全 文 ：文章编号 :100028551 (2008) 062918205
中国核农学发展现状调查报告
柴立红　叶庆富　华跃进
(浙江大学原子核农业科学研究所Π农业部、浙江省核农学重点实验室 ,浙江 杭州　310029)
摘 　要 :本文根据 2007 年 9 月对全国 22 家国家、省、地区级有关核技术农业应用研究的科研机构、综合
性大学及中国科学院系统等相关研究单位的调研结果 ,着重介绍了自 1996 年以来 ,我国核科学农业应
用技术体系主要发展状况 ,包括技术研发条件、设施情况和技术研发进展。近十年来 ,我国从事核技术
农业应用研究的人员减少、财政投入相对不足 ,研究队伍出现萎缩 ,核农学研究在核素示踪技术及应用、
农业生物新资源核诱变创制与应用、核辐射应用基础、农产品辐照加工技术与工艺等各个方向上的发展
速度明显减缓。依靠过去几十年发展打下的坚实基础和一批优秀的科研人员坚持研究、不断创新 ,这十
年仍产生了相当数量的具有很高理论水平和重要应用价值的科研成果 ,并在实际应用中产生了巨大的
社会经济效益 ,特别是农业生物新资源核诱变创制与应用等方面的研究已走在了世界的前列。
关键词 :核素示踪技术 ;诱变育种 ;放射分子生物学 ;食品辐照
PROSPECT AND CURRENT SITUATION SURVEY OF NUCLEAR AGRICULTURAL
RESEARCH IN CHINA
CHAI li2hong , YE Qing2fu HUA Yue2jin
( Institute of Nuclear Agricultural Science , Zhejiang University . Key Laboratory of Nuclear2Agricultural Sciences ,
Ministry of Agriculture and Zhejiang Province . Hangzhou , Zhejiang 　310029)
Abstract:Based on the survey result , which investigated 22 related institutes and universities in the field of nuclear
agricultural sciences in China in Sep . 2007 , this paper introduces the current status of research conditions , existing facilities
and research progress on isotope tracing technology , new biological resources creation , research of nuclear irradiation and
irradiation processing technology form 1996 to 2006. Due to not enough financial supports on this field , the development of
nuclear agricultural sciences was slow down. However , the solid basis set up during last several decades , and the great efforts
made by all the researchers , significant social and economic achievements were gained. Some of the researches have already
taken the leading position in the world.
Key words : isotope tracer technique ; new biological resources creation and application ; radiation molecular biology ; food
irradiation
收稿日期 :2008203209 　接受日期 :2008210221
基金项目 :农业公益性行业科研专项经费项目 (200803034)
