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5项成果获2016年度国家科技奖

核心提示:华中农业大学张启发主持的“水稻产量性状的遗传与分子生物学基础”获国家自然科学奖二等奖,袁宗辉主持的“动物源性食品中主要兽药残留物高效检测关键技术”获国家技术发明奖二等奖,金梅林教授主持的“我国重大猪病防控技术创新与集成应用”获国家科技进步奖二等奖。

华中农业大学邢永忠、袁宗辉、金梅林教授在人民大会堂

邢永忠教授、袁宗辉教授、金梅林教授在人民大会堂(通讯员 盛锋 摄)

南湖网讯(记者涛子)1月9日,2016年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂举行。我校张启发院士主持的“水稻产量性状的遗传与分子生物学基础”获国家自然科学奖二等奖,袁宗辉教授主持的“动物源性食品中主要兽药残留物高效检测关键技术”获国家技术发明奖二等奖,金梅林教授主持的“我国重大猪病防控技术创新与集成应用”获国家科技进步奖二等奖。我校严建兵教授参与的“玉米重要营养品质优良基因发掘与分子育种应用”获国家技术发明奖二等奖;徐芳森教授参与的“南方低产水稻土改良与地力提升关键技术”获国家科技进步奖二等奖。

据了解,大会评选出国家最高科学技术奖2人,分别是中国科学院物理研究所赵忠贤院士和中国中医科学院屠呦呦研究员;评选出国家自然科学奖42项,其中一等奖1项,二等奖41项;评选出国家技术发明奖66项,其中一等奖3项,二等奖63项;评选出国家科学技术进步奖171项,其中特等奖2项,一等奖20项(含创新团队3项),二等奖149项。

(审核人:盛锋)

附:获奖成果简介

水稻产量性状的遗传与分子生物学基础(张启发院士主持,主要完成人张启发,邢永忠,何予卿,余四斌,范楚川)

水稻是我国最重要的粮食作物,高产优质一直是水稻遗传研究和育种的主要目标之一。二十多年来,本项目围绕水稻产量形成的遗传和分子基础,开展了产量性状位点的鉴定发掘,产量性状关键基因的分离克隆和分子遗传机理的系统研究,取得了系列成果,为水稻遗传改良奠定了重要的理论与实践基础。

(1)发掘并定位104个产量性状QTL,解析其遗传效应和作用模式,丰富了数量遗传学理论。项目早期创建了多个重组自交系、双单倍体和近等基因系群体,利用RFLP、SSR多种分子标记构建高密度遗传连锁图,多年重复田间实验收集表型数据,发掘定位了104个产量性状的数量性状位点(QTL,Quantitative Trait Locus),分析发现产量组分性状同时由主效和微效QTLs控制,单位点的QTL和二位点的互作效应是控制产量性状形成的主要遗传基础。

(2)克隆了调控水稻粒形的主效QTL GS3,为水稻数量性状主效基因的克隆和利用提供了范例。GS3是国际上克隆的第一个水稻粒形QTL,它通过控制粒长和粒重影响产量和外观品质。GS3的一个碱基的突变导致编码的蛋白提前终止,产生长粒;继续研究发现,GS3蛋白含有一个植物特有的器官大小调控区,将其命名为OSR(Organ Size Regulation)结构域;该结构域是GS3发挥功能的关键,在植株整体水平上也表现出对器官大小的调控效应。根据揭示的GS3在种质资源中的序列特征,创建了多个功能标记,应用于水稻育种。

(3)克隆了正调控水稻粒宽的微效QTL GS5,揭示了其调控的分子机理。用图位克隆分离出控制水稻种子粒宽和千粒重的微效QTL GS5,它是作物中克隆的第一个种子大小的正调控因子。GS5编码丝氨酸羧肽酶,通过调控细胞数目、控制粒宽和灌浆速度,影响产量。种子大小与GS5基因表达量正相关,是启动子突变的结果,而与编码序列无关。GS5启动子的自然变异可用于水稻产量性状的改良。该成果被教育部评为2011年中国高等学校十大科技进展。

