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” (