作者简介 :柴立红 (19672) ,女 ,浙江杭州人 ,高级工程师 ,主要从事核辐射应用基础、同位素示踪技术研究。E2mail :chailh @zju. edu. cn　　2007 年 9 月 ,应农业部科技教育司“开展农业共性技术状况调研 ,建立共性技术平台”的委托 ,浙江大学组织了全国核科学农业技术领域的调研。此次调研的主要内容为 :技术研发条件设施情况 ;技术研发进展情况 ;今后一个时期的研发重点及目标。调研范围主要为国家、省、地区级核农业科研机构、有关核农业或 涉及核农的综合性大学及中国科学院系统有关的研究单位。共有东北、华北、西北、华东、华中、华南和西南7 个区域的全国 22 家从事核技术农业应用研究的核心单位参与了此次调研。她们是东北农业大学、中国农业科学研究院原子能利用研究所、中国科学院生态环境研究中心、新疆石河子大学、西北农林科技大学、
819　 核 农 学 报　2008 ,22 (6) :918～922Journal of Nuclear Agricultural Sciences
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山东省农业科学院原子能农业应用研究所、安徽省农
业科学院原子能农业应用研究所、江苏省农业科学院
原子能农业利用研究所、江苏省里下河地区农业科学
研究所、上海市农业科学研究院作物林果研究所、中国
科学院上海有机化学研究所、中国科学院南京土壤研
究所、浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所、扬
州大学、南京农业大学、浙江大学原子核农业科学研究
所、郑州大学河南省离子束生物工程重点实验室、湖南
省原子能农业应用研究所、华中农业大学、福建农林大
学作物遗传育种研究所、四川省原子能研究院和四川
农业大学等。本文根据调研结果和有关资料对我国核
技术农业应用领域近十年来的研究和发展状况进行总
结。
1 　我国核农学的研发条件及相关成果
111 　研发队伍
统计到 2007 年 9 月的数据表明 ,22 家参与此次调
研的单位共有副高以上职称人员 (或硕士学历以上)
260 多人 ,他们是现今从事核科学农业应用研究的一
线力量。其中有中国科学院院士 2 名 ,长江学者 1 名 ,
973 首席科学家 1 名 ,杰出青年基金获得者 5 名 ,部级
专家学者 20 余人。研究人员的学术背景及所从事的
研究方向包括核素示踪技术及应用、农业生物新资源
核诱变创制与应用、核辐射应用基础、农产品辐照加工
技术与工艺等领域。年培养博士生 30 余人 (直接从事
核技术农业应用研究的人数较少) ;每年开展全国性学
术交流 10～20 次 ,参加人员在 800 人次左右。
中国核农学经过几十年的发展 ,曾经建立起了一
支战斗力很强的研究队伍。但在改革、开放的大潮中 ,
受到了冲击。随着 20 世纪 50 - 60 年代培养的科技人
员陆续退休 ,以及机构变动、经费投入不足等原因 ,致
使研究人员严重流失 ,后继乏人的现状已成为制约核
农学发展的瓶颈。虽然近些年涌现了一些杰出的青年
工作者 ,但与上世纪七、八十年代数千人的专业队伍相
比 ,目前无论在数量和质量上 ,都与其作用和任务不相
适应。加速培养核科技人才乃当务之急。
112 　研发基地
统计到 2006 年底 ,调研单位中涉及核技术农业研
究的部重点实验室 3 个 ,分别为依托于浙江大学的农
业部核农学重点开放实验室 ,依托于中国农业科学院
原子能利用研究所的农业部农业核技术与农产品加工
重点开放实验室和依托于华中农业大学的农业部亚热
带农业资源与环境重点开放实验室。省重点实验室 4
个 ,即依托于四川农业大学的四川省植物遗传育种重
点实验室 ,依托于浙江大学的浙江省核农学重点研究
实验室 ,依托于郑州大学的河南省离子束生物工程重
点实验室及扬州大学的作物遗传生理重点实验室。国
际合作中心 1 个 ( IAEA2浙江大学植物诱变种质创新与
开发利用合作中心) ;9 个种质资源中心和 51 个国家
(省)辐照加工中心 ,若干个国家 211 和 (或) 985 平台重
点建设高校。
但是 ,由于缺少培养核技术人才的发展战略 ,一些
重点大学对与核相关的专业进行了调整、兼并或撤销。
另外 ,以核农为研究对象并取得重大成就的一些农业
原子能利用研究所 ,在体制改革中也处于被摘牌、重组
的困境。与“八·五”、“九·五”期间相比 ,核农学专业研
究机构的数量大大减少 ,仍保留专业研究机构牌子的
单位更是屈指可数。
113 　仪器设备
调查统计表明 ,本领域具备基本的研究设施条件。
其中 ,共有单价 10 万元以上的仪器设备 169 台 (件) ,
总价值 1133 亿元 ;10 万元以下的小型仪器和其他共享
仪器设备 ,总价值为 117 亿多元。这十年全国涉及本
领域的研究经费主要来源是农业部、教育部、科技部和
地方政府的支持。高校先进研究设备主要来源于教育
部“211 工程”、“985 平台”和重点学科建设 ,以及部、省
