植物抗细菌性病基因工程的展望

人类的生存依赖于粮食.到2000年,人类对粮食的需求如果仅保持现有的水平,粮食产量也需增长40%.利用现有的农作物品种,即使大量开发农田,更好地改进农业生产技术,世界粮食的增长也很难达到如此的水平,而如果对农作物品种进行改良,培育出抗逆境能力强,营养丰富产量高的农作物品种,世界粮食产量将大幅度增长.从传统的育种技术看,通过有性杂交,选育出一代具稳定特性的可推广的品种至少要10年时间,而最大的限制是有性     

水稻野败型细胞质雄性不育的发现利用与分子机理

野败型细胞质雄性不育(CMS-WA)野生稻的发现和研究利用是实现杂交水稻"三系"配套育种和杂种优势利用的关键,也是人类挖掘和利用野生物种资源服务于农业生产的成功典范,对粮食安全发挥了重要的作用.本文回顾了野败型细胞质雄性不育野生稻的发现以及遗传育种研究和利用的历程,重点介绍野败型细胞质雄性不育性及其恢复性的分子机理和起源进化研究的最新进展.1970年,袁隆平团队在海南发现了细胞质雄性不育野生稻.随后我国许多遗传育种学家利用该材料为不育细胞质供体,于20世纪70年代初育成了野败型细胞质雄性不育系,完成了基于"三系"配套的杂交稻育种体系,实现了杂交稻大规模商业化应用,获得了显著的增产效果.经过长期的研究,我国科学家成功克隆了野败型细胞质雄性不育基因WA352和恢复基因Rf4,阐明了WA352复杂的起源进化机制.研究揭示了WA352蛋白通过与核基因表达的线粒体定位蛋白COX11相互作用,诱导花药绒毡层异常降解和花粉不育,RF4通过降低WA352转录本水平恢复育性,阐明了植物CMS/Rf系统不同层次的核质互作控制雄性不育发生和育性恢复的分子作用机理.本文还探讨了今后杂交稻育种发展的重点和方向.     

稻田中N~(15)标记硫酸铵的氮素平衡的研究初报

随着农业生产的发展,氮肥施用量迅速增加.研究氮肥施人土壤后的氮素平衡状况,对于了解氮肥的增产效果,提高氮肥的利用率,和环境保护等来说,都是极为重要的.氮肥施人土壤后,一部分被作物吸收,一部分残留在土壤中,一部分则通过不同途径而损失.气候、土壤、耕作和栽培技术,以及氮肥的种类、施用时期和施用方法等因素,都对氮肥的氮素平衡状况产生显著的影响.因此,这三部分氮素占施入氮素总量的比例也     

2000年的美国农业

再过十五年,人类将进入21世纪。到那时,美国的农业会是什么样? 在种植的作物方面是不会有多大变化的。但随着电脑应用、遗传改良、生长调节剂和农田灌溉诸方面技术的进展,美国的农业生产力将会有巨大的发展。依阿华州大学最近的研究表明,过去的50年中,通过遗传改良已经使农作物的产量每年每英亩提高了1.4蒲式耳。并且可以相信今后至少仍能保持这样的递增速度,尤其是在遗传工程和作物育种技术的综合影响下,     

转基因水稻研究的回顾与展望

水稻作为世界上超过一半人口的主食, 是最重要的粮食作物之一. 在过去的半个多世纪里, 水稻育种取得了巨大的成功. 水稻的单位产量实现了翻番, 部分地方甚至提高至3倍, 这为保障世界粮食安全作出了巨大的贡献. 但近十几年来水稻的产量停滞不前, 这一方面是由于在育种技术上没有新的突破以及遗传多样性在栽培品种中的逐步变窄, 另一方面也是因为频繁发生的病虫害以及旱灾等自然灾害使得水稻生产损失惨重. 然而, 世界人口的持续增长以及社会经济的快速发展导致对粮食的需求不断增加. 针对这些问题, 我国学者提出了培育绿色超级稻的设想, 围绕水稻抗病虫、抗旱、营养高效利用、优质、高产等五大重要性状, 对水稻品种进行全面改良以实现农业的可持续发展. 而转基因技术作为一种新兴的育种手段, 在实现绿色超级稻目标上将发挥重要作用. 水稻的转基因研究始于20世纪80年代末期, 迄今已有大量的转基因水稻研究被报道, 其中大部分的研究内容与绿色超级稻所要实现的目标一致. 本文首先回顾水稻遗传转化技术的发展, 再以抗病虫、抗旱、营养高效利用、优质、高产、外加抗除草剂等几大主要性状为主线对转基因水稻取得的主要研究成果进行逐一阐述, 最后对转基因水稻的发展进行展望.     

