中國棉花科技發(fā)展現(xiàn)狀與存在的問題

棉花是中國的重要作物。中國是世界上最大的棉花生產(chǎn)國，其面積、產(chǎn)量和銷售額為世界第一，但自給率只能滿足70%的需求。同時(shí)，由于中國人口眾多、消費(fèi)國口積大、經(jīng)濟(jì)效益高，中國必須進(jìn)口約30%的棉花才能滿足我國的需求。因此,保持我國棉花生產(chǎn)的健康穩(wěn)定發(fā)展,對發(fā)展棉紡織業(yè)、增加農(nóng)村勞動力就業(yè)、促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定、農(nóng)民增收具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。近年來,全國棉花年種植面積在500萬公頃左右,約占世界種植面積的15%;公頃平均產(chǎn)量1200kg,比世界高50%左右;總產(chǎn)量約占世界的25%。根據(jù)棉花種植區(qū)域的生態(tài)條件以及棉花生產(chǎn)的特點(diǎn),我國棉花生產(chǎn)主要集中在黃河流域、長江流域和西北內(nèi)陸三大棉區(qū)。2009~2010年度我國棉花產(chǎn)量占全球棉花產(chǎn)量的30.66%。據(jù)美國農(nóng)業(yè)部(UDSA)預(yù)測:2010~2011年中國棉花產(chǎn)量約達(dá)到590萬噸,占世界棉花總產(chǎn)量2850萬噸的20.7%,與美國14.6%、印度22%、巴基斯坦9.21%、烏茲別克斯坦5.96%一道成為世界五大產(chǎn)棉國。棉花種植面積約540萬公頃,占世界棉花種植面積約3200萬公頃的16.86%;公頃單產(chǎn)達(dá)到1290kg,比世界棉花平均公頃單產(chǎn)約768kg多522kg,高68.0%。我國主要植棉區(qū)農(nóng)業(yè)人口達(dá)到兩億多,直接從事棉紡及相關(guān)行業(yè)人員達(dá)到2000多萬人,間接就業(yè)人員達(dá)到一億多人。隨著經(jīng)濟(jì)全球化和改革開放的不斷深入,我國棉花生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展面臨著很多制約因素,因此要想穩(wěn)定我國棉花生產(chǎn),必須不斷加強(qiáng)科技創(chuàng)新,結(jié)合生物技術(shù)手段,在強(qiáng)優(yōu)勢骨干親本材料創(chuàng)制、新品種培育、棉高產(chǎn)栽培、病蟲害防控、植棉全程機(jī)械化以及成果轉(zhuǎn)化等方面有創(chuàng)新思路和重大舉措。一、中國棉花市場的發(fā)展、生產(chǎn)狀況、科學(xué)技術(shù)(一)我國棉花生產(chǎn)具有國內(nèi)市場和國內(nèi)需求我國自2001年加入WTO以來,棉花消費(fèi)激增,供需缺口加大,棉花產(chǎn)業(yè)安全形勢嚴(yán)峻。目前中國已成為世界進(jìn)口棉花最多的國家。據(jù)統(tǒng)計(jì),自2001年加入WTO以來至2010年5月底,我國累計(jì)進(jìn)口棉花1667萬噸,其中2006年進(jìn)口多達(dá)364萬噸,占當(dāng)年國內(nèi)棉花生產(chǎn)總量的54%,占同期世界棉花貿(mào)易量的37%。進(jìn)口棉主要來自美國、印度、烏茲別克斯坦等國家,其中進(jìn)口美國棉花占40%以上。我國大量進(jìn)口棉花的主要原因是數(shù)量缺口:我國棉花需求量在1000萬噸以上,而2006~2010年我國年平均生產(chǎn)棉花706萬噸,占同期世界棉花產(chǎn)量的28.7%,自給率在70%左右,需進(jìn)口30%左右以滿足國內(nèi)需求。目前,棉花已成為我國繼大豆和食用油之后的第三大進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品。因此,我國棉花供應(yīng)必須立足于國內(nèi)棉花生產(chǎn),大幅度提高我國棉花生產(chǎn)能力。但由于受耕地面積減少、糧食安全、糧棉比價(jià)等因素影響,我國棉花面積不可能大幅度增長,唯一的途徑是加強(qiáng)科技創(chuàng)新,提高棉花生產(chǎn)科技水平和國際市場競爭力,在穩(wěn)定種植面積規(guī)模的基礎(chǔ)上,提高棉花單產(chǎn)水平,增加總產(chǎn)量。(二)“四不可逆轉(zhuǎn)”的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)將更加強(qiáng)調(diào)目前,我國棉花已經(jīng)進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期,棉花生產(chǎn)和市場的重大技術(shù)需求已經(jīng)形成,今后將繼續(xù)保持增長,這為我國棉花生產(chǎn)帶來了很好的機(jī)遇,提供了更大的發(fā)展空間。紡織工業(yè)超長發(fā)展,紡織品和服裝出口連年增加,棉花需求量大幅度增加。未來10年甚至20年,我國棉花產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)將呈現(xiàn)“四個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展態(tài)勢”。