轉(zhuǎn)基因技術(shù)探索，目前已經(jīng)取 21 得了良好的結(jié)果。此外，本實驗室還建立了用于作物淀粉分子結(jié)構(gòu)修飾改良的 SBD— 轉(zhuǎn)基因平臺技術(shù)。該技術(shù)以甘薯為對象，利用 Bacillus circulans環(huán)狀糊精糖基轉(zhuǎn)移酶（ cyclodextrin glycosyl transferase, CGTase）的淀粉結(jié)合結(jié)構(gòu)域 (starchbinding domain, SBD)作為 錨 ，將目的基因編碼序列與之相連接，利用帶有甘薯塊根特異性 表達(dá)的表達(dá)啟動子和蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運的信號肽序列的重組基因表達(dá)載體，通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將 SBD重組基因轉(zhuǎn)入甘薯體內(nèi)。使得重組基因在甘薯淀粉生物合成過程中被錨定在淀粉粒中，并對淀粉分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾，從而在甘薯塊根內(nèi)直接合成具有工業(yè)用途的新型淀粉 ,減少采后變性處理對境造成的污染。該項技術(shù)還可以進(jìn)一步用于玉米等其他淀粉類作物的品質(zhì)改良。為此，我們先后承擔(dān)了 2021年度獲得國家自然科學(xué)基金、江蘇省六大高峰人才、江蘇省高校高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化等項目，并于 2021年再次獲得國家自然科學(xué)基金的資助。 分子標(biāo)記輔助育種技術(shù) 分子標(biāo) 記輔助育種技術(shù)是在水稻、小麥、玉米、大豆、油菜等重要作物上，通過利用與目標(biāo)性狀緊密連鎖的 DNA 分子標(biāo)記對目標(biāo)性狀進(jìn)行間接選擇，以在早代就能夠?qū)δ繕?biāo)基因的轉(zhuǎn)移進(jìn)行準(zhǔn)確、穩(wěn)定的選擇，而且克服隱性基因再度利用時識別的困難，從而加速育種進(jìn)程，提高育種效率，選育抗病、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的新品種。本實驗室對我們在育種實踐中發(fā)現(xiàn)的小麥雌性不育系突變體的不育基因進(jìn)行精細(xì)定位及遺傳解析，第一主基因已經(jīng)定位在 2DS 上，距 SSR 標(biāo)記 barc95 約 8cM，進(jìn)一步利用 22 近來建成的遺傳分離大群體尋找與該主基因更加緊密連鎖的分子標(biāo)記并對其精確定位 ，找到連鎖距離小于 1cM 的遺傳標(biāo)記，并將其轉(zhuǎn)換成育種實踐中可以直接運用的 SCAR 標(biāo)記，為克隆小麥雌性不育主基因以及標(biāo)記輔助選擇奠定基礎(chǔ)，分析了主基因的遺傳效應(yīng)和互作方式，闡述小麥雌性育性的遺傳機理，探討雌性不育在小麥性別發(fā)生及進(jìn)化中的可能作用。其中的研究內(nèi)容分別于 202 2021 年兩次獲得國家自然科學(xué)基金的資助，其理論與實踐探索成果均具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)。 轉(zhuǎn)基因生物安全評價 轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品可能帶來的生物安全問題是多方面的，如食品安全、生態(tài)風(fēng)險以及生物安全的管理與法規(guī)等。在有關(guān)生態(tài)安全的諸多問題中 ，比較令人關(guān)注的便是外源轉(zhuǎn)基因的逃逸