主要作物种子健康保护及良种包衣增产关键技术研究与应用

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获奖名称：

国家科技进步奖

获奖区域：

国家

获奖等级：

二等奖

主要完成人：

刘西莉; 李健强; 张世和; 刘鹏飞; 马志强; 罗来鑫; 张善翔; 曹永松; 李小林; 房双龙

关键词：

种子健康;  健康;  技术;  关键技术;  包衣;  技术研究;  物种;  良种;  关键;  作物种子;  作物;  保护;  种子;  研究与应用;  研究;  增产;  主要作物; 

第一完成单位：

中国农业大学

获奖时间：

2010

项目名称：

农业部产业结构调整项目

联系人：

科学技术处

联系电话：

010-62732906

电子邮件：

hyf@cau.edu.cn

邮编：

地址：

北京市海淀区圆明园西路2号

合作完成单位：

全国农业技术推广服务中心; 北农(海利)涿州种衣剂有限公司; 河南中州种子科技发展有限公司; 中种集团农业化学有限公司; 新沂市永诚化工有限公司; 云南省农业科学院粮食作物研究所

单位电话：

010-62731053

传真：

010-62732713

网址：

推荐单位(专家)：

农业部

来源网站：

国家科学技术奖励工作办公室

来源网址：

http://www.nosta.gov.cn/

摘要：

“主要作物种子健康保护及良种包衣增产关键技术研究与应用”是在农业部全国丰收计划项目（99-7-3-1-01）、农业部产业结构调整重大技术研究项目（2002-11-0213）、国家科技部科技成果转化项目（02EFN216900741）、科技部863项目(2002AA244041)、“十五”国家科技攻关计划“粮食丰产科技工程”项目(2004BA520A15)、教育部“新世纪优秀人才支持计划”项目（NCET-04-0128、NCET-07-0116）、云南省科委省院省校合作项目（99YN01）、北京市自然科学基金（6032013）和天津市科委重大科技合作项目（0101020109）等支持下，围绕作物种子健康检测及良种包衣增产关键技术开展的系统研究与应用工作的集成成果。项目执行期间，完成单位紧跟国际上同类研究领域创新前沿，结合我国种子健康保护和良种包衣增产技术中的关键问题，查阅大量国内外相关研究文献，经过充分调研，在广度和深度上开展了系列创新研究和新技术的推广应用，取得了多方面重要进展，简要技术说明及主要技术性能指标如下。 一、作物种子健康保护技术研究和应用 1、构建了多种作物种子健康检测技术体系。以涉及全国20多个省市的水稻、玉米、小麦、大豆、棉花、草坪草、番茄和西甜瓜等粮食和蔬菜作物种子及健康检测靶标为研究对象，以传统的滤纸法、琼脂平板法、整胚检验法、组织化学染色法、血清学等方法为基础，结合PCR、Real-Time PCR、DNA-Chips等现代分子生物学技术，创新检测方法，构建了不同种子健康检测的技术体系，建立了20多个种子健康检测操作规程，为国内外种子企业提供了500余个种子批、1300多项次的种传病原物（包括真菌、细菌、病毒等）检测技术服务，整体上提升了我国种子健康领域在国际上的影响，为种子安全生产和贸易提供了技术支持。 2、建立了DNA染料EMA结合PCR检测有活力的植物病原细菌方法。将DNA双链结合染料ethidium monoazide（EMA）创造性地用于植物病原细菌的分子检测中，首创了检测植物病原细菌死、活细胞的新方法。该方法避免了传统PCR无法区分细菌死活细胞的弊端，当样品中添加的EMA浓度达到1 μg/mL时，即可有效地抑制浓度为107 CFU/mL失去活力Cmm菌体的DNA扩增，为国内外作物种传病菌和种子健康检测同行提供了可供借鉴的新方法，具有理论上的创新并已经被实际应用。 3、研制了新型半选择性培养基EBBA结合real time-PCR的检测体系。研究了新型半选择性培养基EBBA结合具有Aac亚种特异性引物和TaqMan荧光标记探针的real-time PCR体系检测西瓜和甜瓜种子上的靶标菌。该方法丰富了西瓜细菌性果斑病菌的检测手段，具有灵敏、准确、较快速等特点，其检测灵敏度为1～2 CFU/mL，可作为检测西瓜和甜瓜种子上Aac的常规方法。 4、研究成功打顶法接种番茄溃疡病菌等病原细菌的新方法。“番茄病原细菌的接种方法”获得中国发明专利，以105/mL菌悬液接种3叶期幼苗，14天后可以满足检测种子上寄藏的溃疡病菌对番茄幼苗有无致病性的需要，明确种子传带番茄溃疡病的可能。 5、建立了我国第一个作物种子健康专业机构并实现与国际接轨。2007年成立了中国农业大学种子健康中心，2008年得到国际（丹麦）种子健康中心、亚洲种子健康中心签发的官方文件被接纳国际种子健康中心的成员单位；先后举办多期种子健康检测国内及国际培训班，获准“第三届种子健康与农业发展国际会议”举办权（2010，北京）。