级重点实验室建设经费。这些设备能够基本满足“核
素示踪技术及应用”、“农业生物新资源核诱变创制与
应用”、“核辐射应用基础”和“农产品辐照加工技术与
工艺”等方向的研究工作 ,但与国际先进水平国家相
比 ,尚缺乏高尖端仪器设备 ,特别是一些核技术应用研
究的新型设备增置困难重重 ,这种状况不利于开展前
沿性和创新性的大规模研发。
114 　十年科研立项情况
1996 - 2000 年间 ,我国在核科学农业应用研究领
域的投资较少 ,2003 年开始有缓慢增长。十年来 ,被
调查单位省部级以上的研究项目有约 580 项 ,总经费
约 1187 亿元 ,加上估算的地市和企业投资 ,共计约 2～
3 亿元 ,年均 2000～3000 万元。统计表明 ,200 万以上
的项目占总项目数的 214 % ,50 至 100 万的项目占总
项目数的 814 % ,这些多数为国家级和省级攻关项目、
973 课题、农业部 948 项目、863 项目、国家科技支撑计
划 (国家攻关项目) 等 ,但为核农学独立立项的研究项
目则少之又少。4618 %的项目为 10 万以下的省市基
金和科技计划项目[1～4 ] 。
1996 年到 2006 年这十年中 ,国家级重大研究项目
极少 ,参与国际前沿水平的大项目也相对缺乏 ,导致核
919　6 期 中国核农学发展现状调查报告
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农学发展速度减缓。但参与调研的不少单位十年来 ,
在极为困难的情况下 ,都在继续坚持开展核技术农业
科学应用的研究 ,仍保持了一定的物质、技术和人力基
础。
115 　重要研究成果和专利
过去十年 ,尽管核科学农业技术领域研究的科研
人员数目有所下降 ,科研经费也相对不足 ,重大成果缺
乏 ,但取得的科研成果仍令人瞩目。22 家核心单位在
10 年间所取得的标志性成果有 :国家科技进步二等奖
5 项 ,国家科技进步三等奖 1 项 ,省部科技进步一等奖
3 项 ,省部科技进步二等奖 25 项 ,省部科技进步三等
奖 25 项 ;育成新品种 123 个 ,累计推广面积达 214 亿
亩 ;发明专利 121 项 ;学术论文和著作逐年增加 ,共发
表论文 1740 篇 ,其中被 SCI (或 EI) 收录的论文 400 多
篇。
2 　我国核农学研发进展和趋势
半个多世纪以来 ,核技术农业应用已成为现代农
业科学的重要组成部分之一。核技术在农业科学的各
个领域均有涉及 ,并对世界各国农业生产发展和进步
做出了巨大的贡献 ,并产生了深远的影响。我国也已
建立起比较完整的核技术农业应用研究体系和国内外
合作交流体系 ,并取得了多项高水平的研究成果 ,产生
了巨大的经济效益、社会效益和生态效益[1 ] ,成为国际
上认可的亚太地区核农学牵头国。
尽管中国核农学曾经取得了举世瞩目的成就 ,但
是 ,自“九·五”以来的十年间 ,由于体制等方面的原因 ,
核农学的发展遇到了严重困难 ,整个体系持续萎缩 ,发
展速度明显减缓 ,面临体系解体的危险。要克服这些
困难、跳出困境 ,除核农学系统本身要加强学术创新和
机制创新外 ,还要理顺关系 ,在国家科研、教育体系改
革发展的大框架下 ,把研究任务和人材培养纳入国家
发展规划 ,由中央有关部委统一协调管理全国的核农
学科技队伍 ,指导和规划全国核农学的发展 ,设立核农
学科学研究专项 ,支持核农学实现协调、有序的快速发
展。
211 　核素示踪技术及应用
核素示踪技术已经渗透到农业、环境、生物和医学
等多个学科领域 ,在各领域的基础研究、应用基础研究
和技术研发中均得以广泛应用。据检索 (检索式
Isotope or Nuclide or Isotopic tracer) ,2002 - 2007 年全世
界涉及同位素示踪的 SCI 论文每年分别在 5000～6000
篇。核素示踪技术对推动农业科学和环境科学等学科
的发展起到了非常重要的作用。在生命科学领域 ,纵
观现代生命科学的发展历程 ,许多具有里程碑意义的
发现都与核素示踪技术有关。随着核科学技术的进
步 ,核素示踪技术在原有基础上又有了许多新发展 ,如
双标记和多标记技术、稳定性同位素示踪技术、活化分
析技术、电子显微示踪技术 ,以及核素示踪技术与其他
现代仪器分析技术相结合等。由于这些技术的发展 ,
使生物学研究从静态进入动态 ,从细胞水平进入分子
水平 ,并阐明了一系列重大的科学问题。
核素示踪技术具有直观、痕量 (超微量) 和准确等
特点 ,能揭示和阐明现代非核技术难以明确的一些科
学难题。近十多年来 ,我国利用核素示踪技术阐明了
不同形态肥料、元素在不同农业系统 (农业集约化系
