点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:【智惠农民】“选”“护”同行!筑造农作物基因的诺亚方舟
首页> 光明科普云> 科普中国智惠农民> 农科前沿 > 正文

【智惠农民】“选”“护”同行!筑造农作物基因的诺亚方舟

来源:光明网-科普中国2023-02-23 15:37

  编者按:

  党的二十大报告中强调,“全方位夯实粮食安全根基”、“实施生物多样性保护重大工程”。建设农业强国与农业生物多样性有怎样的内在联系?粮食安全和农业可持续发展之间如何平衡?我国农业生物多样性现状如何?如何保护农业生物多样性?“五谷六畜”、“一饭一蔬”都是我们关心的话题,科普中国智惠农民推出系列科普文章,欢迎关注。

  基因多样性的重要意义

  生物多样性的利用是农业生产的关键。农民不断需要新的植物品种,以便在不使用大量化肥和其他农用化学品的情况下,在不同的环境条件下获得高产。作物多样性为农民和专业植物育种者提供了选择,通过选择和育种,开发出营养丰富、抗病虫害的新型高产作物。

  农业生产依赖于相对较少的动植物物种的多样性。就已经鉴定的大约25万个植物物种中,有7000种可以作为食物。但全世界大规模种植只有150种作物,特别是只有3种作物提供了人类饮食中近60%的蛋白质和热量,知道是哪3种吗?玉米、小麦和水稻。香蕉则是继水稻、小麦和玉米之后的第四大重要作物。如果把全世界每年种植的所有香蕉首尾相接摆放在一起,可以绕地球1400圈。

【智惠农民】“选”“护”同行!筑造农作物基因的诺亚方舟

水稻 图片来自网络

  这里请大家注意,生物多样性不只是指物种的多样性,而且包括的是同一物种的多样性。比如说,人类,在生物多样性中,也只是其中一个物种。大家别不相信,尽管人类有不同种族,长相看起来多种多样,但实际上人类的基因非常相似。

  科学研究表明,这种同一物种的多样性可以是相当大的。比如说一块玉米田的多样性比整个人类的多样性数量还要多!你能想象玉米发展成许多不同品种的潜力吗?再比如说,在几千年中的种植历史上,农民培育了成千上万种的不同品种的水稻。在菲律宾国际水稻研究所的冷库中就保存了大约11万份不同的水稻品种的样本。

【智惠农民】“选”“护”同行!筑造农作物基因的诺亚方舟

玉米的多样性 图片来自联合国粮食与农业组织

【智惠农民】“选”“护”同行!筑造农作物基因的诺亚方舟

番茄:同一物种,但形状、颜色、气味,特别 是味道各不相同 ©Reuben Sessa

  鉴于人类对上述少数食物物种的严重依赖,人类依靠这些物种中的多样性生存。

  守护基因多样性迫在眉睫

  但是,任何事情都有它的两面性。近几十年来各国都在大力推广高产杂交品种,玉米的品种总数虽然在逐年上升,但是地方品种数量却在急剧减少。玉米这只是农作物种质资源总体现状的一个缩影。在一些国家的农作物种质资源普查与收集结果显示:一方面,粮食作物培育品种在迅速增加,但另一方面,同期农家品种的数量却减少和流失率。

  我们知道,农作物品种在植株高度、产量、种子大小或颜色、营养物质或风味方面可能有所不同。它们对寒冷、炎热或干旱的反应也可能不同。一些品种具有抵御病虫害的能力,而这些病虫害对其他品种来说是致命的。在野外,生物多样性是自然选择的结果:动物和植物为应对环境的挑战而进化。而在田地中,农业的生物多样性通过农民、植物育种者和研究人员对有用性状的精心选择而创造出来的。

  如今,现代生物技术正在改变农业生产的方式。生物多样性的利用是农业生产的关键。农民不断需要新的植物品种,以便在不使用大量化肥和其他农用化学品的情况下,在不同的环境条件下获得高产。作物多样性为农民和专业植物育种者提供了选择,通过选择和育种,开发出营养丰富、抗病虫害的新型高产作物。适合当地条件的传统品种比外来品种更能在干旱和困难时期生存下来,以此,为贫困农民提供更好的保护,使其免受饥饿。

