主要农作物高产高效抗逆的生理基础研究

本项目是通过对我国主要农作物在现有高、中、低产的各个水平上的产量形成生理学研究,建立以最少的资源投入而获得最大增产效益的理论体系,并提出适合我国特点的高产高效抗逆的作物生产和调控原则。主要研究内容如下。 1 提高作物对光、肥、水的利用效率的研究 1.1 作物高产的光合生理基础与提高光合作用效率的研究。其目标在于确定个体与群体光合在产量建成中的作用和地位,寻找进一步挖掘光合潜力、减少已同化的碳量损失的途径。 1.1.1 同一种碳同化类型(C_3或C_4)的不同作物种间、品种间光合速率的差异及其内在原因     

植物叶绿素降解机制研究进展

叶绿素降解与作物产量密切相关,叶绿素降解延迟,能延长作物后期的光合能力,并提高作物产量。近年随着结构生物学、基因组测序和生物信息学的发展,人们已经在植物叶绿素降解机制的研究上取得了一系列进展,特别是对叶绿素降解的主要生化途径——脱镁叶绿酸氧化酶(pheide a oxygenase,Pa O)途径已有深入的了解。主要对近年来叶绿素降解代谢、调控机理、滞绿突变体等三方面的研究进展进行综述,并对未来研究方向进行了展望,旨为作物育种和光高效利用提供理论依据。     

叶片含氮量与光合作用

各种农作物的产品主要由有机物组成,这些有机物的原始来源,是作物绿色组织的光合产物。目前,一般认为作物的光合作用与产量有密切的关系,因而提高作物叶片的光合能力一直是品种改良和高产栽培的一个重要内容。叶片的光合能力是光化学过程、CO_2向固定位置扩散的阻抗和生物合成过程共同作     

论提高光能利用率的途径与种植改革

提高作物光能利用率的潜力很大,其途径不外乎三条,即:提高单位面积的光合效率,增加光合面积,加长光合时间。此外,作物的经济产量还要决定于光合产物在植物中的转移分配与贮藏能力(库);除了作物本身遗传特性外,这种转移分配与贮藏能力(库)的大小在很大程度上也受制于上述的光能利用率的三个要素及其环境条件。许多世纪以来,人们曾设想通过提高单位叶面积的光合速率来增加产量。事实证明,     

分层供水施磷对春小麦光合性能、同化产物流向和水分利用效率的影响

利用自制的植物生长装置研究了春小麦在不同土壤湿度和不同部位施用磷素的组合方式对作物光合、同化物分配和水分利用的影响,结果表明：在上干下湿的水分条件下,表层施磷处理其光合速率曲线呈单峰型,而整体湿润条件下不管磷的施用部位如何,其光合速率曲线呈双峰型;表层施磷可以提高作物的净光合速率１１．１８％～１５．５９％;不同的水分处理表层施磷增加光合有效叶面积１７．３６％～３２．９４％;水分利用效率（ＷＵＥ）提高２．３７％～１９．１３％;而且能显著地增加繁殖分配比例,协调根冠生长,增加籽粒产量,这对作物稳产高产有一定的积极作用。     

光合速率,光合效率与作物产量

简要论述了光合速率,光合效率与作物产量的关系及光合效率研究的重要性,预计到２０３０年,要满足我国１６亿人口的需求,粮食单产必须比现在增加５０％左右,为此,要充分挖掘作物的生产潜力,不断选育光合效率更高,产量更高的作物新品种,这需要作物光合效率调节控制理论研究上的突破,深入研究作物光合人用过程中光能转换和利用及耗散的分子机理与调控规律,确定光合效率改善的主要限制位点与相应对策,就可为通过其因工程定向     

基于产量效应的间作紫花苜蓿/禾本科牧草光能利用特征

为探究紫花苜蓿/禾本科牧草间作下光能利用特性、光能利用诸因素的产量效应及其调控机理,通过2017—2019年3年田间试验,以紫花苜蓿、饲用小黑麦(C3植物)、饲用玉米(C4植物)3种单作模式为对照,研究了紫花苜蓿/小黑麦和紫花苜蓿/玉米两种间作模式下的产量效应、光能利用各因子对产量形成的影响、光能利用特征差异及机理。结果表明: 两种间作模式的土地当量比均大于1,表明两种间作模式的土地利用率都高于单作,均有高于单作的产量效益,且增产潜力较大的是紫花苜蓿/小黑麦间作模式。光能利用各因子对产量的贡献依次是: 叶面积指数(1.531)＞净光合速率(0.882)＞胞间CO₂浓度(0.282)＞蒸腾速率(-0.229)＞冠层开度(-0.291)＞光合有效辐射截获率(-0.681)＞气孔导度(-0.751)。其中,叶面积指数不仅是表征光合能力的重要指标之一,更是以收获营养体为目标的牧草作物产量的重要构成因子,光合特性诸因素中净光合速率是影响产量的主要因子。与单作相比,间作下紫花苜蓿、小黑麦、玉米的净光合速率均存在差异,且表现为相同的规律。间作下净光合速率提高的主要途径为: 小黑麦和玉米通过增强CO₂的羧化固定能力,提高对强光的利用能力,从而提高净光合速率,促进产量增加;而紫花苜蓿则是通过提高功能叶的叶绿素b含量,改变叶绿素构成,增强对光能的收集和传递,从而提高净光合速率,促进其在弱光下光合能力的提高和正常生长。     

