中国科学院与中国农业科学的发展及几点建议

生物谷

中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心作者：张正斌

摘要：中国农业科学研究有五大方面，一是农业生物学基础理论，二是农业应用技术；三是区域开发治理；四是资源开发保护；五是农业发展战略。中国科学院在此五个方面，已经起到了不可替代的作用，并将应该进一步做出更大的重要贡献。我们建议中国科学院应该加强农业资源研究，将资源保护作为一项基本国策。针对目前我国粮食生产摇摆不定和污染严重、水土资源数量短缺和污染严重及质量恶化，三农问题突出等问题，建议开展我国粮食安全、水土资源安全和农业经济安全的国情研究。为我国下世纪农业高效和可持续发展提供决策依据。

        关键词：中国，农业，发展，生物学，区域，资源，战略

        中国科学院已经成立56年了，中国科学院与中国农业科学的发展有着紧密联系，并起到了重要的和不可替代的作用。中国是个农业大国，中国农业的未来发展是个世界性问题。中国农业科学研究有五大方面，一是农业生物学基础理论研究，二是农业应用技术研究；三是区域开发治理研究；四是资源开发保护研究；五是农业发展战略研究。中国科学院是中国科学研究的主要队伍，在此五个方面已经做出了重要贡献和并将应该进一步做出更大的重要贡献。

        在中国科学院成立以来，先后建立了农业项目办公室，资源环境科学与技术局，生命科学与生物技术局，高技术产业发展局等部门，都为我国农业科研的发展方向制定和项目布局及实施发挥了重要作用。从农业生物学基础研究到应用技术，从微观分子到宏观整体，从局部到系统再到土壤圈、生物圈、大气圈等更加高深层次的研究，从区域开发治理到国家农业战略发展，从不同方面都对我国农业科学生产了广泛而深刻的影响和重要的促进作用。

        农业是一个受环境影响最大，生产效率较低的行业，农业科学发展也相对较慢。因此在中国，同样在中国科学院，是个有待进一步加强的和系统化提升和全方位发展的学科。因为未来的农业和生命科学特别是生物技术联系更加紧密，农业现代化，农业工业化，农业生物技术化，农业基因工程化，分子农业，区域特色农业，生态农业，可持续发展农业等都是未来发展的必然趋势。例如，利用植物(农作物)生产生物质能源(生物油、酒精、氢等)，利用基因工程生物制药，建立生物反应器，制造防病治病的功能性食品，利用分子遗传操作提高水分、养分、光合利用效率，改变植物品质成分，提高作物品质。农业科学将和化学、物理、电子、信息、工业等各们科学有更加紧密的联系，如基因芯片在农业中的应用，都需要这些科学作为强有力的理论和技术支撑体系。因此，中国科学院应该发挥中国科学院在某些学科的优势地位，同时进行多学科的理论和技术研究组装，发扬“两弹一星”的精诚合作和集中攻关的精神，在中国农业科学知识创新和技术创新体系建立中，为中国农业的可持续发展做出重要的贡献。

        一、  在农业生物学基础理论研究方面

        在五十年代，中国科学院许多单位成立较早，有大量的回国优秀人才，在我国农业基础科学建立方面起到了重要的带头作用。例如，在中国科学院建立之后，就在中国科学院有关部门的统一支持下，调动北京，南京、西北等地的土壤、地理、农林、水利等方面的人才，开展了黄土高原水土流失和综合治理研究，同时在陕西省杨凌建立了西北土壤生物研究所，后来发展成了我国唯一的一个国家级水土保持研究所；在二十世纪80年代，再次组织多个单位部门进行了黄土高原综合考察研究，这些都为后来的国家实施西部大开发打下了良好的基础。由于长期不懈的努力研究和研究工作积累，取得了大量重要研究成果，建立了黄土高原旱地农业和土壤侵蚀国家重点实验室，成为我国黄土高原和水土保持研究的一面旗帜，带动了全国旱地农业和水土保持科学的发展。

