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     

H_2S信号在植物抵御重金属胁迫过程中的作用

工业"三废"的无节制排放、污水灌溉以及农药化肥等的不合理使用导致土壤重金属含量急剧增加,耕地重金属污染日益严重。研究表明,气体信号分子硫化氢(hydrogen sulfide,H_2S)能够抑制重金属的吸收和转运,减少重金属离子在植物地上部分的积累,提高植物对重金属胁迫的抗性。该文综述了H_2S在植物抵御重金属胁迫过程中参与调控的生理过程及其作用的信号机制,为培育高产安全的作物品种提供一些新思路,也为最大程度地降低重金属污染对我国农业生产造成的损失提供科学依据。     

矮化育种,中国不曾缺席

在第一次"绿色革命"中,人们针对农作物品种的改良取得了巨大的成功,极大地促进了农作物的增产.全世界都知道这场举世闻名的"绿色革命"是由国际玉米小麦改良中心和国际水稻研究所主导和发起的,在墨西哥、印度、巴基斯坦等多个国家和地区首先推行的.但是,可能有很多人并不知道,作为有着悠久农耕历史和灿烂农耕文化的农业大国,中国也参与...     

"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...     

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...     

中国水稻遗传育种历程与展望

我国的水稻育种经历了矮化育种、杂种优势利用和绿色超级稻培育3次飞跃,其间伴随矮化育种(第一次绿色革命)、三系杂交稻培育、二系杂交稻培育、亚种间杂种优势利用、理想株型育种和绿色超级稻培育等6个重要历程。育种目标从唯产量是举到高抗、优质和高产并重,育种理念从高产优质逐步提升为“少投入,多产出,保护环境”。水稻功能基因组研究为第二次绿色革命准备了大量的有重要利用价值的基因,水稻育种正迈向设计育种的新时代。基因组选择技术和转基因技术将为培育“少打农药,少施化肥,节水抗旱,优质高产” 绿色超级稻保驾护航。本文对我国水稻遗传育种的发展历程进行了概括,指出了各种育种方法和育种技术的优缺点,系统介绍了水稻细胞质雄性不育和光温敏雄性核不育以及籼粳杂种不育的分子机制的研究进展,综述了水稻株型、穗型、粒形和养分高效利用相关的重要功能基因,阐明了产量与开花期联动的关系,凸显了我国水稻基础研究在国际上的重要地位。特别指出,近年来,我国水稻生产方式发生了或正在发生巨大变革,育种理念也要与时俱进。未来,杂交育种技术要与现代育种技术紧密结合,选育水稻品种不仅要满足市场需求,而且更要具备绿色健康的特点,同时还要适应新耕作制度和新耕作方法。     

节水抗旱稻的培育与应用

节水抗旱稻是指结合了水稻的高产优质和旱稻的节水抗旱特性的新的栽培稻品种类型。不同的遗传资源在不同的抗旱性上表现优势,培育节水抗旱稻要充分注意整合避旱性、耐旱性和水分利用效率。长期的育种实践和组学研究表明,水旱稻配组结合大田强胁迫鉴定和选择是培育节水抗旱稻的有效途径。目前,旱优73、沪旱61等不同类型的节水抗旱稻新品种在生产上推广应用展示了广阔的前景,既可在中低产田中实现旱种旱管、增产稳产,又可在高产田节水栽培、少施化肥农药,大幅度减少面源污染。     

"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...     

"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...     

春小麦高产施肥技术初步研究

1.在我省川水地区,土壤肥力中偏低的条件下,选用半矮秆分蘖力强的小麦品种,每亩播量35万粒,保苗25—30万,优质有机肥料5000斤、纯 N 25—30斤,P_2O_5 12—16斤,结合良好的栽培措施,就能满足千斤以上小麦对氮、磷肥料的要求。在此生产水平条件下,过多施用氮磷化肥无明显增产效果。2.每亩氮素用量20斤的处理,氮、磷比以1:1的较好;氮素用量30斤的处理,氮、磷比以1:0.5的较好。3.土壤中有效磷含量在20ppm 以上时,要获得小麦高产,施用磷肥,增产效果仍很显著。4.由于土壤中全钾和速效性钾都很丰富,在千斤高产条件下,仍能满足小麦需要,不再需要施用钾素化肥。     

纪念诺贝尔和平奖获得者NORMAN BORLAUG博士

绿色革命之父、诺贝尔和平奖得主、发展中国家小农户及资源匮乏农民的捍卫者、世界粮食奖创立者Norman Borlaug博士于2009年9月12日逝世,享年95岁.Norman Borlaug博士1914年出生于美国,一生都在致力于抗击贫困和饥饿,他开发了高产抗病半矮生小麦品种,并强烈支持转基因作物的应用.     