小麦旗叶发育过程中光合效率的变化

作物的产量基本上取决于光合机构的大小和效率（Ｇａｒｄｎｅｒ等１９８５）。要不断提高作物的单位面积产量,除了尽可能满足水、肥供应以获得足够大的光合机构从而接受足够多的光能外,还必须提高叶片的光合效率。这是增加作物产量的一条必由之路。因此,很有必要深入开展光合效率调节控制机理的研究。关于叶片生长发育期间光合速率与叶片结构的变化,已经有大量的研究报告,并且有全面的综合评述（ˇＣａｔｓｋｙ和ˇＳｅｓｔàｋ１９９７）。然而,关于叶片生长发育期间光合效率特别是荧光参数如何变化的报告却很少。虽然ˇＣａｔｓｋｙ…     

设施作物响应UV-B辐射的研究进展

基于生态学和能量角度,早期对增强UV-B辐射影响植物生长发育及光合能力的报道多为负面性报道,例如,损伤DNA、改变蛋白质结构;增加活性氧及细胞膜透性;破坏光合作用;使植株矮化、株型缩小,抑制生长等。然而,UV-B并不是只对植物有不利影响,特别是在设施内UV-B不足或缺乏的情况下,适量补充反而有利于作物体内修复机制的激活,表现出对生长、产量和品质的正向调控。本文综述了设施栽培作物的信号转导、次生代谢物质、光合能力、生长发育、果实品质及产量等响应UV-B的研究进展,以期为设施栽培生产中UV-B的合理利用提供参考。     

中国作物生理第八次学术研讨会预备通知

由中国作物学会栽培研究委员会主办、四川农业大学承办的中国作物生理第八次学术研讨会拟定于2005年8月在四川雅安召开。会议的主题是“食物安全——作物生理学面临的机遇和挑战”。会议将总结和交流作物生理研究领域的新成果、新思路、新技术和新方法,讨论植物生理学与食物安全及农业可持续发展以及作物生理学发展新方向。会议研讨涵盖大田作物、设施栽培作物、野生食用植物及其它用途的栽培植物,主要内容包括:(1)轻简栽培的作物生理研究新成果、新进展;(2)作物品质产量生理研究进展;(3)作物生理育种研究新进展、新动向;(4)作物抗性(抗寒、…     

不同年代冬小麦品种旗叶光合特性和产量的演变特征

选用20世纪50年代的望水白（WSB）和碧玛1号(BM1)、70年代的郑引1号(ZY1)和扬麦1号(Y1)及90年代的豫麦34(Y34)和宁麦9号(N9)冬小麦品种为材料,采用大田试验研究了小麦旗叶光合特性和籽粒产量的演变特征.结果表明：与其他年代品种相比,90年代品种灌浆期旗叶具有较高的叶绿素含量、净光合速率（P_n）、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m) 和实际光量子效率（Φ_PSⅡ）,以及较高的光化学淬灭(q_P)和非光化学淬灭(q_N),并且其光合叶面积功能期长,衰老较慢.90年代品种收获指数高于50和70年代品种,平均群体产量分别比50和70年代品种提高了25.90%和11.29%.因此,在小麦品种改良过程中,花后光合能力的提高及光合持续期的延长是小麦产量增长的重要生理基础.     

非充分灌溉及其生理基础

介绍了非充分灌溉的概念及内涵,主要阐述了在非充分灌溉条件下,作物体内产生的适应性生理反应,经非充分灌溉及轻度干旱处理,作物气孔阻力增加,蒸腾失水减少,作物水分散失对气孔开度的依赖性大于光合对其的依赖性。可通过气孔调节作物光合与水分的关系,最终提高作物的水分利用效率;有限度的水分亏缺,有利于同化物向籽粒调运,利用^14CO2标记研究表明,生长后期水分亏缺下,小麦体内存在对花前营养器官“临时库”同化物的再动员和对产量的补偿机制;适度水分亏缺促进了小麦等作物初生根的生长发育,增加深层土壤中的根系与根系活性,防止后期根系早衰。总之,在非充分灌溉条件下,作物能够在营养生长,物质运输和产量形成等方面产生有效的补偿机制,可作为非充分灌溉的重要理论基础。     

植物高光效基因工程育种

C₄植物所具有的C₄光合途径赋予其较高的光合作用效率,而一些主要的农作物如水稻、小麦、大豆等均为C₃作物,光合效率低下。随着生物技术的发展,通过基因工程手段利用C₄光合特性来改善C₃植物的光合效率进而提高其生物产量逐渐成为植物高光效育种的一个研究热点。综述了目前这一领域的研究进展及存在问题,预测了这一领域的发展前景。     