        我国在上世纪七十年代，虽然受到文化大革命的影响，以中国科学院遗传研究所为主，在作物组织培养方面取得了世界一流的成绩。近年来，原中国科学院遗传所基因组研究中心，从参与1%国际人类基因组计划，到独立完成中国超级杂交水稻的全基因组框架图及精细图的绘制；从与丹麦合作的家猪基因组研究，到参与国际鸡基因组计划；与西南农业大学合作完成的家蚕基因组计划，到冲锋在抗击“非典”的前沿，和为南亚海啸地区死亡人员进行DAN分析，无不说明中国科学院基因组研究所在国内外生物科学和农业科学尖端方面显示出重要和突出表现。他们将和国内外科学家一道，共同实施以研究人类健康和遗传为主题的“炎黄计划”、以中药现代化为主题的“神农计划”和以动植物、微生物基因组研究为主的“轩辕计划”三大基因组框架计划。中国科学院遗传所李家洋院士等在2003年Nature  发表的水稻分蘖控制基因，在水稻等重要农作物重要农艺性状功能基因组方面取得了突破进展。中国科学院生物物理所和中国科学院植物研究所通过六年的合作研究，在2004年Nature发表了一种重要的光合膜蛋白—菠菜主要捕光复合物的晶体结构，为揭示光合作用的机理做出了重要贡献。近年来中国科学院遗传研究所李振声院士和其他院士联合开展的小麦营养遗传、高光效遗传育种研究，王道文研究员等主持的国家重点基础研究发展规划项目“重要农作物品质性状功能基因组学与分子改良的研究”；我们长期坚持开展的小麦抗旱和水分利用效率的生理遗传育种交叉研究等。

        这些都说明了中国科学院有关农业科学的研究，在中国和世界农业生物学基础理论方面，有些研究具有世界一流的先进水平并做出了重要贡献，有些研究是世界农业科学的高端研究，有些研究对中国未来农业科学发展有着重要的基础支撑作用。例如国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)中明确指出，植物抗逆性及水分养分和光能高效利用机理，成为面向国家重大战略需求的基础研究问题。

        在未来农业生物学基础方面，中国科学院应该在重要农作物功能基因组、蛋白组学、代谢组学、生物信息学、分子育种、分子农业等方面进一步开展深入研究。特别是在功能性食品，功能性植物如药用植物，可生产生物柴油、酒精和氢等的生物质能源植物的培育和开发研究，在生物固氮、高光效、高水分和养分利用效率、抗旱、抗盐、抗病虫等抗逆性的分子设计育种和基因工程方面，还需要开展深入的创新研究。

        二、  在农业应用技术研究方面

        中国科学院有一批重要应用技术在中国农业中发挥了重要作用。例如，以李振声院士为首的小组，建立了染色体工程育种技术，在原中国科学院西北植物研究所、遗传所、石家庄农业现代化研究所培育的小偃系列小麦优良品种，成为我国黄淮优质冬小麦主栽品种，带动了全国优质小麦育种栽培和产业化发展，改变了河南省小麦优质品种生产的布局，使河南省成为我国优质麦面粉加工的最大基地。实现了我国优质麦出口的零突破，改变了我国为优质小麦进口国为出口国历史状况。中国科学院西北高原生物研究所，培育出的高原602等系列品种在西北和东北春小麦区广泛推广。针对我国急需优质、高产、抗病、高效利用光能、养分、水分的广适性作物品种，为了发挥中国科学院在基因组研究、分子遗传育种等方面的研究优势，2004年4月中国科学院生命科学与生物技术局在四川成都主持召开了中国科学院农作物育种战略研讨会，就进一步加强中国科学院农作物育种，以在国家农业发展中显示出重要作用，作了全面长期规划和全面部署。

        中国科学院新疆生态与地理研究所策勒沙漠研究站，连续创造了亩产近256公斤的棉花的优质高产世界纪录。中国科学院沈阳应用生态研究所开展的长效肥料研究，对我国化肥工业的高效发展，和化肥在农业中的高效利用起到关键作用。

