光电仪器发展的关键在核心器件

近日，由中国科学院上海交叉学科研究中心主办的第112期交叉学科论坛“先进光电仪器与应用研讨会”在沪召开。来自中科院上海技物所、遗传发育所、长春光机所、上海光机所、南京农业大学等单位的院士、专家代表60余人齐聚一堂，梳理了光电仪器在精准农林、环境监测等领域亟需解决的难题和发展方向。

 

中科院院士、中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所所长韩斌坦言，在水稻表型与基因测序方面，我国使用的高端光电仪器主要靠进口，价格高昂，且维护成本高。“期待国内能够自主研发相关光电仪器，为水稻的基因精确测序、关联分析、水稻杂种优势遗传机制研究提供技术支撑。”

 

中科院遗传与发育生物学研究所研究员降雨强认为，精准获取高分辨率时空表型是后基因组时代的瓶颈，我国虽已经逐步开展了表型组学设备的引进和研发工作，但主流超分辨显微成像技术及其装备都被国外进口产品垄断，急需自主可控的高端光电仪器。

 

湖南省农业科学院研究员朱明东则表示，进口仪器难以适应中国水稻产业发展的实际需求，已成为我国水稻产业精细化、规模化发展的阻碍。

 

据了解，光电仪器是以光电子学为基础，综合利用光学、精密机械、电子学和计算机技术解决各种工程应用问题的装备。不仅能够应用于基因测序，在物质监测方面也发挥着重要作用。

 

当前，我国虽已逐步开展了表型组学设备的引进和研发工作，但主流超分辨显微成像技术及光电装备都被国外进口产品垄断。

 

事实上，进口设备依然无法彻底解决我国的科研问题。与会专家介绍，进口的光电仪器难以适应我国基因监测的实际需求，这已经成为产业精细化、规模化发展的阻碍，我国急需研发自主可控的高端光电仪器。

 

值得注意的是，不同领域和应用细分对光电仪器的需求不同。

 

在育种方面，植株表型和生长环境监测对科学高效育种十分重要。研究发现，基于光谱、红外、激光等技术，能够实现植株生长各要素的全面监测，但该类高端光电仪器的研发在国内仍是空白。

 

一直以来，霉菌毒素的污染对农业和畜牧业生产造成了巨大的经济损失，亟需研发霉菌类污染物在位检测及脱毒处理一体化装备，解决我国小麦赤霉病检测技术难题。“该装备应该具备覆盖已知霉菌毒素的90%以上的能力，并且能够完成分级处理任务。”中科院长春光机所研究员谭鑫说。

 

近年来，生态养殖领域迫切需要实现对重金属、悬浮物、抗生素等有毒有害物质的在线高精度监测，企业等应用方提出了同时监测多种危害物质的新要求，相关的监测装备研发需尽快提上日程。

 

除了农业、畜牧业，光电设备在坏境保护方面也表现出应用潜质。

 

在对比了现有监测技术的优缺点后，中科院上海技物所研究员顾明剑发现，对有害气体远程实时监测预警仍存在盲点。他认为，应该充分发挥红外高光谱成像技术的优势，研发相关光电仪器。

 

水体污染监测也能用到光电仪器。中科院安徽光机所研究员谢品华介绍，水体放射性核素在线监测预警装备将是光电仪器的又一应用。

 

事实上，光电仪器想在环境监测领域遍地开花并不容易。中科院上海光机所研究员黄立华认为，先进激光技术在该类仪器中发挥着重要作用，应该重视并开展激光浮游菌粒子计数器和飞秒激光技术的研究。