在分组会上宣读和送交会议交流的论文目录

作物光合与相关性状两个不同光合效率的水稻品种的叶片形态解剖结构的比较吕荣章等(华南农学院) 水稻品种光的合速率及其相关性状胡延玉(四川农学院) 不同株型水稻光合特性的研究刘贞琦(贵州农学院) 水稻分蘖期的碳氮代谢与分藻形成的关系水稻成熟期叶片氮素变化动态及其与光合能力和经济产量的关系     

回忆我们的父亲——殷宏章先生

殷宏章先生是我国著名的植物生理学家,光合作用研究的先驱,在植物生物化学、光合作用和生长发育等领域取得过重要的研究成果。殷先生很早便开始研究生长素与植物运动机理的联系,用自己发明的一种组织化学方法,阐明了磷酸化酶与植物中淀粉合成的关系。20世纪50年代,殷先生参与组建我国第一个光合作用研究室,致力于光合磷酸化、物质转化、群体生理等方面的研究,为中国植物生理学的发展做出了重要贡献。     

玉米-花生间作对作物产量和光合作用光响应的影响

研究了玉米-花生间作对玉米、花生经济产量及功能叶片光合作用光响应的影响.结果表明：间作体系总体表现出明显的产量优势,2004和2005年分别为2 896和2 894 kg·hm^-2,土地利用率提高了14%～17%;玉米-花生间作提高了玉米功能叶片的光饱和点、光补偿点和强光时的光合速率,降低了花生功能叶片的光补偿点和光饱和点,但提高了花生表观量子效率和弱光时的光合速率.表明间作提高了玉米对强光和花生对弱光的利用能力,从而使间作体系表现出明显的产量优势.     

大气气溶胶增加对作物的影响研究进展

大气气溶胶是指悬浮在大气中的固态和液态颗粒物总称。近年来空气污染带来了一些区域大气气溶胶浓度上升明显,一定程度上对作物生长环境带来影响。国内外关于大气气溶胶增加可能对作物产生的影响表现在:(1)大气气溶胶增加会导致直接辐射减少,而散射辐射可能会有一定程度增加;散射辐射增加有利于一些作物整个冠层光合能力的提高。(2)大气气溶胶带来辐射的改变也会影响近地面小气候环境,尤其是大气昼夜温度变化,从而影响作物干物质积累;而辐射与温度的改变同时也会影响农田蒸散和最终水分利用效率。(3)大气气溶胶形成的干沉降会停留在叶片表面,减少光合有效辐射到达叶片的量,同时对作物叶片结构和功能产生直接影响。在总结国内外研究进展基础上,提出未来关于大气气溶胶增加对作物影响需要进一步明确大气气溶胶带来的作物生长环境改变对作物碳同化、积累和消耗的影响以及直接和散射辐射比例改变如何影响作物光合和蒸腾的相互关系,通过全面系统的研究大气气溶胶对作物产量形成的影响机制,提出有针对性的田间应对技术。     

小麦叶型遗传的初步研究

引言 近代作物育种学从群体光能利用的观点出发,研究作物的各个性状在产量形成过程中的生理作用,考虑有关性状的改良问题,从而引进了“生理育种”的新概念。在这个观点指导下,许多研究者从生理学的角度,阐明了叶片的不同形态在提高光能利用率上的作用,证明了在高产栽培条件下,直立的叶片比平伸的叶片更为有利。这样,在小麦高产育种中叶片形态成了育种目标之一。但是,迄今为止,关于叶型遗     

光电叶面积测定仪

叶子是作物进行光合作用的主要器官。过去,作物的叶子在产量形成中的作用,以及作物的光合生产率的问题,一般只为植物生理学家所注意。自从农作物群体概念提出以后,这方面的研究才被作物栽培和遗传选种等学科的科学工作者所重视。作物栽培上以叶面积系数及其变化作为衡量作物群体是否合理的重要指标之一;选种家则开始注意从叶面积的大小、叶子和茎秆间的角度,以及叶片的排列方式等性状来选育适合于密植的高产品种;不少试验研究已经深入到从     

番茄种子播种前的处理是提高其抗旱性及产量的方法

提高榖类作物、蔬菜作物、果树作物及工艺作物的产量是农业中最迫切的问题。在蔬菜作物中番茄属于首要作物之一。在达格斯坦地区,番茄和所有受灌溉的作物一样,由于从土壤中吸水和蒸腾作用失水之间不平衡的结果,在灌溉间期感到水分十分显明地不足,这种不平衡的现象决定於引起植物过度失水的空气高温和旱风。因此,在达格斯坦地区除了灌溉以外,必须运用提高农作物抗旱性的农业生理学方法。为了提高番茄的抗旱性,我们曾运用了金杰里