【智惠农民】“选”“护”同行!筑造农作物基因的诺亚方舟

小麦 图片来自网络

  随着现代农业的出现,数不清的适应当地的作物品种被基因一致、高产的现代品种所取代。例如,印度农民曾经种植了3 万种水稻品种,今天,印度75%的水稻作物仅来自10个品种。1930年,在墨西哥已知的玉米品种中,现在只有20%可以在那里找到。

  过度放牧、气候变化和土地利用的变化也对农作物和其他野生物种的野生近缘种的多样性造成损害。虽然灭绝是一个自然发展过程,但一般物种的出现、繁衍和消亡要经历了漫长的岁月。令人震惊的是,主要由于人类的活动,今天的物种灭绝速度比新物种出现的速度大了数千倍,严重威胁着我们星球的生命维持系统。

  气候变化的影响伴随着世界人口的增加,环境问题正在加剧。气候变化可能导致世界生态系统的急剧变化,并有可能破坏天气模式的稳定,导致严重风暴和干旱的发生率增加。

  目前有些信息表明,那些拥有和使用生物多样性较多的农场,将能更好地抵御气候变化的冲击和不可预测性。因此,农业生物多样性是我们应对气候变化给农业带来威胁的最大希望。利用农业生物多样性来开发能够承受高温或耐旱的作物品种,可以帮助农民应对气候变化的影响,使他们能够在条件越来越恶劣的情况下种植作物。

  但是气候变化将影响到我们种植的作物和我们种植的区域。最近有科学研究发现,到2055年,他们所研究的43种作物中有一半以上将失去适合其种植的土地。而作物的野生近缘种——多样性的重要来源,也面临着风险。2007年,科学家们利用计算机模型预测了气候变化对主食作物野生近缘种的影响。发现在未来50年内,他们所分析的51个野生花生种中61%的品种和108个野生马铃薯物种中12%的品种可能因气候变化而灭绝。

  在2023年中央一号文件中,全面推进乡村振兴重点工作的第一项就是抓紧抓好粮食和重要农产品稳产保供,粮食作物的多样性是稳产的基础,而野生近缘种的保护是防范风险的保障。我国野生生物种质资源保护工作任重道远,大家需要共同努力,促进农业生物多样性保护和发展,建设一个美丽的生态文明中国。