即棉紡織品繼續(xù)保持增長的態(tài)勢不可逆轉(zhuǎn);棉花消費(fèi)繼續(xù)保持增長的態(tài)勢不可逆轉(zhuǎn);受資源、糧棉爭地以及政策矛盾制約,棉花依賴進(jìn)口越來越大的態(tài)勢不可逆轉(zhuǎn);棉花輕簡化、全程機(jī)械化發(fā)展的態(tài)勢不可逆轉(zhuǎn)。因此,如何使我國棉花的產(chǎn)量與質(zhì)量、生產(chǎn)效益和機(jī)械化同步協(xié)調(diào)發(fā)展,取得重大突破,將是我國棉花生產(chǎn)健康發(fā)展必須面對和亟待解決的重大課題。我國棉花面積必須穩(wěn)定在533.3萬公頃以上,總產(chǎn)量穩(wěn)定在700萬噸以上,才能滿足我國紡織工業(yè)用棉70%的剛性需求。(三)中國棉花科技發(fā)展成果1.我國棉花育種和品種改良的技術(shù)平臺的建立10年來國家及有關(guān)部門加大了投資支持力度,建設(shè)了相關(guān)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室,加強(qiáng)了農(nóng)業(yè)部棉花遺傳改良重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室、國家棉花改良中心及分中心、國家棉花新品種推廣中心、農(nóng)業(yè)部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心、農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境安全監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心、農(nóng)作物(棉花)海南南繁基地、國家轉(zhuǎn)基因棉花中試及產(chǎn)業(yè)化基地等建設(shè)工作,為我國棉花科技攻關(guān)和科技創(chuàng)新創(chuàng)造了有利的科研條件,基本形成了我國棉花育種和品種改良的技術(shù)平臺,形成了覆蓋全國主要棉區(qū)的棉花育種創(chuàng)新體系。2.提高了我國棉花生產(chǎn)的質(zhì)量自“六五”以來,我國主要棉花育種和品種資源項(xiàng)目一直有中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所主持,組成了一支以博士、碩士為骨干、中青年專家為主體的高素質(zhì)育種隊(duì)伍。在國家863計(jì)劃、國家973計(jì)劃、國家棉花轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)和行業(yè)專項(xiàng)等資金支持下,凝聚了一批由國家科研單位、大學(xué)、主要植棉省、市農(nóng)業(yè)科學(xué)院(所)組成的棉花科技創(chuàng)新隊(duì)伍。為培養(yǎng)我國自主知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因棉花品種,提升我國棉花國際競爭能力,保障我國棉花生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。尤其自2007年成立國家棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系以來,形成了一支以首席科學(xué)家為核心,由26名科學(xué)家和24名試驗(yàn)站站長組成的棉花科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),在農(nóng)業(yè)部的正確領(lǐng)導(dǎo)下,以務(wù)實(shí)、民主、公開、透明為基本原則,進(jìn)行了近五年科研管理機(jī)制的創(chuàng)新與改革探索,努力為科技界樹立了求真務(wù)實(shí)、作風(fēng)優(yōu)良的典范。目前,國家棉花產(chǎn)業(yè)體系已經(jīng)成為國內(nèi)科技界最受人稱贊、產(chǎn)業(yè)上最認(rèn)可的一支科研隊(duì)伍。所做的探索不但得到了社會各界的認(rèn)可,而且也引起了國際上的關(guān)注。3.第二代雙價(jià)基因抗蟲棉通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)與常規(guī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,培育出一系列轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種。如中棉37~39、41、43~48、50~52號,魯棉研15、16、18、19、20、25號,晉棉26、31、33、34、38、GK12、GK19、GK22,川雜12、川雜13,湘雜棉6、湘雜8號,華雜302,科棉1、科棉2號,南抗3號,sGK321,新研96-48,遼棉19號、遼棉21~23號等。其中轉(zhuǎn)雙價(jià)基因抗蟲棉品種中棉所41代表著我國第二代國產(chǎn)抗蟲棉(雙價(jià)基因抗蟲棉),達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。這些品種選育和大面積推廣,為國產(chǎn)抗蟲棉占領(lǐng)我國抗蟲棉市場起到重大推進(jìn)作用。(四)中國抗癲癇科技進(jìn)步1.種質(zhì)資源和優(yōu)良基因庫的初步建立種質(zhì)資源要求豐富多樣,各有特色,并且遺傳穩(wěn)定。絕不能局限于岱字棉、斯字棉及金字棉等少數(shù)系統(tǒng)。