杂交稻与绿色超级稻

水稻是我国乃至世界上最重要的粮食作物之一.水稻增产对保障粮食安全和人民生活水平具有极其重要的作用.近60年来,我国水稻育种目标和技术的发展,特别是重要基因的发现以及杂种优势技术的创新与利用,极大地提高了水稻的产量水平,影响着水稻的生产方式.当前,农业生产与资源环境的矛盾日益突出,超高产的育种目标和生产方式需要改变.培育和大面积应用抗病虫、肥水高效吸收利用、抗旱性和抗逆性的绿色超级稻,成为水稻育种与利用的新方向.绿色超级稻的构想与实践对作物育种目标、作物生产方式以及农业可持续发展已经产生重大影响.本文简要介绍我国杂交稻的发展以及绿色超级稻的研究现状.     

除草剂、农药、化肥对黑斑蛙胚胎发育的影响

农业防治害虫大量使用剧毒化学农药,有其作用快、效果好、使用方便等优点,尤其对爆发性虫害,效果更为显著。但若长期使用或使用不当,害虫的抗药性会逐年增强,农药的施用量也不断增加,同时,为了提高农作物产量,还需施用大量的化肥,这给人畜以及农田的生物带来了很大的毒害作用。本文就农药、化肥对农田中的蛙类胚胎发育及存活的影响进行了初步的研究和探讨。     

绿色肥料产业体系构建及其科学问题

20世纪60~70年代的第1次绿色革命是以集约化、高投入、高产出来实现粮食作物高产,它是一种视觉感上的绿色.化学肥料的大量投入,必然伴随化学农药的大量施用,大规模的集约化的农耕系统,破坏了土壤结构,是一种不可持续的农业发展模式.面对当前粮食安全和资源环境的双重压力,我国现代农业发展必须同时实现作物高产、资源高效和环境保护,我国的肥料发展应以提高肥料利用率为核心,实施"以质量替代数量"的发展战略.为此,必须创新绿色肥料生态工艺,改善农业生态环境.本文回顾了第1次绿色革命的贡献与不足,论证了作为环境标识的维持生态平衡、保护环境与人类健康的"绿色化"意义上的绿色肥料,为使我国肥料农用总量及对环境的污染强度尽快跨过顶峰,并迅速减量,必须建立绿色肥料保障系统:不单纯要生产绿色肥料,还必须从"绿色化肥原料"、"绿色生产工艺"、"绿色肥料的性能或特征"等多方面构建肥料保障体系.指出绿色肥料产业体系应包括利用简单技术来为广大小农场(家庭农场)提供绿色肥料,介绍了与治污相结合的,利用工农业废弃物有限降解制备小分子碳肥的"深绿色技术";低能耗、低排放、零排放生产缓释肥料的生态工艺;符合绿色化学遵循的"原子经济学"原则,利用中、低品位磷矿,不排出磷石膏的脲硫酸分解磷矿生产中浓度、多营养功能性复合肥料产品.指出应关注磷资源的可持续利用,低品位磷矿活化及高效利用工艺及其机理研究;以熵增最小、能耗最低、对环境排放量最少的生态肥料工艺创立我国磷肥产业新体系.     

