院士专家解读2020中国十大科技进展

院士专家解读2020中国十大科技进展 嫦娥五号探测器完成月球采样返回，北斗全球系统完成星座 部署，我国率先实现水平井钻采深海可燃冰;科学家找到小麦“癌 症”克星，达到“量子计算优越性”里程碑，攻克20余年悬而 未决的几何难题回首刚刚过去的2020年，中国各领域的科 学家勇攀科学高峰，取得了一系列重大成果。 日前，由中国科学院和中国工程院院士投票评选出的2020 年中国十大科技进展新鲜出炉，中国科学院副院长、中国科学院 院士高鸿钧发布了这十大进展嫦娥五号探测器完成我国首次地 外天体采样任务、北斗全球系统星座部署完成、我国无人潜水器 和载人潜水器均取得新突破、我国率先实现水平井钻采深海可燃 冰、科学家找到小麦“癌症”克星、科学家达到“量子计算优越 性”里程碑、科学家重现地球3亿多年生物多样性变化历史、我 国最高参数“人造太阳”建成、科学家攻克20余年悬而未决的 几何难题、机器学习模拟上亿原子中美团队获2020高性能计 算应用领域最高奖项。记者采访了院士专家，详细解读部分重大 科技进展。 突破种源瓶颈，端牢中国饭碗 中国十大科技进展之科学家找到小麦“癌症”克星小麦赤 霉病，是世界范围内极具毁灭性且防治困难的真菌病害，有小麦 “癌症”之称。山东农业大学孔令让团队从小麦近缘植物长穗偃 麦草中首次克隆出抗赤霉病主效基因Fhb7,且成功将其转移至 小麦品种中，首次明确并验证了其在小麦抗病育种中不仅具有稳 定的赤霉病抗性，而且具有广谱的解毒功能。目前，已有30多 家单位进行广泛试验，结果表现良好。该成果为解锁赤霉病这一 世界性难题找到了 “金钥匙”。 山东农业大学作物生物学国家重点实验室副主任、农学院院 长孔令让说我们团队研究的作物是小麦，小麦是世界主要粮食 作物，也是国家的口粮作物。2020年我们国家小麦产量达到1. 35 亿吨，在世界上占第一位，小麦一生经过秋冬春夏四季，也就是 说在田间需要生长230多天，这样漫长的时间，小麦生产期间受 到一些冻害、病害、虫害、旱灾等，从而影响小麦产量。 小麦赤霉病是小麦最严重的一种病，也是全球流行性病，因 此在国际上人们称它为小麦的癌症，顾名思义，癌症就是治不了， 并且小麦的赤霉病也很难根治。我国是世界上受害面积最大的国 家，每年发生6000多万亩，什么概念呢占咱们国家小麦播种 面积六分之一。一般发生年份可以减少20到30,重发的年份 减到50甚至颗粒无收，因此小麦赤霉病是威胁国家粮食安全“卡 脖子”的难题。 不但如此，赤霉病侵占小麦之后，它产生100多种霉菌毒素, 其中含量高的呕吐毒素的一种霉菌毒素，严重危害人的健康。它 产生一系列霉菌毒素，其中含量比较多就是呕吐毒素，呕吐毒素 被定义为第三类致癌物质，我们国家规定作物食品当中含量一公 斤不能超过一毫克，什么概念呢 100个籽粒当中不能超过4个 籽粒。 半个多世纪以来，人们一直对赤霉病非常头痛，建立成千上 万小麦近缘植物，但是在小麦近缘植物里抗原极其稀少。我们团 队是2001年开始小麦近缘植物抗赤霉病基因筛选工作的，非常 幸运我们在2006年找到了这样一个抗赤霉病基因，随后我们把 这个基因定位在偃麦草抗病的末端，随后我们在国际上统一命名 为7号基因。 7号基因对赤霉病和茎基腐病具有广谱抗病性。对于我国北 方赤霉病主要是禾谷镰抱菌，南方是亚洲镰抱菌，7号基因可以 抗两种镰抱菌引起的赤霉病。在小麦生产中也有一种很严重的 病，就是小麦茎基腐病，7号基因可以严抗小麦茎基腐病。2020 年我们黄淮北片麦区小麦茎基腐病比较严重，山东省发病面积超 过1200万亩，携带7号基因小麦品种表现得非常好，可以抗茎 基腐病。 