棉花種質(zhì)資源是研究棉屬分類、進(jìn)化和性狀遺傳的基礎(chǔ)材料,也是棉花育種和生產(chǎn)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。擁有豐富的種質(zhì)資源是棉花研究領(lǐng)域的最大優(yōu)勢。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所作為國家棉花種質(zhì)資源的中期庫,保存有棉花種質(zhì)資源8233份,其中陸地棉6871份,海島棉602份,亞洲棉378份,草棉17份,海南島野生棉種植園活體保存陸地棉野生種系350份,野生種41個(gè)。已對6742份種質(zhì)進(jìn)行了農(nóng)藝、經(jīng)濟(jì)性狀鑒定和抗病蟲、耐逆境等的鑒定,初選出具有高強(qiáng)、長絨、抗黃萎病、抗枯萎病、抗旱、耐鹽、抗蟲等單項(xiàng)或多項(xiàng)性狀優(yōu)異的種質(zhì)1125份,其中,抗病材料(抗黃萎病)78份,優(yōu)質(zhì)材料(高強(qiáng)纖維)173份,耐旱材料188份,并建立了相應(yīng)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。通過遠(yuǎn)緣雜交、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、航天誘變、γ射線誘變、離子束處理等方法,獲得了一系列具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、早熟、多抗等各具特色的創(chuàng)新材料。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國已創(chuàng)制97份來源于野生棉資源的陸地棉種質(zhì)材料,這些材料涉及12個(gè)種20種資源,材料優(yōu)良特性覆蓋抗黃萎病、優(yōu)質(zhì)纖維、抗棉蚜和抗旱等。通過自然突變、化學(xué)誘變及輻射誘變等以及近年發(fā)展的Ac/Ds和T-DNA插入或轉(zhuǎn)基因突變等技術(shù),初步建立了棉花的突變基因庫。經(jīng)過分子生物學(xué)等手段的鑒別,進(jìn)一步在基因水平上對10多份優(yōu)異種質(zhì)進(jìn)行了初步分析或分子標(biāo)記,進(jìn)一步確定了目標(biāo)性狀突出、遺傳性狀穩(wěn)定的一系列抗黃萎病、優(yōu)質(zhì)、有色纖維等優(yōu)異種質(zhì)資源,為進(jìn)一步挖掘(克隆)利用棉花內(nèi)源優(yōu)異基因奠定了堅(jiān)實(shí)的資源基礎(chǔ)。種質(zhì)資源材料務(wù)須自交保純或隔離繁殖,否則易因天然雜交而喪失原有種性,失去育種利用價(jià)值。2.外源基因轉(zhuǎn)化技術(shù)體系的應(yīng)用和完善在國家“863”項(xiàng)目資助下,我國擁有了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的棉花抗病蟲和品質(zhì)改良基因,如自主設(shè)計(jì)合成了能夠在植物細(xì)胞中高效表達(dá)的GFMCrylA基因,幾丁質(zhì)酶(Chi)、β-1,3葡萄糖酶(Glu)、葡萄糖氧化酶(GO)基因及植物表達(dá)載體;雙價(jià)抗蟲基因(Bt+CpTI)、抗蟲呀基因;抗真菌的幾丁質(zhì)酶基因(Chi)和抗菌和部分真菌的抗菌肽基因(CEMA);改良棉花品質(zhì)的編碼兔毛角蛋白基因等。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所成功建立了花粉管通道法、農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、基因槍轟擊法等外源基因轉(zhuǎn)化的技術(shù)體系,是目前國內(nèi)唯一能同時(shí)運(yùn)用三種基因轉(zhuǎn)化方法開展工作的單位,某些關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)或領(lǐng)先水平。已將農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)化體系大大改進(jìn),培養(yǎng)周期已由12~15個(gè)月縮短到7~8個(gè)月;轉(zhuǎn)化效率提高到21%;通過嫁接技術(shù)已使轉(zhuǎn)基因試管苗移栽成功率提高到90%以上?，F(xiàn)已基本建立了利用基因槍轉(zhuǎn)化棉花莖尖的轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系,轉(zhuǎn)化效率達(dá)6.5%。該體系達(dá)到年產(chǎn)轉(zhuǎn)基因植株2000株以上的生產(chǎn)能力。近年來,通過大力開展基因發(fā)掘、并導(dǎo)入到棉花栽培品種,大大增強(qiáng)了選擇和操縱棉花遺傳的能力,獲得新的育種成效。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用方面已獲得重要成績,而仍有巨大潛力。