        中国科学院武汉水生生物研究所，研制出世界上第一批转基因鱼。中国科学院动物研究所的克隆牛成为一个农业动物克隆应用的新亮点。中国科学院海洋研究所，在曾呈奎院士等的领导下，在海带、虾、贝类养殖和理论研究和生产推广方面，在国内都有不可替代的作用和领先的学术地位。

        在生物制药方面，中国科学院成都生物研究所的“地奥新血康”，成为国内外知名企业和品牌，为人类健康做出了重要贡献。原中国科学院石家庄农业现代化研究所经过长期对胡萝卜高效提取技术和保健功能的研究，开发出可以有效保护肠道，防止肠道内毒素移位的肠应激调节剂，可有效防治大运动量肠缺血导致的运动员腹泻、腹痛这一运动医学难题。研制的“辅尔康”牌胡萝卜素肠道微生态调节剂产品，成为2000年悉尼奥运会的秘密武器和2002年釜山亚运会中国体育代表团的专用保健品，在2004年雅典奥运会，为中国体育代表团夺得奖牌发挥了积极、重要作用。该研究成果已列入国家2008科技奥运行动计划重大专项。在中国科学院还有许多与农业、生物科学、医学等有关的重要应用技术，在我国工农业等方面有发挥了重要作用。

        三、  在区域开发治理研究方面

        中国科学院紧密结合我国工农业生产的发展需要，长期重视区域开发和治理研究，特别是在生态农业建设和可持续发展方面，很早就投入很大的科研力量和经费。例如，中国科学院很早就在全国不同生态地区建立了不同类型与农业和环境有关的许多研究所和生态实验站。同时也带动了全国生态网络实验站建设，中国科学院建立的许多生态实验站已经和将来成为国家生态网络实验站的典型代表站、主力站、先进站。

        特别是在上世纪50年代就在我国边远地区，经济文化科技落后但有一定资源战略的地区开始建站立所，如在青藏高原上的西宁建立了西北生物研究所等研究所。在新疆建立了生物土壤研究所、新疆地理研究所等，在阜康和吐鲁番建立的沙漠实验站。原中国科学院沙漠研究所开展的沙坡头沙漠治理工程，为西北沙漠铁路建设和长久运营提供了强有力的保障，成为世界治理沙漠的先进样板。在黄土高原建立了水土保持研究所，在黄土高原的典型代表地区建立了的安塞、长武、固原等生态实验站。中国科学院在黄土高原从上世纪50年代就进行了综合考察，上世纪80年代进行了黄土高原综合治理，出版了系列黄土高原综合考察报告。山仑院士等在西北组织了我国第一次全国干旱半干旱农业会议，出版了黄土高原旱地农业，干旱地区农业生理生态等重要专著，在我国旱地农业方面有着重要的带头作用。这些都在我国西部大开发的战略指定和实施中起到了重要作用。刘东生院士将黄土高原作为全球环境变化的一个重要研究基(极)地，取得了举世瞩目的生态环境演变研究成果。

        在四川成都建立了生物研究所，和山地灾害研究所等。在华北平原建立的石家庄农业现代化研究所，栾城生态实验站，在黄淮海地区建立禹城和封丘生态实验站，它们在我国华北节水农业发展中，黄淮海治理中，发挥了典型示范带头作用。在东北建立的海仑生态实验站，很早就成为我国生态农业的示范样板，在我国东北地区生态农业和可持续农业中发挥了重要的带头示范作用。

        中国科学院最近几年实行体制改革的情况下，还建立了拉萨生态实验站，成立了青藏高原研究所。通过合并和力量加强，建立了亚热带农业研究所，目前在南方地区还建立了喀斯特生态实验站；东北地理与农业生态研究所；寒区旱区环境与工程研究所等，特别是该所经过长期艰苦工作努力，为我国青藏高原公里和铁路的建设，为青藏高原的开发发挥了重要作用。