(4)克隆控制水稻产量的多效性基因Ghd7,发现了该基因的不同等位基因与水稻品种区域适应性的密切相关。项目克隆了水稻多效性QTL Ghd7,它编码一个含CCT结构域蛋白,同时影响产量性状每穗粒数、开花期、株高等多个性状。Ghd7对光周期敏感,在长日条件下延迟开花,增加株高,增加每穗粒数,在珍汕97背景下可使单株产量增加50%以上。Ghd7不同等位基因在自然界中具有严格的地理分布特征,功能弱化或无功能的等位基因可使水稻在高纬度地区和生长期较短的条件下种植。Ghd7的其自然变异是影响水稻产量潜力和生态适应性的关键因素之一。该项成果被评为2008年中国基础研究10大新闻。

项目的系列成果受到国内外同行和媒体的高度关注,产生了较大影响。本成果涉及的20篇研究论文被SCIE、CSCD引用总计2758次,他引总计2320次,SCI他引1546次,包括Nature、Science、Nat Genet、Plant Cell、PNAS等重要学术刊物。克隆的基因被国内外多家育种单位应用并培育出新品种。获得中国发明专利3项,美国发明专利1项。获得湖北省自然科学一等奖3项。

动物源性食品中主要兽药残留物高效检测关键技术(袁宗辉教授主持,主要完成人袁宗辉,彭大鹏,王玉莲,陈冬梅,陶燕飞,潘源虎)

动物源食品中的兽药残留危害消费者健康。检测是发现和处置兽药残留事件的有效措施。然而,长期以来,我国缺乏通量高、适用面广、性能稳定、简便快速、价格低廉的兽药残留高效检测技术,国家不能施行大规模的兽药残留 监控、确保食品安全。该项目在国家重点支撑计划等支持下,历时17年,发明兽药残留高效检测的核心试剂和样品前处理技术,自主研发出一批检测产品和检测方法标准。主要如下:

针对抗菌药残留缺乏高通量筛查技术的问题,筛选和构建对多类(种)抗菌 药敏感的工作菌种 9 种,发明培养基 21 种,研究突破抗菌药残留不能同时检出 的问题,研制出基于微生物抑制原理的拭子、试瓶和微孔板等产品 13 个。其中,适于养殖场、屠宰场、奶站、超市和实验室快速筛查牛奶、尿液、肌肉和肾组 织中多类或一类抗菌药(共 8 类 63 种)残留的 7 个产品为国内外首创。

2. 针对复杂基质中痕量违禁物残留难以同时检出多个组分的问题,破解小分子化合物无免疫原性等难题,发明免疫原和包被原125 种,创制灵敏、高产、优质单克隆抗体/受体 68种,研发出基于抗体/受体的试剂盒和试纸条53种。其中,能在现场和实验室分别同时检出芬噻嗪类10种、雄性激素类6种、磺胺类17 种、硝基咪唑类5种、孔雀石绿类4种、β-内酰胺类类 21 种的核心试剂及产品为国内外独创。

3. 针对动物可食性组织中多类(种)残留物难以同时有效提取的问题,发明加速溶剂萃取技术和恒温萃取装备,攻克复杂基质中痕量多组分残留物提出物少、提取率低和基质干扰大等难题,建立标准化定量/确证分析法,考察所发明的高 效检测产品的性能。能分别测定动物源食品中糖皮质激素 8 种、大环内酯类 18 种、氨基苷类 13 种、四环素类 7 种、有机胂类 5 种化合物等 12 种定量/确证法,填补了国内外空白。

共获授权发明专利 39 件,制订国家标准 19 项,备案产品 17 个,保藏物种 41 种,发表论文 164 篇(其中 SCI 论文 89 篇,单篇最高他引 128 次);专家鉴定 为国际领先水平成果 8 项,国际先进水平成果 4 项;获省部级技术发明和科技 进步奖一等奖 4 项,其他奖 3 项;培养博士生 11 人、硕士生 59 人,各类技术人 员 2000 余人次。

该项目成果转让 3 家企业经营,累计新增经营额 4 亿多元、新增利税 1 亿 多元。成果在全国 30 个省市的农业、质检、卫生和贸易系统的采用率 40%~50%, 承担国家和地方 60%以上兽药残留检测任务,全国兽药残留超标率由使用前 8%~10%下降到现在 2%以内。在 500 多家养殖企业的使用率 60%~70%,残留发 生率控制在 1%以内。中国农业科学院农业经济与发展研究所评估指出,成果应 用 11年,养殖业累计挽回损失 1751.52 多亿元,年均 159.23 亿元。