近年來,建立了以PCR為基礎(chǔ)的RAPD、AFLP、SSR等棉花大規(guī)模分子標(biāo)記技術(shù)體系,已應(yīng)用到作物的DNA指紋鑒定、輔助雜交親本選配、構(gòu)建遺傳連鎖圖譜、定位和克隆控制主要農(nóng)藝性狀的基因、對雜交和回交后代輔助選擇、作物基因組間比較等多個(gè)領(lǐng)域,在棉花抗黃萎病、纖維品質(zhì)、雄性不育恢復(fù)基因、顯性無腺體等性狀的分子標(biāo)記方面取得了較大進(jìn)展,為進(jìn)一步建立分子標(biāo)記輔助聚合育種技術(shù)體系奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。開發(fā)了大量的基于纖維發(fā)育的EST-SSR分子標(biāo)記。將多種標(biāo)記應(yīng)用于棉花連鎖群的構(gòu)建,已將連鎖群與染色體對應(yīng)了起來,構(gòu)建了一張高密度的PCR標(biāo)記圖。對陸地棉、海島棉的纖維品質(zhì)和抗黃萎病性進(jìn)行了定位,利用F2及F2:3分離群體獲得多個(gè)貢獻(xiàn)率較大的QTL,特別是不同遺傳背景及多環(huán)境穩(wěn)定的主效QTL,為分子標(biāo)記輔助聚合育種奠定了基礎(chǔ),同時(shí)為海島棉優(yōu)質(zhì)纖維和抗病性向陸地棉轉(zhuǎn)移提供了重要的理論依據(jù)。3.“雙無兩化”選育技術(shù)攻關(guān)進(jìn)展棉花高產(chǎn)、高效栽培技術(shù)以及病蟲害綜合防治技術(shù)是棉花品種高效應(yīng)用的重要保障。在相關(guān)項(xiàng)目的支持下,研究明確了相應(yīng)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉對肥水的需求規(guī)律,提出了已轉(zhuǎn)基因抗蟲棉“壯根→壯苗→早發(fā)→省工→節(jié)本→增產(chǎn)→增效”為核心的棉花工廠化育苗、機(jī)械化移栽技術(shù)和平衡施肥技術(shù)。棉花無土育苗和無載體移栽(即裸苗移栽)簡稱“兩無兩化”,在攻克裸苗移栽不易成活的難點(diǎn)上取得重大突破,研制出無土育苗新基質(zhì)、促根劑和保葉劑產(chǎn)品,形成了核心技術(shù),擴(kuò)大示范取得成功。研究明確了抗蟲棉田主要害蟲地位演替規(guī)律和主要害蟲的防治指標(biāo),提出了病蟲害生物生態(tài)控制技術(shù)和化學(xué)防治技術(shù),篩選出新型選擇性農(nóng)藥和種衣劑,建立了不同耕作制度條件下的標(biāo)準(zhǔn)化主要病蟲害可持續(xù)控制技術(shù)體系,提出了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉田主要病蟲綜合防治技術(shù)規(guī)程。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉配套栽培技術(shù)和植物保護(hù)技術(shù)的研究,為我國轉(zhuǎn)基因抗蟲棉大面積推廣種植奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。二、中國棉花科技發(fā)展的主要問題(一)優(yōu)質(zhì)的棉花材料國產(chǎn)原棉總體質(zhì)量處于國際中等水平,且在各生態(tài)區(qū)差異明顯。與先進(jìn)國家相比,我國棉花品種具有豐產(chǎn)、早熟、適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn),纖維品質(zhì)在長度、整齊度、色澤、雜質(zhì)含量、葉屑等方面的優(yōu)勢明顯,但在纖維類型和纖維強(qiáng)度方面存在較大缺陷。我國不是棉花原產(chǎn)地,可供育種利用的優(yōu)質(zhì)棉花資源材料較少,如早熟、抗逆、優(yōu)質(zhì)纖維材料等,因而制約了優(yōu)質(zhì)棉花新品種的研制。因此,引進(jìn)和創(chuàng)造高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆的種質(zhì)材料,解決我國棉花遺傳資源狹窄的問題,已成為當(dāng)前我國棉花育種科研的重要內(nèi)容。(二)我國棉纖維抗黃渙病的有效方法規(guī)范棉纖維改良和抗黃萎病品種選育的傳統(tǒng)方法為遠(yuǎn)緣雜交,其主要缺點(diǎn)是種間不親和、雜種后代不穩(wěn)定、育種年限過長等,且可供育種直接利用的優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源十分有限,僅采用常規(guī)育種手段難以取得重大突破。因此,針對當(dāng)前我國棉纖維的內(nèi)在品質(zhì)相對較差、抗黃萎病材料嚴(yán)重缺乏的不利局面,探索新的有效方法成為當(dāng)務(wù)之急。近年我國棉花黃萎病、盲蝽蟓、煙粉虱等重大病蟲危害猖獗,棉花損失慘重。2003~2004年我國棉花黃萎病發(fā)生面積均超過266.7萬公頃,分別占總面積的54%和46.4%,年減產(chǎn)40~50萬噸,經(jīng)濟(jì)損失60~63億元?？瓜x種植棉面積不斷擴(kuò)大,有效地控制了棉鈴蟲的危害,減少了農(nóng)藥用量,但是原來的次要害蟲如棉田盲蝽蟓、煙粉虱、甜菜夜蛾、斜紋夜蛾等上升為主要害蟲,造成棉田農(nóng)藥用量增加,棉花生產(chǎn)成本不斷加大。(三)轉(zhuǎn)糖漿基因質(zhì)量的影響我國棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)水平和規(guī)?；D(zhuǎn)化盡管取得了長足的進(jìn)展,但與美國孟山都等知名跨國公司相比仍存在較大差距,這是制約我國優(yōu)異轉(zhuǎn)基因棉花新材料創(chuàng)造的“瓶頸”。