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細數國家獎里“舌尖上的安全”

   日期:2020-01-21     來源:中國科學報    瀏覽:594    
  1月10日出爐的2019年度國家科學技術獎共評選出296個獲獎項目。其中,農業科技領域獲獎項目達39項。獲獎項目呈現出一大特點是農產品安全及深加工技術實現新突破。
 
  從農田土壤環境重金屬阻控技術到高效安全綠色新農藥創制,從另辟蹊徑不用農藥殺滅蟲害到探明農藥殘留機理打消消費者疑慮,再到全面的農產品安全檢測手段,國家獎里的農產品安全技術有力提升了從農田到餐桌全過程的消費安全水平。
 
  綠色阻控:切斷重金屬“入侵”途徑
 
  通過稻田噴施一種新型材料納米硅溶膠,就能改變水稻植株中重金屬的分配,減少稻米中的重金屬積累。廣東省生態環境技術研究所所長、研究員李芳柏團隊的成果獲得2019年度國家科學技術進步獎二等獎。
 
  李芳柏告訴《中國科學報》,我國農田土壤重金屬污染治理已成為重大國家需求,水稻是重金屬超標最為嚴重的糧食作物,而鎘/砷污染稻田是農田重金屬污染治理的重點與難點。“以農產品安全為目標,定向調控重金屬活性、阻隔其轉移的阻控技術,是農田重金屬污染治理的新思路,對解決稻田重金屬污染治理難題具有重大意義。”
 
  大面積輕中度污染稻田安全利用的關鍵,是降低重金屬活性、抑制向籽粒轉移的阻控技術。李芳柏表示,該成果歷經10余年聯合攻關,在國內外率先創建了土壤—水稻系統“多界面—多過程—多元素”的阻控技術體系,取得了系統性創新成果。
 
  鐵是稻田中最為重要的活性元素,稻田鐵循環是連接養分循環與鎘/砷行為的樞紐。李芳柏介紹,調控鐵與碳/氮循環的耦合過程,可降低土壤中鎘/砷向水稻根系遷移的活性,從而減少水稻植株吸收積累鎘/砷。
 
  而硅與硒等營養元素與水稻鎘/砷吸收轉運密切相關,外源施加硅/硒養分可降低水稻吸收、轉運鎘/砷的功能基因表達,提高其解毒功能基因表達,從而抑制鎘/砷從水稻根系向籽粒的轉運。
 
  基于以上原理,李芳柏帶領團隊研發了硅/硒營養調控的生理阻隔技術、鐵循環調控的鈍化技術,并研制了相應的產品,可有效降低稻米中鎘/砷含量,從而提高稻米的安全性,具有廣闊的應用前景。
 
  這套生理阻隔技術目前已達到產業化水平,通過技術轉讓,建立了5條產業化生產線,6個產品獲行業認證。前文提及的納米硅溶膠,就是該研究落地和產業化的成果之一。
 
  采用這些產品,能讓土壤中鎘砷活性下降60%,鐵膜固定量提高1倍,鎘從根至籽粒的轉運系數下降高達40%。專家認為,這項技術填補了稻田鎘砷同步鈍化的國內外空白,實現了阻控技術的完全自主創新。
 
  經過湖南、廣東、廣西等多省份多年系列應用,效果優于國內外同類技術,成本低于美日先進技術。“實現了‘土十條’規定的90%達標率的目標,為打贏國家凈土保衛戰創建了可靠、有效的技術體系。”李芳柏說。
 
  綠色生產:
 
  給“兩減”目標吃下“定心丸”
 
  綠色農藥的創制一直是中國工程院院士、貴州大學校長宋寶安幾十年來的研究重點。宋寶安領銜的項目獲得2019年度國家科學技術進步獎二等獎。
 
  過去,針對蔬菜、水稻等作物主要病蟲害的藥劑品種單一、劑型老化、抗藥性加劇、飛防專用藥劑短缺。宋寶安團隊創制的仿生型殺菌劑丁吡嗎啉,比常規藥劑烯酰嗎啉防效提高15%,兼防炭疽病,對作物與環境安全;開發的噻蟲胺和噻蟲嗪等微膠囊顆粒劑,比克百威防效提高12%,增產6%以上,減藥50%以上,解決了現有藥劑安全性差的難題。近3年推廣應用4127萬畝次,為植??萍歼M步、農藥行業發展、農產品安全做出了貢獻。
 
  而中國農業科學院蔬菜與花卉研究所研究員張友軍團隊,則針對韭蛆這種為害30多種蔬菜的害蟲,另辟蹊徑,不用農藥就達到了理想的防治效果。這項獨創性技術獲得了2019年度國家科學技術進步獎二等獎。
 
  從南到北,張友軍帶領團隊走遍了我國韭菜主產區,進行大量調研、信息收集,將田間問題帶回實驗室進行系統研究,再將研究成果返回田間進行跟蹤驗證。
 
  經過17年的鉆研,張友軍團隊首次明確了高溫是抑制韭蛆種群增長的關鍵因子,并利用韭蛆與韭菜對高溫耐受性的差異,開創性地發明了“日曬高溫覆膜”防治韭蛆新技術,在無需使用任何化學藥劑的情況下,就能將韭蛆100%殺死,而且還能提高韭菜產量,促進其根系生長。這一防控體系給韭菜安全生產提供了技術保障。
 