        这些都说明中国科学院具有前瞻性、创新性和战略性，是个为中国和世界环境资源变化研究有高度责任感的大国的科学院，为全国发展着想，为国家长久持续发展着想。只有中国科学院才有这支吃苦耐劳，敢于奉献，忠于科学，不图功利的队伍，才能承担和完成这样具有深远历史和重要科学意义的平凡而伟大的长期研究工作，才能保持和发展这支基础研究队伍。

        我们在中国科学院西北水土保持研究所工作时，在上世纪80年代，就紧密结合当地需要，参加了科技兴陕活动，进行了陕西省千阳县，耀县和铜川市的农业综合科技承包，为地方农业发展起到重要促进作用，我的导师王德轩研究员因此获得了国家科技扶贫先进工作者的称号，受到了党中央领导的亲自接见和肯定表扬。每当想起长期坚守在许多条件艰苦的生态实验等野外台站的同志，那种风餐露宿，顾国家，舍小家；顾科学，舍享受；默默无闻，兢兢业业；甘愿寂寞，甘愿奉献青春和生命的精神，真是值得可歌可泣!他们是中国区域开发治理的先锋!中国环境和生态研究的脊梁!他们将生命的华章写在中国许多贫穷的大地上!

        近年来中国科学院派科技干部到省地市挂职，为各个省市工农业发展发挥了重要的指导和促进作用。这些都加快了中国科学院农业等其他科学的研究成果在中国农业生产实际中的转化，同时加强了中国科学院在中国农业发展中的作用。中国科学院资源环境科学与技术局积极推动中国科学院有关农业单位，参加了国家863节水重大专项等国家农业重大项目。为了支持东北地区老工业基地加快调整改造，中国科学院依托中科院沈阳分院，联合长春分院，充分发挥院士与科学家群体的决策咨询作用，着力推进“促进东北地区传统产业升级改造”，“促进东北地区高新技术产业发展”，“促进东北地区现代农业发展和生态环境建设”，“加强人才培养培训交流”等四大工程，切实为东北老工业基地的振兴做出贡献。这些都说明中国科学院在中国区域开发治理中做出了重要贡献。

        四、  在农业资源研究方面

        在未来农业发展中资源问题越来越显得重要，无论是生物(基因、基因库)和非生物资源，都可能成为决定一个国家发展的重大问题。例如，一个基因就可以改变世界，小麦中的矮杆基因，水稻中的不育基因，都为世界绿色革命做出了重要贡献。谁有资源谁就有优先发言权。

        中国科学院作为中国科学技术研究的最高单位，应该着眼于未来，从环境资源，生物资源，生态资源，数据资源，学科资源，人才资源等方面进行战略部署。

        我们国家许多政策的出台和实施，都需要大量的基础数据，但目前由于许多原因，我们政府提供有关数据的真实性、代表性等还存在一定的问题。我们科学院在全国各地都有一定代表类型的研究所，长期在农村和城市有一些生态实验点和研究基地，凭着科学院有关单位的长期认真研究和工作积累，我们可以形成大量真实可靠有代表性的数据，为国家有关农业等方面的未来发展政策的制定，起到重要的参考价值。

        中国科学院在知识创新工程中，具有远见和战略眼光，新建了农业资源研究学科，在中国科学院遗传与发育生物学研究所的整合中，以原石家庄农业现代化研究所为基础，建立了农业资源研究中心。目前主要是针对我国北方水资源问题开展工作，其实在今后应该在我国农作物资源，我国粮食安全、水土资源安全和农业经济安全与未来发展研究等方面，应该有全面深入系统的研究，这样才能为我国未来农业可持续发展提供决策信息。虽然我们地处华北，但我们应该着眼于全国农业资源和农业科学的发展，才能在中国农业资源科学发展方面有所建树。

        生物资源是农业资源中的关键资源，因为许多资源不能再生。中国科学院应该在各个生态实验站的基础上，进行各种不同植物和农作物资源的收集和保存及开发利用，将农业资源研究列为一个长期的战略研究，建议国家像将水土保持一样将农业资源保护研究作为一项基本国策。