统、农牧交错系统、草原系统等)和耕作体系中 (如水稻
体系、稻麦轮作体系、小麦玉米轮作体系等)的利用率、
残留和损失 ;多种农药 (或有机污染物) 在土壤 - 植物
体系中的吸收、运转、代谢、降解、残留和归趋等规律 ,
为污染区域的生物与化学修复技术以及食品安全控制
技术提供了理论依据 ;利用环境放射性示踪剂研究区
域内土壤侵蚀的空间分布、侵蚀物的运动和沉积特征、
侵蚀强度的空间变化以及不同土壤的侵蚀量估算模
型 ;进行核素 (环境放射性核素和核反应堆裂变产物
等)或重金属在环境中迁移、积累和生物学效应的研究
及铅、硼、氮、氧和硫等常用环境同位素在大气污染、海
水倒灌、地下水污染等环境学方面的研究。
但我国核素示踪技术及应用方向的发展并不是一
帆风顺的 ,“九·五”以来 ,核素示踪研究方向的支持力
度相对较小 ,研究经费投入与国家的经济发展和现实
需求不相称。另外 ,随着人员和单位机构的调整 ,一些
示踪室被合并或撤销 ,使得国内继续从事核素示踪农
业研究的科研人员相对匮乏。
212 　农业生物新资源核诱变创制与应用
我国核辐射诱变技术研究起步较晚 ,但发展较快 ,
近年来一直走在世界前列。截至 2007 年 ,我国采用以
核诱变技术为主已经在 45 种植物上累计育成新品种
700 多个 ,超过世界各国诱变育成新品种总数的四分
之一。育成的品种的种植约占我国各类农作物种植面
积的 10 %[5 ,6 ] 。在粮油作物的诱变种质创新与育种利
用方面 ,以营养品质成分 (符合国际需求的理化特性、
富含抗性淀粉、富含γ2氨基丁酸、低植酸等功能性成
分等) 、耐生物胁迫 (系统抗病虫性、耐高温高光效、节
水耐旱、耐盐碱、耐金属吸收等极端生境) 和简便高效
栽种体系为重点 ,通过“以用促种”提高粮食安全。其
中 ,浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所的“耐
029 核　农　学　报 22 卷
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瘠耐酸高产优质春大豆新品种浙春 2 号的选育与应
用”研究获 1998 年国家科技进步二等奖 ,“油菜浙双
72”自 2002 年以来推广面积为 800 万亩 ;江苏省里下
河地区农科所自 2000 年以来培育稻麦新品种 9 个 ,推
广面积共计 4628 万亩 ,其中“扬辐麦 2 号”推广面积
1700 万亩 ,“优质、多抗、高产中籼扬稻 6 号及其应用”
研究项目获科技部科技进步二等奖 ;四川省原子能研
究院的“杂交水稻 II 优 838”推广面积达到了 5500 万
亩 ,“II优 718”推广面积 2500 万亩 ;山东省农业科学院
原子能利用研究所利用“原武 02”自交系 ,以它为亲本
组配的中早熟高产稳产多抗“鲁原单 14 号玉米杂交
种”推广面积达 2000 万亩 ;浙江大学核农所育成的“浙
福 802”、“浙福 9 号”等浙福系列早稻品种 ,在长江中下
游 5 个省大面积推广 ,曾被国际原子能机构定为全球
示范推广项目。
在传承传统以粮油作物为研究对象的同时 ,增加
以饲料作物、中药材、观赏与水生植物或林木、农业微
生物等代表性材料 ,创制满足生产市场新需求的突变
种质 (新基因) ,为种源农业、节约型农业、农产品精深
加工、生物制药及其环境修复等一系列新品种培育与
开发提供新资源 ,为新兴产业的形成和相关科技体系
的创建提供资源平台。
在重视应用研究的同时也加强了基础研究 ,特别
是农作物诱变育种及其机理研究 ,关键突变性状 (新基
因)的特性评价与分子机制的研究。如 :浙江大学核农
所与相关单位合作的“稻米品质性状遗传规律与相关
基因克隆及表达调控研究”,阐明了水稻淀粉合成相关
基因的表达调控 ;江苏里下河地区农业科学研究所进
行的小麦黄色花叶病毒的分子生物学及抗病毒小麦的
基础研究取得了较好的研究成果。
但在总体上 ,在突变频率、突变谱可控等一系列重
要机理问题上还需要开展大量的深入研究。目前的研
究成果 ,对于有效支撑诱变育种技术的深入发展是远
远不够的 ,这在一定程度上影响了辐射诱变育种技术
更加广泛的应用。
213 　核辐射应用基础
长期以来因我国在核辐射应用基础方面经费不
足、基础薄弱 ,对核辐射诱变机理缺乏深入的研究 ,以
致人们普遍认为诱变是碰运气的 ,研究目标难以预期
等。核农学发展到今天 ,对以模式生物为对象的共性
诱变机理进行研究 ,有利于关键性状或关键技术在不
同生物间的广泛应用。
国外关于 DNA 辐射损伤以及修复机制的研究起
步较早 ,并且取得了令人瞩目的研究成果。在此方面 ,
浙江大学原核所的研究侧重于发现、筛选我国特有的