主要問題一是國內(nèi)創(chuàng)造優(yōu)良外源基因能力弱,如美國創(chuàng)造的轉(zhuǎn)蔗糖磷酸合成酶基因,可使纖維比強(qiáng)度提高3~4cN·tex-1,效果非常明顯;二是遺傳轉(zhuǎn)化效率偏低,如我國轉(zhuǎn)化率只有21%,而美國電激法轉(zhuǎn)化率已達(dá)到33%~38%。三、未來10年中國棉紡科技發(fā)展戰(zhàn)略定位與發(fā)展目標(biāo)(一)國家棉花科技發(fā)展的重點(diǎn)目標(biāo)與培養(yǎng)目標(biāo)戰(zhàn)略目標(biāo)是以科學(xué)發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)全局,全面貫徹落實(shí)《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》,圍繞支撐現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和社會主義新農(nóng)村建設(shè)的國家重大戰(zhàn)略要求,以建設(shè)國家農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新體系為契機(jī),以自主創(chuàng)新為主線,著眼于全國提高自主創(chuàng)新能力和國際競爭力,以發(fā)展農(nóng)業(yè)科技體系為基點(diǎn),把握棉花科技發(fā)展動態(tài)與方向,瞄準(zhǔn)棉花科技國際前沿,開展國家棉花基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、棉花高技術(shù)研究、共性技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)研究,解決農(nóng)業(yè)與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)建設(shè)中基礎(chǔ)性、方向性、全局性和前瞻性重大問題,培養(yǎng)高級農(nóng)業(yè)科研人才。前瞻性地選擇一批對未來棉花發(fā)展產(chǎn)生深刻影響的科技重大課題,組織全國聯(lián)合攻關(guān),引領(lǐng)棉花科技發(fā)展,為我國棉花生產(chǎn)安全提供保障?？傮w目標(biāo)是全面增強(qiáng)我國棉花科技自主創(chuàng)新能力,顯著提升我國棉花國際市場競爭能力,引領(lǐng)我國棉花科技發(fā)展,為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供強(qiáng)大的核心技術(shù)支撐。具體目標(biāo)是重點(diǎn)圍繞種質(zhì)資源收集整理與挖掘利用、棉花生物技術(shù)與新材料創(chuàng)造、棉花新品種培育、棉花重大病蟲防治、棉花高效栽培、棉花副產(chǎn)品深加工與綜合利用等六大領(lǐng)域,重點(diǎn)突破50余個(gè)重大科學(xué)選題,創(chuàng)新40余項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),研制30余項(xiàng)發(fā)明專利,培育20余個(gè)突破性棉花新品種,取得十余項(xiàng)國家級獎勵重大科技成果,在國際重要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表文章20~30篇。培育并形成八到十個(gè)國際一流重點(diǎn)研究領(lǐng)域、五到八個(gè)國際知名研究領(lǐng)域;培育建設(shè)三到五個(gè)新興或交叉領(lǐng)域。形成國家棉花科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。建成國家科技基礎(chǔ)條件平臺、國家棉花科技創(chuàng)新平臺、國家棉花中試與產(chǎn)業(yè)化平臺、國家棉花科技合作與交流平臺。(二)中國優(yōu)先棉花研究領(lǐng)域和戰(zhàn)略重點(diǎn)1.棉花種質(zhì)資源利用的方式廣泛收集棉花種質(zhì)資源,構(gòu)建核心種質(zhì),挖掘功能基因,創(chuàng)新棉花高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、抗逆育種技術(shù),建立具有世界領(lǐng)先水平的棉花高效育種技術(shù)平臺。戰(zhàn)略重點(diǎn)是稀有和重要棉花種質(zhì)資源調(diào)查、收集、整理與挖掘利用,棉花種質(zhì)資源核心種質(zhì)構(gòu)建、重要新基因挖掘與有效利用,棉花種質(zhì)材料抗病蟲、抗鹽堿鑒定,種質(zhì)材料的創(chuàng)造以及利用生物技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合技術(shù)、分子標(biāo)記輔助技術(shù)、生化輔助早熟不早衰技術(shù)、航天誘變技術(shù)、核輻射技術(shù)、雜種優(yōu)勢利用技術(shù)等創(chuàng)制培育棉花新品種。