种子健康中心的建设，对构建我国农作物种子苗木快速准确的健康检测技术体系，研究外来植物有害生物入侵预警与防控技术，以及推广良种包衣技术具有重要的意义。 二、良种包衣增产技术研究与应用 1、种衣剂主要原药制备工艺优化和应用基础研究:先后完成了98％萎锈灵原药，96％甲基立枯磷原药，95％酚菌酮等多个杀菌剂原药合成工艺的优化和技术提升，提高了生产的安全性和产品的收率、含量，新工艺达到绿色环保的要求，大幅度降低了三废的排放；研究了寡糖、邻烯丙基苯酚、烯肟菌酯、啶菌恶唑、氟吗啉、三唑醇、腈菌唑和戊唑醇等药剂的吸收传导行为，明确有向顶性吸收传导活性，确立其用于种子处理的科学依据。 2、生防菌及其与化学药剂协同防病研究：筛选获得具有防病和促长作用的芽孢杆菌（Bacillus subtilis ）HL259，链霉菌（Streptomyces sp.）YL04等生防菌，及具有高效固氮活性的根瘤菌（Sinorhizobium sp.）NX2004062，并构建了兼有固氮和防病作用的工程菌F17。依据生物-化学协同控制种传、土传病害原理，使用生防和高效、低毒、低残留的化学杀菌剂相结合，研制成功生物化学复合型种衣剂及生物型种衣剂产品7个。 “一株枯草芽孢杆菌及其应用”、“防治蔬菜疫病的菌药合剂及其制备方法”等获得多项发明专利。 3、有效成分对靶标菌活性的生物测定新方法研究：针对杀菌剂对黑粉菌等靶标生物活性测定中存在的难点问题，创建了多种杀菌剂生物测定的新方法，“酶联板－浑浊度法玉米丝黑穗病原菌的毒力测定方法”，获得发明专利；该方法被农业部农药检定所行业标准采纳，应用于全国50多个农药厂的三唑类杀菌剂对玉米丝黑穗病原和瘤黑粉病原菌毒力作用的生物测定技术工作中。 三、关键助剂的研究和和开发应用 1、引进筛选国际上先进的农用化学品系列助剂：包括有机磷酸酯（Soprophor FD）、（Igepal BC/10，Witconol NP-100）、缩聚萘磺酸盐（Morwet D-425）和有机硅抑泡剂（SAG1522），构建并优化出适合于国产种衣悬浮剂的助剂体系，重点解决国产种衣剂的物理稳定性和消泡问题，以及高含量配方的粘度问题达到国际同类优秀产品水平，使种衣剂产品的技术指标达到国际标准。 2、新型成膜剂的研究与开发应用：合成了结构新颖、功能优异的新型高分子成膜剂（双丙酮丙烯酰胺－甲基丙烯酸－己二酰肼共聚物），解决了长期困扰水田水稻种子包衣的技术难题，并生产应用于多种种衣剂新产品中，取得抗药剂脱落、溶解和淋湿的突出效果。“一种用于种子包衣的成膜剂及其制备方法”获得发明专利。 3、开发出农药纳米功能化种衣剂：制备出纳米材料二氧化钛等3种，并对其进行表面改性，将之应用到种衣剂中，与农药有效成份组装，开发出纳米功能化种衣剂，试生产10多批，实现产品的中试和示范应用；该种衣剂具有生物活性高，作用速度快，可在农药发挥作用后，实现农药的原位降解，有效降解药剂在土壤中残留毒性。 四、药肥复合型种衣剂新配方研制 根据高毒农药替代原则，对种衣剂中有效成份的配伍进行了优化和创新，开展了种子处理专用药肥复合型种衣剂新配方的研究。研究成功用于水稻、玉米、小麦、大豆、棉花和瓜菜类等作物种子良种包衣处理的种衣剂系列新产品25个，先后在全国20多个省市推广应用。 五、种子包衣剂的新剂型和生产新工艺的研究 在悬浮型种衣剂基础上研制成功干粉种衣剂（种子处理可溶/分散的粉剂）、种子处理可分散粒剂等种子包衣新剂型，解决了水悬浮型种衣剂析水分层，储运期有效成份在水中易分解，不耐低温，包装运输成本高等问题。设计和创新了全自动密闭湿法生产工艺，完成了国产种衣剂加工制造工艺的升级；设计完成了干粉种衣剂和种子处理水分散（可溶）粒剂生产新工艺，并在国内7个厂点进行示范和应用。“一种生产种衣剂的方法”获得发明专利。 六、种子包衣配套技术 1、创制了种子包衣率检测判读卡等行业标准。完成的“基于计算机图像分析技术的种子包衣率检测系统和包衣率检测判读卡”，被农业部引用作为行业标准颁布实施，为国家种子工程和良种标准化提供了重要支持。主持或主要参与了种衣剂、包衣种子、种子包衣机等行业标准起草和修订工作，完善了我国良种包衣配套技术体系和操作规程，为支持服务于良种包衣技术的推广应用提供了重要技术支持，具有重要的实际意义。 2、研制成功适合北方寒地水稻节水直播的包衣种子播种新技术。根据水稻种子包衣和栽培相结合的需要，研究成功轻型寒地水稻栽培配套技术，解决我国北方寒地直播稻不宜使用长熟期品种而致使低产、耗水等问题；使用专用的机械在经水整地、封闭除草后的稻田内，可以一次性完成直播和覆膜作业，高效利用积温，降低生产成本，节约灌溉用水，在推广应用中取得明显成效。 七、技术集成和应用 将种子健康检测技术、种子处理原药合成技术、有效成份复配技术、助剂体系筛选技术、新剂型和新工艺研发、包衣种子的质量检测和栽培技术进行系统地技术集成和成果转化，广泛应用于水稻、小麦、玉米、棉花和蔬菜等作物种子的健康预警和种子包衣，有效提高和改善了种子播种品质，增产效果可达5～27％，经济效益、社会和生态效益显著。