神通广大的DELLA蛋白

我们知道,携带"绿色革命"基因的农作物因DELLA蛋白高水平积累而获得了半矮且粗壮的优势"身材";那么,又是什么改变了农作物的"胃口",让它对氮素营养的"胃口"大减、吸收利用效率降低的呢?既然"绿色革命"的关键控制点是DELLA蛋白,那么,我们的研究还是要从DELLA蛋白出发,追根溯源,慢慢去解开这个一直悬而未决的谜题...     

作物氮肥利用效率遗传改良研究进展

氮素是植物生长发育所需的大量元素之一,施用氮肥是农业生产中提高农作物产量的重要手段.自20世纪60年代以来,"绿色革命"半矮秆农作物品种的育成和大面积推广有效地解决了"高产与倒伏"之间的矛盾,提高了农作物的收获指数和产量.然而半矮秆水稻和小麦品种也表现出生长发育对氮肥响应减弱、根系对铵态氮和硝态氮的吸收能力下降以及氮肥...     

一半是天使,一半是魔鬼

在第一次"绿色革命"中,农作物增产的三大要素是高产品种、化肥农药和灌溉,即大面积推广矮秆高产品种,大量使用化肥、农药等化学产品以及合理灌溉,因此也被称为"肥水农业".然而,这场曾经像天使一样拯救了无数生命的"绿色革命",虽然对于解决粮食增产问题的贡献毋庸置疑,但是自20世纪90年代以来,其增产效应趋于暗淡,全球粮食产量...     

"万能"的赤霉素

在技术层面上,"绿色革命"的核心内容是矮秆高产农作物品种的应用和推广.那么,农作物是怎么变矮的呢?在那个时期,人们对于基因的本质刚开始有所认知,知道了基因是决定生物体存在方式的内在因素,生、长、衰、病、老、死等一切生命现象都与基因有关.直到20世纪90年代,随着植物分子生物学和基因组学的日益发展,科学家们才逐渐解锁了农...     

"绿色"基因GRF4

携带"绿色革命"基因的农作物品种在当代农作物育种中仍然占据着主导地位.它们有着半矮化的"身材"优势,但同时也有着氮素营养吸收利用效率低的劣势.那么,是否可以扬长避短,保留这些矮秆高产品种在"身材"上的优势,而通过打开它们的"胃口",提高氮素营养的吸收利用效率,以减少氮肥的供给,进而实现"少投入、多产出"、真正"绿色"的...     

“绿色革命”与特异种质资源

本世纪六十年代,由于小麦、水稻上半矮秆抗病品种的育成和推广以及与之相适应的栽培措施的运用,使世界粮食产量有了大幅度的提高,并由此对世界经济产生了较大的影响.这一世界性的粮食生产的大飞跃被称之为"绿色革命"."绿色革命"迄今已有廿年左右的历史了.由于人口的持续增加和耕地面积的逐年减少,粮食问题仍然是我国和许多第三世界国家面临的一个严峻问题.今天我们来回顾总结"绿色革命"的经验,将会使我们得到一些有益的启示.     

赤霉素代谢调控与绿色革命

赤霉素作为重要的植物激素,参与了植物诸多发育过程的调控.一些涉及赤霉素生物合成和信号传导途径的重要调控基因对作物的株型、产量和品质能够产生积极的影响,已在农业生产中得到广泛应用.其中,Rht-1和sd-1等位基因由于分别赋予了小麦和水稻半矮化的特性,从而促成了20世纪后半叶的"绿色革命".本文回顾了与"绿色革命"相关的...     

"绿色"基因NGR5

水稻的产量主要是由分蘖数、每穗粒数和千粒重这三个产量要素决定的.既然氮肥促进农作物增产,那么,氮肥是如何影响水稻产量的三个要素呢?2020年的一项研究发现,氮肥能够促进水稻、小麦的分蘖数、每穗粒数和千粒重三个产量要素同时增加;而携带"绿色革命"基因的水稻、小麦品种的分蘖数增加得更多.由此推测,增加DELLA蛋白积累或增...     