        我们应该在有特色的农业种质资源库建立方面有所体现和有所建树。中国科学院目前已经花巨资建立了北京植物园，昆明植物园等重要生物多样性基地，为我国生物多样性保育工作树立了榜样。作为中国这样一个农业资源大国，我们觉得中国科学院应该在植物、动物、微生物等资源保护方面更加进一步重视和加强。虽然以中国科学院有关单位为首完成了《中国动物志》、《中国植物志》、《中国孢子植物志》，但要建立保存这些生物的资源中心还是个需要长远考虑的问题。

        在目前国力和院力有限的条件下，在各个地区开展和建立不同类型生物资源保护研究中心是个重要问题。我国有丰富的生物资源多样性，让世界上许多国家垂涎三尺，长期窥视，并想尽千方百计进行巧取豪夺。前苏联以瓦维洛夫为首，在上世纪初期就在世界范围内开展植物资源的搜集和理论研究。虽然目前中国农业科学院有个作物品种资源研究所，但因为，一方面野生植物资源随着生态环境的变化，明显在进一步减少，一些濒危资源需要拯救，利用生物技术进行扩繁保持种群；另一方面，在许多边远地区可能还有许多珍贵的资源可能没有发现，需要进一步搜集；三是通过植物远缘杂交，转基因工程，常规育种、诱变育种等产生新的种质资源还在不断的大量出现和增加。因此种质资源搜集和研究是个需要长期坚持研究的课题，还有许多新的问题有待我们深入研究，这些资源都是未来基因组、功能基因组、基因库研究，新型功能植物，生物制药，农产品深加工等的基础。例如，利用物理、化学、分子遗传操作(转座子标签)等方法，建立的水稻和拟南芥突变基因库等。中国科学院遗传与发育研究所有关课题组建立了拟南芥突变体库，并于2004发布了对外释放的公告，这将对我国分子生物学研究有重要的促进作用。

        因此，我们要根据不同的科学研究和战略发展需要进行资源收集和保护开发研究。在目前与中国农业发展紧密相关的资源利用方面，中国科学院应该建立植物抗旱、抗盐、抗寒、高效利用水分和养分等的作物种质资源基因库，这必将对未来中国农业发展生产深远的影响。

        五、  在农业发展战略方面

        中国科学院有关科学家参与制定了我国不同时期的农业中长期规划。1987年下半年，国务院农村发展研究中心委托中国科学院，对中国农村基本国情进行分析研究，在周立三院士的带领下，1989年10月，以中国科学院国情分析研究小组名义，发表了“生存与发展”国情研究报告，得到了中央领导的高度重视。迄今，中国科学院国情分析研究小组先后发表了“生存与发展”、“开源与节约”、“城市与乡村”、“机遇与挑战”、“农业与发展”、“就业与发展”、“民族与发展”和“两种资源、两个市场”8份国情报告。其中，1-4号报告获1997年中国科学院科技进步奖一等奖，1998年国家科技进步奖三等奖。由中国科学院牵头组织撰写的《2002中国可持续发展战略报告》等。都对我国农业发展产生重要影响。

        中国科学院系统科学研究所陈锡康研究员领导的小组开展我国粮食生产预测，为国家农业宏观调控提供决策依据。李振声院士近年来对我国粮食生产发展进行了深入研究，为国家粮食发展提供咨询。刘昌明院士在中国水资源战略研究方面都有重要影响。中国科学院农业政策研究中心黄季昆等人在Science，Nature等国际著名杂志，就我国农业发展进行高端论坛。中国科学院还新成立了现代化研究所，农业现代化应该是一个值得深入研究的方向。近年来中国科学院为国家农业未来发展，改变农业结构，提高民族素质方面，在绿色革命之后，提出了白色革命即奶业革命，发展奶牛和奶水牛，特别是在南方开展改良奶水牛业的建议，受到国家有关部门的重视，将成为未来中国农业发展的关键问题。

        针对目前我国粮食生产摇摆不定和污染严重、水土资源数量短缺和污染严重质量恶化，三农问题突出，我们建议开展我国粮食安全、水土资源安全和农业经济安全的国情研究，为我国下世纪农业高效和可形成持续发展提供决策依据。