基于水足迹的作物生产生态效率评价——以陕西省为例

传统生产函数很少考虑农业生产中自然资源的要素功能,也无法表达化肥、农药的使用对环境产生的损害。研究将绿水、蓝水和灰水足迹,分别代表降水资源、灌溉水资源和作物生产的环境影响,引入农业生产函数,采用随机前沿方法测算陕西省作物生产生态效率,并分析其影响因素。结果表明：1）1985-2018年间陕西省作物生产总水足迹呈上升趋势,作物生产单位面积用水强度不断增强。单位面积水足迹及蓝、绿、灰水占比与气候、种植结构,灌溉条件和农业污染相关。2）研究期内,陕西省作物生产生态效率以2003年为分界点呈现先降后升趋势,陕西省作物生产生态效率的U型波动对应政府对耕地资源保护和农业污染管控政策变化。3）作物生产生态效率低下的区域集中在生产落后的农业区和农业条件差的工业区,农业耕地质量差,灌溉条件匮乏,低效率（产值角度）的灌溉和化肥农药施用以及落后农业生产方式是导致作物生产生态效率低下的主要原因。4）研究期内,陕西省作物生产经历了从规模报酬递增,到规模报酬递减2个阶段,与耕地面积的变化基本对应。短期内,考虑各投入要素的产出弹性调整种植结构和化肥农药施用量是提高作物生产生态效率的有效措施,而促进农业产业升级和技术革新是推动作物生产生态效率提升的根本路径。     

中国主要农产品虚拟要素贸易网络结构特征分析

据虚拟水概念定义虚拟要素,并将其划分为虚拟资源要素和虚拟生态要素两类,选取虚拟资源要素中的耕地要素和虚拟生态要素中的化肥/农药要素为研究对象,定量分析2002—2016年以粮食贸易为载体的虚拟耕地、虚拟化肥/农药要素的贸易量,构建虚拟要素贸易网络,通过复杂网络的研究方法,结果表明:2002—2016年我国主要农产品虚拟耕地、化肥/农药要素的贸易总量呈下降趋势,降幅分别约25.51%、8.01%;虚拟耕地要素网络节点入度较大的为长江中下游、华南、西南地区,出度较大的为黄淮海和东北地区,虚拟化肥/农药要素网络与之相反;地区间节点强度的差异性大,虚拟耕地要素差值最大可达1459.56万hm²,虚拟化肥/农药要素达61.38万t;二者网络节点度和强度的累积分布均符合幂律分布规律,其尾部的"重尾"现象揭示了节点度和强度的高可变性以及网络结构的脆弱性;虚拟耕地要素的输入区网络同配,输出区网络异配,揭示了地区间耕地要素的流动既呈集聚又有分散的态势,虚拟化肥/农药要素网络节点相关性皆为减函数,网络异配,揭示了虚拟化肥/农药要素在八大区域间联通的状况。网络结构特征分析为研究网络抗毁...     

化肥减量配施中药源植物生长调节剂对当归质量和根际土壤细菌群落的影响

为实现当归种植中"化肥农药减量增效"的绿色发展目标,探讨化肥减量配施一种中药源植物生长调节剂对当归质量和根际土壤细菌群落的影响,为该中药源调节剂改善当归质量的机理提供科学依据.以当归为研究对象,设置常规量化肥(CK)、中药源调节剂配施化肥(T1)、中药源调节剂配施80％化肥(T2)、中药源调节剂配施60％化肥(T3)4...     