具有超强抗辐射能力的微生物菌种 ,首次发现了通过
调控重组酶 recA 等基因的表达来增强 DNA 修复能力
的“基因开关”,初步揭示了以 recA 为中心的 DNA 修
复调控网络和机制 ,部分研究结果已经在国际上产生
了相当的影响 ,在高影响因子 SCI 收录杂志上发表了
多篇论文。近年来 ,原核所与中国农业科学院生物技
术研究所等单位合作开展了“利用极端辐射抗性微生
物基因资源进行转基因超级作物研制”的工作 ,并在转
基因油菜 (耐盐)和水稻 (抗旱)等作物上取得了可喜的
进展。又如 ,四川农业大学核技术农业应用研究室通
过模式生物 (植物和微生物)和动物细胞的抗辐射生物
机理研究 ,筛选耐辐射且能大量吸收转化放射性核素
的植物和微生物 ,用于环境放射性修复和相关的制剂
研究。
总之 ,从模式生物中发现各种新型抗逆基因 ,研究
抗辐射模式生物共性诱变机理 ,有利于构建用于新型
抗逆农作物创制的基因资源库 ,为定向高效核诱变育
种技术在不同农作物上广泛应用提供共性技术支撑。
214 　农产品辐照加工技术与工艺
多年的研究实践表明 ,农产品辐照技术在保证食
品品质和卫生安全方面具有独特作用和效果 ,因此在
应用领域其商业化生产能力得到快速提升。国际食品
法典委员会依据 1999 年 WHO 公布的由 FAOΠIAEAΠ
WHO 三个组织联合研究的报告“超过 10 kGy 以上剂
量照射的食品 ,也不存在毒理学、营养学和微生物学方
面的问题”这一结论 ,修订了辐照食品通用标准。目
前 ,国际上已有 42 个国家批准对食品进行辐照处理。
农产品辐照加工技术与工艺研究已被 WH0 列入 2001
年确保食品安全的计划。据统计 ,2006 年全球辐照食
品的生产和消费量不断增加 ,年市场销售总量达 40 多
万吨左右[7 ] 。
我国农产品辐照技术研究和应用 ,在理论研究、工
艺研究、设施研发以及卫生标准和工艺标准制定等方
面取得了显著成绩 ,不论是研究水平还是产业化发展
的进程 ,均在国际上处于先进的地位。农业部辐照产
品质量监督检验测试中心的统计数据表明 ,2006 年我
国辐照食品产量已达到 1415 万吨 ,占世界辐照食品总
量的 36 % ,其中香辛料、脱水蔬菜、大蒜及其制品是主
要辐照产品 ,产值达到 35 亿元 ,对国民经济的贡献约
有 134 亿元。江苏省农业科学研究院的“钴 60 辐照中
药灭菌剂量标准的应用”研究项目于 1997 年荣获国
家科技进步二等奖[8 ] 。湖南省原子能农业应用研究所
的“植物提取物及食品的新型杀菌、杀虫技术研究及应
129　6 期 中国核农学发展现状调查报告
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用”获 2007 年湖南省科技进步三等奖。但是 ,在辐射
加工领域 ,后备技术储备不足的问题是显而易见的 ,应
引起严重关切。
另外 ,由于加速器具有自动化程度高、可实现在线
生产以及无放射性废源产生等优点 ,加上近年来技术
上的突破 ,因此利用电子束加速器进行农产品辐照加
工是今后的发展方向之一[9 ] 。
3 　我国核技术农业应用研究的展望
从国家对研究开发投入规模看 ,我国属于中等偏
下水平 ,这十年当中对核技术应用研究的投入比例更
呈下降趋势。《国家中长期科学和技术发展规划纲要
(2006 - 2020 年)》和《农业科技发展规划 (2006 - 2020
年)》发布后 ,核技术农业应用领域迎来了很好的发展
机遇。核农学也将在国家解决“三农”问题上继续发挥
重要作用 ,在推动国民经济发展和社会进步中作出更
大贡献。核技术农业科学工作将立足我国的实际情
况 ,以解决农业高产、高质、高效和国际相关前沿课题
为主要目标 ,全面落实科学发展观 ,坚持“以核为本、多
科结合、开拓创新、有所作为、统筹兼顾、协调发展”的
方针 ;进一步密切和加强与国际原子能机构 ( IAEA) 和
联合国粮农组织 ( FAO) 的合作 ;注重基础研究与应用
研究相结合、长远目标与近期目标相结合 ,在交叉学科
中寻找新的生长点 ,充分发挥核技术在改造和提升传
统农业中的独特优势 ;争取重大项目、培育重点人物、
获得重大成果 ,以满足科研和生产的迫切需要。核科
学农业应用研究在改造我国传统农业、调整产业结构、
优化农产品质量、提高农业资源利用率和保护生态环
境方面将发挥越来越大的作用 ,成为我国农业高新技
术及产业化的重要生力军。我们相信在大好形势的鼓
舞下 ,在各级主管部门重视和支持下 ,核技术农业科学
研究将再创新的辉煌。
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