棉花新品種培育的戰(zhàn)略重點(diǎn)是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗棉花新品種選育,轉(zhuǎn)基因抗逆優(yōu)質(zhì)棉花新品種選育,早熟、超早熟棉花新品種選育,優(yōu)質(zhì)雜交棉新品種選育,三系雜交棉育種技術(shù),兩系雜交棉育種技術(shù),優(yōu)質(zhì)專用棉育種技術(shù),天然彩色棉品種選育,纖維能源棉花新品種選育。2.實(shí)現(xiàn)化纖和規(guī)模化基因轉(zhuǎn)化利用高新生物技術(shù)方法,研究棉花遺傳進(jìn)化關(guān)系;轉(zhuǎn)化抗病、抗蟲、抗逆、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)等外源基因,實(shí)現(xiàn)工廠化和規(guī)模化基因轉(zhuǎn)化,創(chuàng)造棉花新材料;標(biāo)記棉花優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗相關(guān)基因,通過多基因聚合,獲得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗棉花新材料。戰(zhàn)略重點(diǎn)是棉花結(jié)構(gòu)基因組學(xué)研究,棉花重要功能基因的克隆研究,棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)與突變體創(chuàng)制,棉花分子育種理論、方法、技術(shù)體系構(gòu)建及應(yīng)用。3.技術(shù)和環(huán)境安全以嚴(yán)重威脅我國棉花生產(chǎn)的黃萎病、盲蝽蟓、煙粉虱等重大病蟲害為主要研究對象,重點(diǎn)開展棉花病蟲害預(yù)測預(yù)報(bào)技術(shù)、防控技術(shù)、抗病蟲快速鑒定技術(shù)的研究,建立以農(nóng)業(yè)防治、生態(tài)調(diào)控和化學(xué)防治為主的控制技術(shù)體系。同時(shí)開展轉(zhuǎn)基因棉花環(huán)境安全性研究,長期跟蹤監(jiān)測與監(jiān)控轉(zhuǎn)基因抗蟲棉長期種植對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的影響,確保我國棉花產(chǎn)業(yè)的安全、保障人類健康和生態(tài)環(huán)境安全。戰(zhàn)略重點(diǎn)是棉花重大病蟲預(yù)測預(yù)報(bào)技術(shù),棉花重大病蟲成災(zāi)機(jī)理及防控技術(shù),轉(zhuǎn)基因棉花環(huán)境安全檢測與監(jiān)控,新型環(huán)境友好型農(nóng)藥篩選與應(yīng)用,棉花抗病蟲性鑒定與方法研究,棉田農(nóng)藥立體污染防治技術(shù)。4.強(qiáng)化重大關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng),確?？沙掷m(xù)發(fā)展揭示土、肥、水、氣等農(nóng)業(yè)資源高效利用和有害物質(zhì)代謝與調(diào)控機(jī)理,創(chuàng)新資源高效利用技術(shù)、耕地質(zhì)量保育技術(shù)、高效栽培模式和栽培技術(shù),加強(qiáng)重大關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)集成,有效支撐國家資源安全與生態(tài)安全,促進(jìn)我國棉花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。戰(zhàn)略重點(diǎn)是棉花工廠化育苗、機(jī)械化移栽技術(shù),耕地質(zhì)量保育與地力培育關(guān)鍵技術(shù),潔凈田園生產(chǎn)技術(shù),棉田水肥調(diào)控與高效利用技術(shù),棉花高效用水生理節(jié)水調(diào)控技術(shù),平衡施肥與配方施肥技術(shù)。5.棉籽油作酰氯化產(chǎn)品為我國生物質(zhì)源的重要組分,其重點(diǎn)在于探索農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)、研究假設(shè)等高效農(nóng)業(yè)產(chǎn)品等的作品種類研究棉花副產(chǎn)品綜合利用和深加工技術(shù),延長棉花產(chǎn)業(yè)鏈條;研究棉籽的深加工和高附加值產(chǎn)品,包括棉籽油轉(zhuǎn)化為柴油、棉酚作藥品及蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸、磷脂等提取,為我國生物質(zhì)能源研究開拓新的途徑,支撐新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展,拓展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新領(lǐng)域。戰(zhàn)略重點(diǎn)是棉花副產(chǎn)品綜合利用,生物柴油加工關(guān)鍵技術(shù)與工藝,棉花副產(chǎn)品深加工與新產(chǎn)品開發(fā)。四、中國抗癲癇技術(shù)的概念和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議(一)中國棉花行業(yè)的中心概念1.發(fā)展生物過程、機(jī)械化措施的應(yīng)用棉花是勞動密集型的大田經(jīng)濟(jì)作物,種植管理復(fù)雜,從種到收有40多到工序,每公頃用工300多個(gè),是糧食作物的三倍,生產(chǎn)成本很高。