目前，我们通过杂交、回交、分子标记辅助选择以及加代技 术，将长穗偃麦草抗赤霉病基因Fhb7转移到全国主要麦区的20 多个主栽品种中，表现稳定的赤霉病抗性，并且，对产量性状没 有明显的副作用。目前，抗赤霉病小麦品种巳经完成了预备试验, 区域试验，去年进去生产试验，可望今年审定并大面积推广种植。 抗赤霉病种质材料已发放全国70多家单位育种利用，我们相信 抗赤霉病小麦品种的大面积推广种植，将为我国小麦产业高质高 效发展，农民富裕富足，保障国家粮食和食品安全提供核心技术 支撑。 水平井钻采深海可燃冰，保障国家资源能源安全 中国十大科技进展之我国率先实现水平井钻采深海可燃冰 2020年3月26日，我国海域天然气水合物第二轮试采成功，并 超额完成目标任务。天然气水合物通常称为可燃冰，在水深1225 米的南海神狐海域的试采创造了 “产气总量86. 14万立方米、日 均产气量2. 87万立方米”两项新世界纪录。我国也成为全球首 个采用水平井钻采技术试采海域天然气水合物的国家。 中国地质调查局基础部主任，天然气水合物试采指挥部常务 副指挥长秦绪文可燃冰是天然气水合物的俗称，是天然气与水 在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，因其外观像冰，遇火 可燃烧，所以俗称可燃冰。可燃冰有这么四个特点能量密度高, 在标准状态下，1立方米天然水合物可以分解成160到180立方 米甲烷气体和0.8立方米的水；它含硫化氢、二氧化硫等杂质比 较少，所以清洁高效；分布区域广泛，大部分分布在海洋中；资 源量非常巨大，初步预测全球天然气水合物资源量可以高达20 万亿吨油当量，各国对天然气水合物开发利用均给予高度重视。 我国天然气水合物调查研究工作起步比较晚，1999年才开始系 统性的调查工作，经过20余年勘查工作，基本查明了我国天然 气水合物资源的分布状况，预测我国海域天然气水合物资源量约 800亿吨油当量，这对保障国家资源能源安全具有重要的战略意 义。 加拿大、美国、日本等发达国家高度重视天然气水合物勘查 和试采工作，采用了多种方法进行试开采研究，先后实施7次试 采，但因出砂、产气效率低等问题未实现预期目标。在这些试采 中，真正具有工程化意义的就是日本和我们国家实施的海域天然 气水合物试采。 2017年我国首次海域可燃冰试采成功，抢占了这一领域科 技创新制高点。与日本相比，我们南海天然气水合物储层为泥质 粉砂地层，具有水深更深、埋藏更浅、渗透性更差、饱和度更低、 颗粒更细、类型更为复杂等特点，是世界公认最难开采的一种天 然气水合物类型。但是这种水合物类型有一个最大的优势，就是 它在整个水合物资源分布中资源量最大，占90以上，一旦这种 水合物类型实现产业化，对于水合物资源开发利用的前景是非常 广阔的。 我国研究提出了 “五步走”的发展路径，其中2017年试采 是探索性试采，重点解决能否安全持续产气的问题，2020年的 试采，是试验性试采，主要解决如何提高产气规模的问题。 虽然第二轮试采取得多项重大突破，但在推进天然气水合物 开采产业化过程中依然还面临着很多的挑战，后续的工作任务依 然艰巨繁重。下一步，我们将坚持科技创新引领，着力推进资源 勘查评价，基础理论研究，试采技术攻关，装备平台建设，生态 环境保护等工作，加快推进我国天然气水合物勘查开采产业化进 程。 “人造太阳”点亮人类的未来能源梦想 中国十大科技进展之我国最高参数“人造太阳”建成我国 新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”