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。     

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...     

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...     

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.     

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...     

生物信息流的人工操纵——作物病虫害导向性防控的新科学

正农业是人类最伟大的创造发明之一.依靠不断创新与革命的农业技术,人类逐步摆脱了食物匮乏对人口数量的限制,并且得以在物质丰富的基础上建立起了地球文明.特别是自20世纪绿色革命时代以来,以化肥、除草剂、杀菌剂、杀虫剂、抗生素和植物生长促进剂为代表的现代农业技术大幅提高了世界粮食的生产效率,为新技术革命和信息时代的到来创造了先决条件.然而,这些生产技术应用的同时也带来了显著的副作用:     

我国微生物肥料的研究进展及发展趋势

面对世界范围内“第二次绿色革命”、“持续性农业”日益强烈的趋势,中国农业如何避免重蹈发达国家“先污染、破坏,后治理”的复辙,是摆在我们面前的严峻课题,而微生物肥料由于具有肥效高、本身无毒无害、不污染环境且成本低、可节约能源等特点,它的大面积推广和应用,将是解决上述问题的有效措施之一。     

常规方法育出了超级玉米

30年前的“绿色革命”,采用精心设计的杂交育种,曾培育出“奇迹稻”、“超级小麦”,为缓解发展中国家的粮食危机,作出过重大贡献。玉米也是拉美、非洲许多国家种植的主要粮食作物,但是热带地区的过酸土壤和干旱,却使玉米的产量无法保证。例如,1933年干旱袭击非洲和美洲,世界玉米产量减产15％,仅非洲就少收了2000余万吨。因而,培育耐酸性土、抗旱的玉米,一直是农学家追求的目标。     

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...     

“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。     

水稻籼粳亚种杂交“花时不遇”研究取得新突破——水稻花时调控基因DFOT1的克隆与利用

<正>自第二次绿色革命以来,随着杂种优势理论的不断完善和杂交水稻持续的推广利用,我国杂交水稻已占水稻总种植面积的50%以上,占水稻总产的60%以上.杂交水稻为解决我国粮食安全问题作出了巨大贡献[1].目前我国杂交稻主要是籼稻亚种内籼籼交品种(组合)为主,但同一亚种内遗传多样性不足,严重限制了杂交水稻产业的拓展空间和粮食总产突破.     

分子模块设计育种引领未来育种科技新方向—中国科学院战略性先导科技专项“分子模块设计育种创新体系”简介

<正>育种技术经历了以20世纪30年代杂交玉米(Zea mays)、60年代矮秆水稻(Oryza sativa)和小麦(Triticum aestivum)的绿色革命、80年代转基因抗虫棉(Gossypium hirsutum)等重大科技成果为代表的传统育种、遗传育种和分子育种的3次变革,每一次变革都为解决粮食短缺问题和促进育种科技跨越发展做出了巨大贡献.然而这些科技成果的取得仍难以满足人类对粮食日益增长的需求,据联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)预测,2050年粮食需求将会翻番,这就需要作物产量保持年增长2.4%以上,因此迫切     

除草剂与抗除草剂作物

从本世纪40年代发展用2,4-D作除草剂以来,使世界农业传统的耕作制度发生了根本的变革。杂草及其防除科学走在“绿色革命”的最前沿。50年来,化学除草剂的发展为世界农业收成作出了重要贡献。除草剂在农药中所占的比重也越     

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.     

“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。     

中国农业生物技术发展概况

当前在世界范围内由于人口的迅速增长导致的粮食危机正日益为各国科学家和政治家所关注。中国既是一个人口大国、也是个农业大国。半个世纪以来,特别是近十年来,在坚持四项基本原则和改革开放的方针指引下,我们以占世界7％的耕地养活了占世界近22％的人口,基本解决了温饱问题,并且提供了较充足的工业原料,取得了瞩目的成就。1984年后,虽然粮食产量出现了徘徊形势,但1989年,粮食产量有较大回升,达到了40475万吨,超过了1984     

试论绿色能源遗传工程

地球表面的耕地面积是个常数,粮食增产的幅度是个有限数;然而,世界上人口增长的幅度,则可以说是个无限数。因此,如何能使粮食增长的幅度与人口增长的幅度相适应,甚至超过之,这是一个在人类生活实践中的重大问题,必须寻找一个有效的途途来解决。 我国的幅员广大,比美国还要大一些;然而,由于我国的山地较多,故实际的耕地     

植物基因工程

一、前言 过去五十年,由于农业机械化、农业化学的发展和植物育种的结果,使世界粮食产量提高一倍。下一个五十年,即使提高化肥、农药用量,能否翻一翻就成为问题,而且土肥盐碱化、表士流失、农业成本提高。发展中国家仍在贫脊的土地上为粮食丰产奋斗。据推测,未来四十年,世界粮产必须翻一翻才能满足需要。为此,需要新的技术,培育新品种,才能适应新环境。     

全球作物转基因育种研发动态

由于世界人口的持续增长以及社会经济的快速发展,全球粮食生产正面临着严峻挑战。同时资源严重短缺、生态环境恶化也正威胁着粮食生产的可持续发展,粮食安全及其可持续发展问题成为全世界关注的焦点。目前,增加世界粮食产量最有希望的技术战略就是联合传统作物育种技术（改良种质）和新型转基因技术（获得新型性状）。通过这种联合技术培育高产、优质、     

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...