農(nóng)村勞動力數(shù)量劇減并呈現(xiàn)出老齡化、女性化和兼職化的特征,對新時(shí)期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn),特別是棉花生產(chǎn)提出了新的挑戰(zhàn)。通過減少或合并某些工序,完全可以實(shí)現(xiàn)以最少的作業(yè)次數(shù)獲得最佳的產(chǎn)量和效益。植棉全程機(jī)械化可以讓農(nóng)民快樂植棉,是穩(wěn)定發(fā)展我國棉花生產(chǎn)的重要措施之一,是我國棉花未來生產(chǎn)的發(fā)展方向。機(jī)械采收是植棉全程機(jī)械化的最關(guān)鍵環(huán)節(jié),是現(xiàn)代植棉的重要內(nèi)容。新疆兵團(tuán)早在1996年就開始引進(jìn)大型采棉機(jī),目前已有近40%的棉田采用機(jī)械化收獲。除了引進(jìn)美國棉花采收機(jī)以外,爭取國家在政策上予以扶持,5~10年內(nèi)研制出適宜不同棉區(qū)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的采棉機(jī)械。在每個(gè)棉區(qū)分別建立高標(biāo)準(zhǔn)的植棉全程機(jī)械化示范田,以點(diǎn)帶面,促進(jìn)植棉機(jī)械大面積推廣應(yīng)用;加大對大中型農(nóng)機(jī)具購置、現(xiàn)有軋花廠的改造升級和高標(biāo)準(zhǔn)棉田建設(shè)的財(cái)政投入力度。植棉全程機(jī)械化是一個(gè)系統(tǒng)工程,應(yīng)以栽培專家為紐帶,育種、植保、機(jī)械等方面的專家相配合,達(dá)到農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝有機(jī)結(jié)合。在棉花品種培育中,要培育成結(jié)鈴部位高,吐絮集中,可青稈成熟的棉花新品種。植棉全程機(jī)械化要率先在新疆和濱海鹽堿地區(qū)示范推廣,然后逐步推進(jìn)。2.海岸沿海鹽堿地分布中國是世界上鹽堿地植棉面積最大的國家之一,現(xiàn)有鹽堿地棉田147萬公頃左右,其中,濱海鹽堿地棉田80萬公頃,主要呈帶狀分布在山東(36.7萬公頃)、河北(23.3萬公頃)、天津(6.7萬公頃)、蘇北沿海低平原海岸地區(qū)(10萬公頃)等地。該區(qū)尚有20~33.3萬公頃重度鹽堿地可以開發(fā)植棉。隨著糧食安全問題倍受重視和糧棉爭地矛盾日益顯現(xiàn),鹽堿地棉花在全國棉花生產(chǎn)體系中所占份額會越來越大,地位也越來越重要,今后如何進(jìn)一步提高現(xiàn)有鹽堿地棉田的棉花產(chǎn)量,逐步推進(jìn)開發(fā)鹽堿地植棉,對穩(wěn)定我國棉花生產(chǎn)意義重大。鹽堿地植棉是一項(xiàng)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的系統(tǒng)工程,需要統(tǒng)籌規(guī)劃、穩(wěn)步實(shí)施。建議大力推廣現(xiàn)已成熟的鹽堿地植棉技術(shù);進(jìn)一步創(chuàng)新和完善鹽堿地植棉技術(shù);國家在政策上加大支持力度,如設(shè)立“濱海鹽堿地植棉關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”公益性行業(yè)專項(xiàng),設(shè)立鹽堿地棉花高產(chǎn)創(chuàng)建示范片區(qū),制訂相關(guān)扶持政策鼓勵鹽堿荒地植棉開發(fā)、改造現(xiàn)有低產(chǎn)鹽堿地棉田等。3.發(fā)展雜交棉的建議自20世紀(jì)70年代我國開始利用棉花雜種優(yōu)勢以來,雜交棉取得了長足的進(jìn)步。我國雜交棉生產(chǎn)的快速發(fā)展始于20世紀(jì)90年代末,之前的雜種優(yōu)勢利用雖然已經(jīng)有了很長的歷史,但受經(jīng)濟(jì)、社會和技術(shù)等方面的制約,一直徘徊在小規(guī)模種植階段。2005年前后占植棉總面積30%以上,其中,長江流域雜交棉已基本普及,黃河流域約50%的棉田種植雜交棉。近年來,我國雜交棉面積雖有一定程度的減少,但仍然作為主要的品種類型大規(guī)模應(yīng)用于生產(chǎn),不僅促進(jìn)了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的推廣普及,提高了棉花單產(chǎn)水平、改善了品質(zhì)、增強(qiáng)了抗性,也促進(jìn)了棉種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,推動了棉花雜種優(yōu)勢理論研究的深入,為我國棉花科技和生產(chǎn)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。但是,雜交棉發(fā)展到今天正面臨著前所未有的問題和挑戰(zhàn)。在育種方面,由于受棉花優(yōu)良種質(zhì)資源的限制,育成的雜交種同質(zhì)性高,突破性品種少;加之棉種公司的炒作和生產(chǎn)管理不力,造成棉花雜交種多、亂、雜等現(xiàn)象特別突出;市場上以假充真,以雜種二代冒充雜種一代時(shí)有發(fā)生,導(dǎo)致棉花雜交優(yōu)勢沒有得到充分發(fā)揮,給生產(chǎn)帶來一定損失;近年隨著勞動力成本上升,以人工制種為主體的雜交種制種相當(dāng)困難,推廣面積受到嚴(yán)重制約。