植物基因工程的克隆载体

一、引言 长期以来,遗传学家和植物育种学家就一直努力应用常规的遗传育种手段,培育更加符合人类需要的优良的农作物新品种。特别是本世纪五十年代开始的所谓“绿色革命”。     

“首届农作物科学大会”在美国召开

“首届农作物科学大会”于1992年7月14日至22日在美国衣阿华州立大学召开,来自85个国家的1100多名代表参加了会议,中国国内赴会代表18人。诺贝尔和平奖获得者、绿色革命的创始人、著名作物遗传育种学家N.E.Borlaug博士,世界食物奖获得者Robert F.Chandler Jr博士,John S.Niederhauser博士等参加了会议。这次大会的宗旨是:在面临全球人口将在今后50年至60年间翻一番,而人类对粮食的需求也将随之增加1倍至3倍的压力下,确定21世纪农作物科学研究的方向和目标,共同寻求满足人类日益增长的粮食需求新途径。     

陕西农作物种质资源搜集保护与创新利用研究进展

陕西种质资源丰富,农耕文化历史悠久,经过2次全国种质资源普查及陕西区域性、重点种质资源普查,陕西已入国家库种质资源13828份,其中粮食作物11341份、经济作物1473份、蔬菜687份、果树191份、牧草绿肥等136份,全省累计保存和征集农作物种质资源约1.8万份.通过农作物种质资源研究利用,促进陕西在小麦、油菜、玉...     

论植物生物技术的概况与展望

自人类在二、三十年前,由于恰当地利用了某些基因(如矮杆、高光效、各种抗病基因等),成功地进行了较大的种子革命,加上施用化肥及药物,以及灌溉条件的改善等,从而成功地实行了第一次绿色革命,使稻麦等农作物的产量大幅度地成倍增长。近年来的遗传育种的实践表明:尽管每年仍有不少新的品种被育成,可是主要农作物的增产潜力已开始出现     

政策与农耕:石咀头村40年景观变迁

在现代化导向的农业政策驱动下,中国传统乡村景观格局正在发生着深刻的变化.本研究采用地理学与人类学相结合的地理空间方法,通过参与式地理信息系统(PGIS)工具对晋西北一个典型农耕村庄40年来农耕景观变迁进行制图、调查与评价,寻找相应时期农业政策对农耕景观变迁的影响,分析农业政策的利与弊.结果表明:中国传统多样化种植正逐渐被工业化单一种植的农耕景观格局所代替,这些农耕变迁背后的驱动力在于一系列农业政策是以中国农耕体系的工业现代化为指针的,这些政策的目标是要引领传统农耕体系向"现代化"农业快速转变,但其结果却导致了传统农耕体系的衰落.所研究村庄的传统农耕体系在40年间迅速消失,而正是这一体系维持了当地千百年的食品安全与土地健康.本文建议,未来农业政策的制定者应在短期的农业经济收益与长期的农业可持续性之间寻求一种更合理的平衡,这也是全球变化背景下农业生态可持续发展的原则所要求的.     

农产品中微量营养素含量下降原因综合分析与应对策略

近年来,我国农产品综合生产能力稳步提高,食物供需基本平衡,居民营养状况明显改善,但仍存在营养不足与营养过剩问题,尤其是因微量元素缺乏导致的“隐性饥饿”及营养性慢性疾病呈高发态势。自20世纪60年代“绿色革命”以来,农作物栽培技术和育种技术的进步使农产品产量增加,而许多研究表明,单位体积农作物产品中部分营养素,尤其是微量营养素含量有下降趋势,对农作物中微量营养素形成了“稀释效应”,导致单位体积营养素含量的下降。本文综述了国内外关于农产品微量营养素含量变化的研究进展,提出深入开展农作物营养品质分析研究、建立对主要农产品微量营养素含量监测体系、从食物生产源头入手提升农作物营养品质,为增进国民营养健康提供优质的食用农产品等政策建议。     

光合作用研究进展:从分子机理到绿色革命

根据国际科学期刊Nature,Science和PhotosynthesisResearch等近年发表的60多篇文献评论了过去5年来光合作用研究领域的研究进展.这篇评论由光合机构的精细结构与光合作用的反应机理、光合作用的调节机制与环境胁迫和光合机理知识的应用与绿色革命三部分组成.第一部分包括天线和反应中心的结构、放氧机理和ATP合成的分子机理;第二部分涉及二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶,光抑制,氧化还原调节和光合作用的高温抑制;第三部分讨论新绿色革命的特点和艰巨性,指出新绿色革命的中心问题是作物光合效率的改善,锐利武器是基因工程,新绿色革命的成功有赖于对光合作用的深入理解和分子生物学家、植物生理学家、生物化学家与农学家们的协同努力.     