  出品:科普中国智惠农民

  监制:光明网科普事业部

  作者:刘雅丹研究员 全国首席科学传播专家、中国水产学会原秘书长助理、中国农村专业技术协会秘书长助理

  审核专家:潘晓赋 中国科学院昆明动物研究所 正高级工程师

  策划:武玥彤 姜楠 涂子怡

【智惠农民】“选”“护”同行!筑造农作物基因的诺亚方舟

[ 责编:谢芸 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 香港赤柱举办国际龙舟锦标赛

  • 西藏山南:在5350米山巅立风机

独家策划

推荐阅读
历时8年、由全球多个机构38位科学家共同完成的一项国际研究发现,线粒体并非通过简单扩散为细胞核提供能量,而是铺设“专线”供能,即通过一种此前未知的直接物理连接将能量分子定向输送至细胞核。
2026-06-18 10:33
近日,2026年上海国际养老、辅具及康复医疗博览会落幕。本次展会直观印证,人工智能既是夯实基础养老保障的务实抓手,更是释放银发经济增长潜力的核心引擎。
2026-06-18 10:32
奇索姆不会中文,叶子不会英文,但这并没有妨碍两人在短短几分钟内就交上了朋友,她们的“秘密武器”正是人工智能(AI)。
2026-06-18 10:29
高精度感知技术如何打破实验室的“围墙”,深度融入我们的日常生活?答案,就藏在量子科技与芯片工程的交汇点——让量子“住”进芯片。
2026-06-18 10:28
如各大顶尖研究型高校一样,数学学科的全球竞争力需要长期稳定的支持,时间会证明数学研究和人才培养的后劲十足。
2026-06-18 10:24
与依赖相对固定会话管理结构的传统5G核心网络不同,新技术引入AI驱动的预测与控制能力,可根据不同业务需求实时优化会话管理、数据传输路径和服务质量,实现网络资源的动态调度。未来,团队还计划开发支持低轨卫星通信的核心网与传输网融合技术,构建融合业务、计算和网络的新一代6G核心架构。
2026-06-17 09:32
荷兰阿姆斯特丹大学医疗中心研究人员宣布,他们开展的全球首例针对遗传性疾病的体内CRISPR疗法三期临床试验取得成功。这把“剪刀”,为许多遗传性疾病患者剪开了新天地,预示着遗传病治疗或将从“延缓病情”迈向“治愈疾病”的新时代。
2026-06-17 09:28
交通运输是维系国民经济运行的重要基础,在碳排放总量中,交通运输领域占比高、减排难度大。针对水路运输降碳难题,我国正聚焦核心技术攻坚、示范船舶落地、配套体系完善,多措并举突破行业绿色转型壁垒。
2026-06-17 09:23
未来产业培育周期长、市场风险大,单一政策工具难以奏效,必须构建覆盖全生命周期、多元主体协同发力的政策矩阵。未来产业发展涉及面广、风险点多、迭代速度快,必须突破条块分割,构建集中统一、协同高效、安全可控的现代化治理体系。
2026-06-17 09:18
深海水虱是一种生活在深海的巨型甲壳动物,在缺乏稳定食物供给的情况下可存活五年之久。深海环境黑暗、寒冷、食物极度匮乏,如何克服寡营养环境对生存的威胁是深海生物面临的最大挑战。
2026-06-17 09:15
韩国首尔国立大学工程学院科学家研制出一款高性能有机发光二极管,集成了高导电性透明金属电极,透光率超过93%,有望在先进显示器等众多领域大显身手。所得器件兼具优异的透明度与电致发光性能,底层的有机层也安然无恙,充分彰显出该技术在下一代透明显示应用中的巨大潜力。
2026-06-16 09:27
《自然·医学》杂志15日报道了一种皮质内脑机接口(BCI)突破。该参与者累计使用该系统超过3800小时,共发出183060个句子(近200万词),平均每分钟56词,其中92%的句子被评定为“基本正确”或更佳。
2026-06-16 09:26
未来产业是科技创新和产业创新深度融合的产物,是技术突破催生的全新赛道,对于发展新质生产力具有先导性、引领性作用。未来产业的根基在于创新,没有源头创新,就没有未来产业的萌芽;没有持续创新,就没有未来产业的壮大。统筹科技自立自强与全球创新合作是夯实未来产业发展根基的关键。
2026-06-16 09:25
随着高密度发射成为常态,力箭一号火箭控制系统逐步实现软、硬件产品全链路自主可控。“目前,箭上配套设备缩减50%,地面设备削减80%,火箭电测周期由原来的1个月压缩到1周以内。
2026-06-16 09:23
作者:尚俊杰、王淑文(分别系北京大学教育学院副院长兼学习科学实验室执行主任、中国高等教育学会学习科学研究分会常务副理事长兼秘书长;将学习科学的研究成果深度融入AI教育系统的设计、开发与应用全过程,是提升教育质量、避免技术滥用的关键。
2026-06-16 09:22
数据显示,今年4月,中国汽车出口继续保持快速增长,同比增长超过70%,其中,新能源汽车表现最为亮眼,当月出口43万辆,环比增长16%,同比增长约110%。在海外社交媒体上爆火的“中国汽车”标签,以一种独特的方式为中国的全球气候治理贡献写下新注脚。
2026-06-16 09:17
随着人工智能技术的不断突破和应用场景的加速拓展,AI相关领域人才需求攀升将成为未来较长一段时间内劳动力需求的重要趋势特征。企业作为劳动力市场的需求主体,也应主动应对AI技术变革,推动内部数字化转型,提升生产效率。
2026-06-15 09:17
智能经济带来的技术提升,不是对传统产业的简单替代,而是通过“人工智能+”行动实现全方位赋能。面对全球人工智能治理规则正在形成的窗口期,我国既要在技术上对标一流,更应在治理上贡献智慧,助力全球AI治理变革。
2026-06-15 09:16
过了芒种,在河南省获嘉县照镜镇樊庄村,村民宋其文家里的麦田已开镰,但他不慌不忙,心里稳得很。宋其文感受到的智慧灌溉来源于水肥一体机搭载的作物高效用水智能决策系统,在那里,天空地数据持续搜集,不断优化生成实时灌溉决策方案。
2026-06-15 09:16
在率先落地的机器人、数字人营业性演出场景中,符合条件的经营主体可将机器人、数字人作为演职人员纳入管理范畴。”  北京经开区有关负责人表示,下一步将持续优化试点流程、稳步扩大试点范围,做到放而不乱、管而有序、服务到位,全力扶持新业态、培育新主体、壮大新产业。
2026-06-15 09:15
加载更多