隨著高優(yōu)勢三系組合的育成,我國雜交棉將從高成本、高價(jià)格向著低成本、低價(jià)格的方向發(fā)展,我國雜交棉生產(chǎn)的多亂雜和市場無序競爭將有效得到解決。在栽培方面,棉花存在種植密度不足、投入不合理、栽培措施不對路、管理水平下降、早衰現(xiàn)象嚴(yán)重等問題。在種子生產(chǎn)方面,目前主要依靠人工去雄授粉,費(fèi)時(shí)、費(fèi)工,種子生產(chǎn)成本過高;制種過程中管理粗放,種子純度不高(既有棉花自身的原因,常異花授粉,異交率較高,也有制種去雄不徹底原因);種子生產(chǎn)和經(jīng)營過程中摻雜使假(摻父本、摻二代,甚至直接造假);種子純度的分子檢驗(yàn)技術(shù)尚不實(shí)用,雜交棉種子純度檢測主要依靠田間鑒定。穩(wěn)定發(fā)展我國雜交棉的建議,一是簡化制種,降低生產(chǎn)成本。選育高優(yōu)勢不育系雜交種,應(yīng)用不育系生產(chǎn)雜交種(“兩系”法雜交制種成本相當(dāng)人工制種60%左右,“三系”法制種成本相當(dāng)人工制種40%左右)。加強(qiáng)雜種二代利用研究;加強(qiáng)化學(xué)殺雄研究。二是育成的雜交種要求高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆、優(yōu)勢明顯,適合機(jī)械化植棉要求。三是科學(xué)栽培調(diào)控,發(fā)揮雜交棉優(yōu)勢(適當(dāng)增加雜交棉的種植密度;加強(qiáng)化學(xué)調(diào)控研究與應(yīng)用,通過化學(xué)調(diào)控,防止蕾鈴脫落和爛鈴,免除整枝打頂,減輕勞動強(qiáng)度;科學(xué)肥水調(diào)控,加強(qiáng)病蟲害控制,防止早衰;利用現(xiàn)代手段和技術(shù),在生理生化和分子水平上深入研究揭示雜種優(yōu)勢的機(jī)理;圍繞實(shí)現(xiàn)輕簡化和機(jī)械化,加強(qiáng)雜交棉栽培技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)研究)。四是加強(qiáng)雜交種制種基地建設(shè),完善種子監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)制。五是加大科研投入,盡快在制種技術(shù)上(兩系、三系、化學(xué)殺雄等制種技術(shù))實(shí)現(xiàn)突破;加快工廠化育苗技術(shù)和棉苗機(jī)械移栽技術(shù)的研究。(二)中國棉花行業(yè)發(fā)展建議1.推動棉紡科技進(jìn)一步發(fā)展揭示棉花經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本規(guī)律,創(chuàng)新棉花產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)理論和方法,開展棉花產(chǎn)業(yè)科技政策與評價(jià)研究,以及棉花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、全球化戰(zhàn)略等重點(diǎn)、熱點(diǎn)問題研究,為指導(dǎo)棉花科研、棉業(yè)經(jīng)濟(jì)增長和宏觀決策提供支撐與服務(wù)。優(yōu)化資源配置,整合科研力量,構(gòu)建符合市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律和科技自身規(guī)律的優(yōu)勢突出、定位明確、層次分明、布局合理的學(xué)科體系。大力支持基礎(chǔ)學(xué)科和新興邊緣學(xué)科的建設(shè),如加強(qiáng)棉花功能基因組學(xué)等現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)學(xué)科和生物安全學(xué)科的建設(shè)。2.完善和應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)的研究,探索新型大學(xué)科研系統(tǒng)一方面,加強(qiáng)基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究,整合資源,集成優(yōu)勢,獲得具有自主知識產(chǎn)權(quán)的與棉花高產(chǎn)、抗逆境脅迫、抗病蟲、品質(zhì)改良相關(guān)的重要目的基因,重點(diǎn)是功能明確、對品種改良有重要作用的新基因。另一方面,加強(qiáng)源頭技術(shù)創(chuàng)新。攻克轉(zhuǎn)基因育種中的關(guān)鍵技術(shù),提出高效遺傳轉(zhuǎn)化的新技術(shù)和方法,建立和完善經(jīng)濟(jì)、高效和實(shí)用的轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系,及規(guī)?；D(zhuǎn)基因技術(shù),使轉(zhuǎn)基因能力達(dá)到或接近發(fā)達(dá)國家研究水平。同時(shí)以市場為導(dǎo)向,以快速、高效和規(guī)?；D(zhuǎn)基因技術(shù)為核心,選育出具有市場競爭力、產(chǎn)業(yè)化前景廣闊的高產(chǎn)、抗逆境脅迫、抗病蟲、優(yōu)質(zhì)的轉(zhuǎn)基因棉花新材料和優(yōu)異新種質(zhì)