长江流域农作物起源及其与生物多样性特征的关联

长江流域的农耕文明是中华文明的重要组成部分。作为世界著名的农作物起源中心之一, 长江流域拥有丰富的生物多样性, 孕育了大量的栽培植物。本文梳理了起源于长江流域的农作物的资料以及新石器时代文化遗址的植物遗存信息; 结合对长江流域的自然环境特征与全新世以来植被变化的总结, 尝试厘清长江流域对植物资源利用的动态变化, 探讨本地栽培植物与生物多样性的关联。结果表明长江流域农耕文明以稻作为最主要的生产方式, 驯化了大量果树与水生蔬菜, 反映出对本地亚热带常绿阔叶林与湿地的依赖与适应。与其他流域相比, 长江流域具有相对优越的生态要素配置, 其驯化作物类型表现出典型的亚热带湿润森林植被区特征。研究长江流域农作物驯化相关的自然与人类因素, 有助于我们更好地把握长江流域农耕文明的起源。本文不但可为长江流域植物遗传资源的保护与开发提供参考, 而且对于推进长江流域的生态文明建设和可持续发展具有指导作用。     

"绿色革命"之父诺曼•博洛格

在第一次"绿色革命"中,国际玉米小麦改良中心做出了突出的贡献,而在这个国际组织中,小麦项目的创始人和领导者是大名鼎鼎的美国小麦育种专家诺曼?博洛格(Norman Borlaug). 诺曼?博洛格于1914年出生在美国艾奥瓦州,是美国著名的农业科学家、植物病理学家、遗传育种学家.他于1944年到达墨西哥从事农业科学研究,...     

“绿色革命”新进展:赤霉素与氮营养双重调控的表观修饰助力水稻高产高效育种

以半矮秆育种为代表的"绿色革命"极大地提高了作物产量,但也带来氮营养利用效率降低的严重问题。"绿色革命"主要基于调控赤霉素的代谢和信号转导而实现。前期的研究发现,赤霉素信号转导关键因子DELLA蛋白通过调控GRF4而负调控氮素的吸收利用,为半矮秆品系氮利用效率低的问题提供了解决方案。最近的一项研究进一步揭示了GA信号途径与氮响应交叉互作的新机制。该研究发现水稻(Oryza sativa) NGR5是氮素调控分蘖数目的一个关键基因,其表达受氮诱导。通过招募PRC2, NGR5对D14和OsSPL14等分蘖抑制基因所在位点进行H3K27me3甲基化修饰,从而抑制其表达。而在半矮秆背景下超表达NGR5可以提高低氮水平下的水稻产量。NGR5同时也被发现为赤霉素受体GID1的一个新靶标,受到其负调控。该研究发现了调控赤霉素信号通路的新机制,并对高产高效的新一代"绿色革命"育种实践具有重要启示。     

Nature|基于BR和GA激素平衡实现半矮秆小麦产量的提升

<正>以半矮秆品种选育和利用为主要特征的“绿色革命”为解决世界粮食问题做出了重要贡献。在小麦中“绿色革命”的诞生在遗传上则主要归功于依赖于赤霉素信号途径的矮秆基因Rht-B1b或Rht-D1b的发现和利用。但后续研究发现,Rht-B1b或Rht-D1b在降低小麦株高的同时,对其粒重和氮素利用效率均具有不同程度的负效应,限制了“绿色革命”之后小麦单产水平的进一步提升。     

植物基因工程的研究及发展趋势(书面)

生物技术是10多年来迅速发展起来的高技术、新技术,具有十分明显的社会效益和经济效益。在所有的生物技术领域中,农业生物技术、特别是有关作物生物技术的研究和发展被认为是最有现实意义的技术之一,将在下一世纪出现的“绿色革命”中发挥巨大的作用。农业生物技术研究的内容有植物基因的操作,植物细胞和植物组织的培养,转基因植物和转基因鱼类、家畜家禽的获得等。农作物生物技术方面主要研究方向是提高蛋白质含量,改良氨基酸组成,提高作物抗逆境、细菌、真菌和病毒病以及抗虫