不同小麦品种吸收利用氮素效率的差异及有关机理研究 Ⅰ.吸收和利用效率对产量的影响

用盆栽试验研究了１２个冬小麦品种（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）在低、高氮条件下的籽粒产量差异,及吸收和利用氮素的效率对其影响。结果证明在低氮处理中吸收效率和利用效率（ＵｔＥＧ）的共同影响导致了产量差异,但利用效率的影响更大;高氮处理则主要是吸收效率的影响,利用效率的影响较小。研究还发现能高效吸收或利用氮素的品种多为矮秆品种,因此高产品种多为矮秆。在低氮处理中的高产品种具有高效吸收或高效利用的特点;高氮处理中的高产品种主要具有高效吸收的特点,利用效率并不高。在所有品种中,只有低氮条件下的太核５０２５兼具高效吸收和高效利用的优点,说明多数品种的吸收、利用效率有待提高,以充分发挥氮肥的增产效果,达到少施氮肥多增产和保护环境的目的     

一个值得深入研究的小麦种质资源—农林10号

改良日本小麦品种农林10号的衍生品种小罂粟(农林89号)获得成功,抗旱高产育种取得重大突破。鲁麦13号率先在非灌溉条件下创造了9244.5 kg/hm2的高产纪录;鲁麦14号则成为20世纪90年代初期黄淮冬麦区栽培面积最大的品种。该品种不仅高产、多抗、广适,而且还是很好的农艺亲本被育种家广泛利用,已选育出49个新品种,成为黄淮冬麦区新一轮主栽品种,创造了巨大的经济效益和社会效益。充分显示出种质资源的创新在育种和保障国家粮食安全中的地位与作用。本文还就品种资源的研究和利用进行了讨论。     

植物耐重金属机理研究进展

由于工业“三废”和机动车尾气的排放、污水灌溉及农药、除草剂和化肥的使用,严重地污染了土壤、水质和大气,其中土壤中的重金属（Ｈｇ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｃｕ和Ａｌ）污染更为严重［１］。重金属在植物根、茎、叶及籽粒中的大量累积,不仅严重地影响植物的生长和发育［１～...     

汞胁迫对植物细胞结构与功能的影响

由于工业“三废”和机动车尾气的大量排放、污水灌溉以及农药、除草剂和化肥的广泛使用,严重地污染了土壤、水质和大气,其中土壤中的重金属（Hg、Cd、As、Cu和Al）污染更为严重。这些重金属都会被生活在这种环境中的各种植物吸收。然后大量积累在它们的根、茎和叶中,对植物造成严重危害。     

基于果品质量安全的林业果树种植技术探讨

随着人们生活水平的提高,人们对于果品质量的要求也越来越高。果品的安全质量也影响着人们的生活质量,而且,近年来由于"绿色食品"概念的推广,虽然农药与化肥会促进果树的生长,能够使果品避免虫害,但是果品中的残留农药会危害人们的身体健康,甚至会使人们中毒,所以,现代人一般都不喜欢使用过农药化肥的果蔬。此外,现在我国的环境污染状况日益加剧,也一定程度的给果品造成了污染,这些问题都必须得到妥善处理。     

三峡库区蓄水前后农田生态系统服务与环境压力分析

农田生态系统是人类赖以生存的基础,重大工程影响下农田生态系统服务的响应与反馈对指导工程影响区的社会经济发展具有重要意义。基于三峡工程蓄水前后(2002,2011)的农业生产数据,评估了库区农田生态系统服务价值,并对其在蓄水前后的变化特征与环境压力进行了分析。结果表明:(1)三峡库区蓄水后,农田生态系统各项服务价值均增加,总价值增加了16.81%,增加部分主要为产品供给、休闲旅游和气体调节,相对于生产功能与生活功能,生态功能价值增加幅度较小;(2)总价值的变化是自然与包括三峡工程在内的人类活动综合影响的结果,其增加原因主要与常用耕地面积增加、种植结构调整、化肥农药施用强度增加,以及休闲旅游发展和科研投入加大有关,部分区县,尤其是常用耕地面积下降的区县,种植结构调整、化肥农药施用强度的增加起主导作用,按1990年不变价计算,库区蓄水淹没耕地损失的农田生态系统服务价值约为4.24亿元/a,其中产品供给价值1.37亿元/a;(3)化肥农药施用强度增加,化肥施用增产效益下降,是维持与提高库区农田生态系统产品供给服务所带来的环境压力,而农田生态系统服务除受到化肥农药施用强度增加对其自身的抑制外,还受到总人口增加与农业人口减少、耕地资源逐年减少和蓄水淹没高质量耕地的制约。