新时期我国国民营养与粮食安全

粮食安全是关乎国家长治久安和国计民生的重大战略性、科学性和综合性问题.随着我国经济社会和现代化建设进入新的历史时期,粮食安全在粮食生产、流通和消费等方面面临新的挑战与风险.如何消除这些挑战和风险,实现合理有序的粮食生产和消费,是当前及今后一定时期保障国民营养和粮食安全的关键.本文从粮食供需的各个方面出发,梳理当前国民营养和粮食需求与供给方面的主要变化,同时剖析农业资源环境压力与风险及其与粮食安全的关联,并提出综合性战略与政策建议.作者认为,在乡村振兴和我国实现社会主义现代化的大的时代背景下,我国农业发展正处于"提质增效"的新的历史时期,国民营养与粮食安全仍然是我国"三农问题"的重中之重.粮食生产有关政策需要同我国城市化进程、老龄化社会、农业现代化趋势相衔接,并与中国新时代国家战略相协调;认为有必要将我国粮食安全的体制机制和战略都统一到绿色、开放、共享、可持续的理念中去,更好发挥市场作用.与此同时,在"一带一路"的战略框架下,充分利用国内国外"两种资源,两个市场",实现农业转型、国家粮食安全和绿色发展.     

水稻功能基因组育种数据库(RFGB):3K水稻SNP与InDel子数据库

水稻是全世界最重要的粮食作物之一.对全球水稻品种资源进行基因组研究,挖掘有利等位基因和指导基于全基因组信息的分子育种具有重大的理论和实践意义,是关系国家乃至全球粮食安全的重大战略问题.本研究通过全球3000份水稻资源(3K水稻)的全基因组重测序,获取了其中质量较好的2859份水稻基因组的单核苷酸多态性(SNP)及小片段插入缺失(In Del)的基因组变异数据,建立了综合性的水稻功能基因组育种数据库的SNP与In Del多态性子数据库.该子数据库包含了3K水稻多态性信息检索、基因组浏览器可视化系统、特定区段基因组数据导出系统等多项功能.本数据库的建立将为研究水稻基因功能、指导水稻全基因组选择育种提供重要平台.     

水稻高产优质的分子基础与品种设计

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,在保障粮食安全的重大战略需求中具有举足轻重的地位.株型是决定水稻产量的核心要素,解析株型形成的分子机理具有重要的现实意义.稻米品质主要包含营养、蒸煮食味、储藏及外观品质,阐明其遗传调控网络为实现稻米品质的定向改良提供了重要支撑.随着水稻功能基因组研究的日渐深入,在水稻株型与稻米品质形成的分子基础研究方面取得的一系列重大研究进展助推了水稻株型与稻米品质分子设计育种的开展与示范.本文分别从分蘖数目、分蘖角度、株高、穗型以及稻米的外观、蒸煮食味、营养、储藏品质等方面简要概述了水稻株型与稻米品质的遗传调控网络,介绍了相关基因在分子设计育种中的应用情况.     

生物固氮在农业中的应用现状与展望

随着社会的发展和进步，人类逐渐认识到，农业的发展既要增加农作物产量，又不能破坏土地的持续生产力和生态环境，这就是可持续农业发展战略，为农作物提供充足的氮素肥料，是大力发展农业生产的必要条件之一。然而，过度地施用和依赖化学氮素肥料，也给农业生产和生态环境带来了巨大的负面影响。在可持续发展日益成为世界各国的共识之际，人类再次把目光投向了生物固氮。本文综述了国内外生物固氮在农业中的应用现状；通过对生物固氮优越性的分析，展望了生物固氮在农业中的应用前景，并着重讨论了实现非豆科植物高效利用生物固氮的技术策略。     

棉花生产产业化的新途径

从生物学的观点来看,农作物产量取决于种子(内因)和栽培(外因)两个因素。在一定条件下,外因也可能变成主导因素。我国现行的政策(包括立法)和奖励的制度,基本上都是针对种子而设立的。这种偏重造成了我国目前农业在育种、繁种、推广种子方面都有效益,而栽培只是奉献,栽培技术的推广更是难上加难,几乎到了无人问津的程度,以致     

北方粳稻优化穗部性状和籼型血缘改良品质研究进展

进入"十一五"以来,以沈阳农业大学水稻研究所为首的北方粳稻育种团队,以提高北方粳稻品质为主攻目标,以改良穗部性状为突破口,以调控籼型血缘为主要途径,在相关性状遗传与生理基础、种质资源创新与新品种培育研究方面取得了显著进展.(1)明确了直立穗型由一对显性基因EP1空制,表现穗节间缩短、枝梗数和穗粒数增多、着粒密度增大,在...     