该项目完善了国家兽药残留监控技术体系,提高了兽药残留检测水平与执 法能力,提升了兽医兽药和食品安全科技的自主创新能力。在发现、追查和处 置“瘦肉精”、”多宝鱼”、“红心鸭蛋”等重大食品安全事件,保障北京奥运会、上海世博会、国庆60周年等重大活动顺利举行中做出独特贡献。

我国重大猪病防控技术创新与集成应用(金梅林教授主持,主要完成人金梅林,陈焕春,何启盖,吴斌,漆世华,方六荣,张安定,周红波,蔡旭旺,徐高原)

农业是国民经济基础,养猪产业是农业第一大支柱产业。然而猪病频繁发生,混合感染严重,发病率和死亡率居高不下,严重制约着产业发展,猪病是危害养猪业的第一“杀手”,同时对公共安全造成巨大威胁。该项目针对猪病防控中存在基础研究薄弱、防控技术与产品缺乏等重大科技问题,重点开展猪流感、猪圆环病毒病、猪细小病毒病、猪链球菌病、副猪嗜血杆菌病、猪萎缩性鼻炎和猪痢疾的新型疫苗和诊断试剂等防控技术攻关,构建综合防控技术体系,实现了创新技术和成果的集成应用。通过多年的科技攻关取得如下创新性成果:

1.揭示了猪病流行特点及危害因素,明确了我国猪病多病原混合感染严重、细菌病多发、病毒变异致毒力增强等流行特征。累计检测病料20万余份,血清样品40余万份,分离菌毒株4万余株,通过系统鉴定,明确了根本病因。完成了600余株相关菌毒株的基因组测序,获得大量病原遗传信息,建立了菌毒种库、基因库和血清库。

2.创新了疫苗研发新思路,建立了疫苗分子设计平台,解决了疫苗关键技术难题33项,研制了多联多价疫苗和基因工程疫苗22种,7种新型疫苗实现了产业化和推广应用,为市场主导产品。其中猪流感、副猪嗜血杆菌病、猪链球菌-副猪嗜血杆菌亚单位疫苗和猪圆环病毒基因工程疫苗为国内首创。

3.发掘了新型分子诊断标识,解决了抗原提取纯化、分子偶联标记等工艺难题,研发出23种诊断试剂盒,其中2种诊断制剂获商业化准入,为提升疫病控制和净化水平提供有效工具。

4.揭示了猪流感病毒、猪链球菌等病原感染与免疫相关科学问题。发掘了224个毒力和抗病相关基因、诊断和免疫分子标识,阐明了TREM-1、IFIT3、miR-136、HP0459等基因抗病、免疫逃避和调控毒力的新机制,为新型疫苗、诊断制剂研发提供了理论与材料支撑。

该项目建立了病原学与流行病学、疾病诊断、新型疫苗与诊断制剂的研发、技术服务为一体的集成创新和综合防控技术体系。与全国500余家规模化养猪企业、上万家中小型养猪场建立了技术服务网点。培训人才40余万人,建立科技服务工作站20余个。依托该项目建设了技术创新平台20个。项目获省部级科技奖励9项,其中获湖北省科技进步一等奖3项;获国家授权专利41项,其中发明专利39项;获6项新兽药注册证书;获临床试验批件7项(其中2013年后获新兽药注册证书3项);获国家重点新产品2项;获转基因安全证书4项;发表相关论文387篇,其中SCI收录128篇,主要完成人入选Elsevier 高被引学者;主编专著5部;转化成果25项(次),推进了行业科技进步。

创新成果在全国推广应用,疫苗实际推广1.83亿头份,直接销售额达7.3亿左右。新增经济效益431.75亿元。检测技术及诊断制剂应用于临床,检测监测辐射范围广。研究成果为促进养猪业健康发展,保障食品安全和人类健康做出了重大贡献,经济效益和社会效益十分显著。

责任编辑:刘涛