  過去3年,以“日曬高溫覆膜法”為核心的韭蛆防控技術體系在山東、河北、山西、河南等13個省市韭菜主產區進行了推廣應用,將韭菜原有合格率從不足30%提高到97%。山東省壽光市化農鎮綜合服務站站長張利煥告訴記者:“用日曬高溫覆膜法徹底解決了韭蛆的問題,不僅節省了成本,提高了產量,重要的是韭菜質量安全有保障,再也不用擔心出事了。當天揭完膜就能看到防治效果,比打農藥快多了。”
 
  張友軍說:“核心技術‘日曬高溫覆膜法’不僅能夠消滅韭蛆,還能兼治土壤中其它不耐高溫的病蟲草害,大大減少作物生長后期病蟲草的危害,對促進農民增收、農業增效、生態保護和鄉村振興具有非常重要的意義。”
 
  綠色標準:讓消費者放寬心
 
  自上世紀80年代以來,茶葉中的農藥和污染物殘留問題就成為影響茶葉“健康”屬性、對外貿易和茶產業綠色發展的重大負面因素。
 
  “茶農手里的茶賣不出去,喝茶的人喝得也不放心。解決這兩個問題,我們的茶產業才能變好。”中國工程院院士、中國農業科學院茶葉研究所研究員陳宗懋告訴《中國科學報》。圍繞兩大問題取得的系列科研成果獲得了2019年度國家科學技術進步獎二等獎。
 
  陳宗懋通過國內外調研發現,國際上是參照水果、蔬菜、糧食等食用作物標準來制定茶葉中最大殘留限量(MRLs)標準,忽略了茶葉最主要的消費方式是飲用而非食用的特性。陳宗懋帶領團隊研究發現,干茶中的農藥殘留量與進入茶湯中的量相比,差距可達300倍。這就明確了國際上沿用40多年的以干茶中的殘留量為基準制定MRLs的慣例并不科學,它過高估計了農藥和污染物殘留通過飲茶方式造成的人體健康風險。
 
  陳宗懋因此率先提出,要以茶湯中的殘留量作為“有效風險量”的概念,探明了農藥和污染物的水溶解度是有效風險量的決定因素,也是適用農藥和禁限用農藥確定的主要物化條件,并于1988年提出以有效風險量制定茶葉中MRLs的原則。
 
  經過近30年不懈努力,該原則已被國際官方機構和主要產茶國、消費國認可,用于MRLs制定和飲茶風險評價,重構了茶葉中MRLs制定的國際規范,從源頭上保證了MRLs制定的科學性。
 
  “如何選擇適合的茶園用農藥是我一直想解決的一個問題,因為用什么農藥直接關系到飲茶者的健康風險暴露。”陳宗懋和團隊陸續開展了殘留農藥在茶葉種植和加工過程中的沉積和消解規律研究,形成我國第一個在產前選用農藥的作物評估體系,解決了茶產業中農藥安全選用問題,降低了消費者和茶園作業人員的高毒高風險農藥暴露風險。
 
  此外,他們聯合浙江大學,針對高檢出率的新煙堿類農藥,研發了單克隆抗體靶向識別檢測技術,實現了茶鮮葉和干茶中4種新煙堿農藥的高靈敏、特異性、方便快捷、低成本的快速檢測,檢測成本僅為質譜測定的5%。
 
  綠色檢測:做農產品安全衛士
 
  如何實現對農產品中農藥、違禁添加物等化學污染物的精準識別與確證檢測,為農產品中化學污染物的有效監管提供更加精準的手段,是中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所研究員王靜團隊一直期望解決的問題。該團隊十幾年來的系列科研成果獲得了2019年度國家技術發明獎二等獎。
 
  存在于農產品中的許多農藥、違禁添加物及環境污染物等含量很低,而農產品樣品基質比較復雜,一些目標物采用常規的方法很難從樣品中準確高效提取出來。從2007年開始,王靜帶領團隊潛心研究一種特異性識別材料——分子印跡聚合物,俗稱人工抗體。這種材料可以量身定制,就像鑰匙和鎖的關系,目標物相當于鑰匙,而分子印跡聚合物相當于鎖,一把鑰匙只能開一把鎖,對需要檢測的目標物具有特異性識別的能力,能夠從復雜的農產品樣品中把所需要的目標物精準“抓取”出來。
 
  王靜團隊結合量子化學理論預測技術,進行了全程創新,發明了“類特異性”分子印跡設計技術,突破了分子印跡聚合物識別種類少的技術瓶頸,大大擴展了一次可同時萃取的目標物種類,先后成功研制了14類覆蓋109種化學污染物的分子印跡固相萃取柱。
 
  這些產品彌補和解決了農產品樣品前處理不能精準特異性提取的技術瓶頸。目前,系列專利群已實現了技術轉讓和成果轉化。王靜團隊和北京勤邦生物技術有限公司通力合作,成功制備了對硫磷、毒死蜱、克百威、三唑磷等親和性好、抗干擾能力強的44個化學污染物抗體,為實現快速檢測提供了核心材料。
 
  經過10余年系統研究,以檢得準、檢得快、檢得多為目標,王靜帶領團隊在分子印跡設計、核心識別材料創制、免疫檢測增敏等核心技術上取得了重大突破,在保障農產品質量安全和消費者安全方面發揮了重要作用。
 
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