植物的“垃圾食品”之灾

正我们时常抱怨为什么如今的果蔬味道不如以前,读完这篇文章后你能得到答案。我们大多数人都熟悉备受非议的西方饮食和加工食品,也深知垃圾食品对健康的危害,但尽管如此,我们中的一些人在进入食品店中后,还是往往会直奔含有大量糖和盐的薯片和其他加工食品而去。事实上,吃垃圾食品的并不只有我们人类,发达国家的许多农作物也在吃着大量植物版本的"垃圾食品":化肥和农药。不可否认,给植物施肥的近代农业耕作方式,确实令农作物产量达到了历史     

玉米丰产方综合配套技术之浅见

玉米是农业生产由粮食—经济作物的二元结构向粮食—饲料—经济作物三元结构转变中最具有战略性的作物之一,在粮食总产量中所占的比重份额越来越大。为了稳定国家粮食安全大局,应保障粮食有效供给和农民持续增收。以精量穴播技术为中心,将测土配方施肥、施用抗旱保水剂、加厚耕作层等多项技术集成,配合优良品种、病虫害综合防治和田间科学管理等常规农业技术,提高了综合地力、增加了粮食产量。平均单产比前3年增产11.11%,667 m2节约化肥投入30元,肥料利用率提高10%以上。     

玉米丰产方综合配套技术之浅见

玉米是农业生产由粮食—经济作物的二元结构向粮食—饲料—经济作物三元结构转变中最具有战略性的作物之一,在粮食总产量中所占的比重份额越来越大。为了稳定国家粮食安全大局,应保障粮食有效供给和农民持续增收。以精量穴播技术为中心,将测土配方施肥、施用抗旱保水剂、加厚耕作层等多项技术集成,配合优良品种、病虫害综合防治和田间科学管理等常规农业技术,提高了综合地力、增加了粮食产量。平均单产比前3年增产11.11%,667 m2节约化肥投入30元,肥料利用率提高10%以上。     

水稻形态建成调控研究新进展

植物的形态建成调控不仅是植物发育生物学研究的重要内容,同时对农业育种也具有重要的实践意义.水稻的株型与其产量和抗病性等密切相关,其构成因素包括有效分蘖数目、分蘖角度、穗部形态、株高以及叶夹角的大     

全息胚定域选种法的增产效果

在农学方面,运用张颖清的生物全息律、遗传势理论和张颖清发明的全息胚定域选种法是选种育种史上的重大技术突破,是全息生物学在农业上最有应用前景的重大成果。其最大的特点是能够在不增加人员、设备、能源、资金、物资的前提下,有效地增加农作物的产量或提高品质,并能提高种性,防止品种自然退化,还能定向培育新品种。     

论基于基因组学的中药材定向培育策略与展望

为推动和加快中药材品种培育和种业发展,亟需加强中药材种质创新的研究和实践,建立具有中药特色的种质创新途径.育种核心种质的选择与合理组配是决定育种成效的关键,合理利用外来品种、地方品种或野生近缘种进行种质扩增、改良与创新,在中药材品种培育中发挥重要作用.基因组学技术的发展推动了中药材种质资源利用、优良基因发掘和育种效率,并为加快中药材新品种的定向培育提供了理论和方法.中药材种质资源收集鉴定是一项公益性的基础工作,本文系统论述中药材品种培育现状和面临的挑战,中药材种质创新的主要内容、基于基因组学的关键技术、种质创新基础平台建设策略等;基于中药种质资源杂合度高、与主要农作物育种具有差异性、中药材新品种选育目标应兼顾产量和质量等特点,展望了有序进行中药材育种核心种质及其品种定向培育研究的前景,提出具“内稳态”特征的中药材种质创新和新品种选育是现阶段主要任务之一,以期为中药材新品种选育提供理论和技术指导,进一步推动中药材种业的高质量发展.