为第二次“绿色革命”发掘基因资源：国家重点基础研究发展规划项目“农作物核心种质构建、重要新基因发掘与有效利用研究”总体设计及研究进展

作物种质资源是控制作物性状的基因载体,是作物育种及其相关学科的生命物质基础.如何从丰富的种质资源中快速、准确地鉴定出育种上迫切需要的新的优异基因,是我国作物育种的急需与作物种质资源迫切需要解决的一个重要科学问题.我国农业上的第二次"绿色革命"应以培育"少投入、多产出、保护环境"的新品种为突破口.因此本项目以发掘抗旱、抗病(虫)、肥料高效利用及优质基因为研究重点.我们将植物基因组学的原理和方法应用于基因资源研究,提出了核心种质构建→重要新基因发掘→基因克隆的技术路线.项目近两年取得如下进展(1)明确了建立核心种质的策略与方法,建立起了水稻、小麦、大豆初级核心种质.(2)明确了新基因发掘的方法,构建了一批基因作图群体.(3)已克隆到水稻抗白叶枯病候选基因.     

作物生物育种科技发展的现状及展望

良种是维持农业增产稳产的重要基础,也是保障国家粮食安全的关键所在。要想打赢种业翻身仗,生物育种必不可缺。现阶段,生物技术已成为国际种业竞争的焦点,也是种业科技水平的综合体现。本文重点从重要农艺性状基因的发掘与应用、全基因组选择技术的应用、基因编辑技术的应用和未来植物工厂等方面概述国内外作物生物育种的研究现状和进展,并对我国未来作物生物育种的发展提出建议。     

转基因作物的事实与谣言

在关于基因改造食品及农作物的激烈论战中，我们一时很难辨识哪些观点是有科学根据的，哪些论点只是武断的主张和投机炒作。在转基因作物商业化以来的近20年间，全球对该技术的应用急剧增加。     

耐盐番茄、辣椒、茄子的分子育种研究

分子育种即基因工程育种,可以打破物种间遗传物质横向转移的壁垒,为难度较大的作物耐盐性品种改良开辟了一条更为直接而有效的途径.常规的基因工程方法必须先分离获得耐盐相关基因,但由于耐盐机制很复杂,从目前报道的情况看,转移单个基因往往只能获得部分耐盐性状.我们采用的花粉管通道技术无须事先识别分离目的基因,将盐生植物红树DNA作为基因供体,利用花粉管通道导入番茄、辣椒、茄子,在海滩上试种,用海水直接灌溉,通过多次单株筛选,已获得了一批耐盐能力明显增强和相对稳定的新种质材料和新品系.     

调控水稻分蘖的“开关”

水稻等禾本科作物在生长发育过程中有一种特殊的分枝现象,叫做分蘖。它直接决定着水稻的穗数并进而影响水稻的产量。但是,控制植株分蘖的基因“开关”在哪里,则一直是植物基因研究方面长期悬而未决的重要课题。     

植物免疫与作物抗病分子育种的重大理论基础——进展与设想

植物病害严重影响农作物的产量和品质,是危及我国粮食安全的重大祸患,在防控过程中发生的农药滥用则危害食品安全。发展绿色、高产和精准的抗病新策略、培育推广作物抗病新品种是解决技术障碍的根本途径,而这方面工作的有效开展依赖于在植物免疫机制基础理论和抗病基因系统发掘方面做出重大突破。通过对模式植物拟南芥免疫机制的研究,本领域在理论体系和研究技术等方面均取得了重要突破。近年来,以水稻、小麦等作物为模式的抗病机制研究,直接为作物抗病分子育种提供了重要支撑,有力地推动了基础研究成果向实际应用的转化速度。面向学科基础前沿和抗病育种中的关键问题组织重大项目研究,将会为我国农业可持续发展和保障"舌尖上的安全"做出卓越贡献。     

"海番一号"耐盐番茄

耐盐植物分子育种是一项意义重大、有相当难度和探索性很强的工作.海南大学生物科学技术研究所采用花粉管通道技术,将盐生植物红树(Rhizophora apiculata)DNA作为基因供体,以番茄、茄子、辣椒、豇豆等作为模型植物(受体).导入外源DNA的后代在海滩上试种,用高于蔬菜作物生长极限盐度20～40倍的海水直接灌溉.     

农作物基因资源安全保存评价关键技术研究

通过多单位5年协同攻关,研究获得了不同保护方式下农作物种质资源的保存效果,建立了种质活力分子评价技术和3种无性繁殖作物种质资源基因库超低温保存技术;此外还研究提出了控制玉米、小麦、大豆、菜豆等作物种传病原菌对种质保存与更新潜在危害的技术策略。建立了作物种质资源“分子身份证”数据库,研发了作物种质资源指纹图谱识别系统。这些结果和技术的获得,为确保库存种质的安全保存提供了可靠的技术支撑。课题研究重要成果和重要进展如下：     

日本科学家发现水稻神奇基因

正总部设在菲律宾的国际水稻研究所(IRRI)发表报告称科学家们发现了水稻中的一种神奇基因,这一发现将有望大大增加水稻作物的产量。对籼稻开展的初步研究显示,将这种被全球最广泛种植的水稻品种的基因与所谓"SPIKE"基因相融合之后,其产量可以上升13-36%。IRRI组织的基因移植实验室主管艾尼斯·斯拉姆特-莱丁在一份声明中表示。     

低氧适应相关基因及其研究策略的思考

低氧适应基因是指一类低氧诱导表达并参与低氧适应反应的基因群.目前已发现低氧适应基因30余个,其主要通过对机体红细胞生成、血管生长和舒缩、糖代谢和应激反应等生理功能的调节,提高机体的氧摄取和氧利用能力.HIF-1作为重要转录因子在这类基因的表达调控方面具有关键作用.系统认识低氧适应基因及其生物学功能,对于探索低氧损伤防护和促进低氧适应的医学策略和相关医药措施具有重要的科学意义.现阶段我国开展低氧适应相关基因的研究策略应考虑(1)重视生物性低氧适应相关基因的研究;(2)重点开展生理性低氧适应相关基因的研究;(3)以低氧应激为导向进行低氧适应相关基因的研究;(4)注重低氧适应相关基因多态性的研究;(5)应用现代生物技术研究低氧适应相关基因.     

热区冬季瓜菜根结线虫防控技术区域试验与示范

该项目完善和熟化蔬菜根结线虫病的综合防控技术体系,集成包括不同类型杀线虫剂的选用、高效杀线虫剂的减量使用技术、化学防治与生物防治协调应用技术、生态调控和物理防治协调应用技术,并进行示范。（1）轮作：染病地块采用非寄主作物、免疫或高抗作物交替种植,或采用水田作物与旱地作物交替耕作。     

基于“3S”技术的农情信息监测研究进展

基于“3S”技术的农情信息监测与获取在全球已有近30年的历史,它对粮食安全预警、农产品贸易和政策制定等具有非常重要的意义。本文系统地阐述了3S技术在作物面积监测和作物产量估测中的研究与应用现状,具体包括：作物面积遥感监测体系和方法、作物种植方式与复种模式的遥感监测、作物长势遥感监测、农业灾害遥感监测和产量估测模型评价等,总结了目前农情信息监测与应用中存在的主要问题,对农情遥感未来发展趋势进行了展望,并指出建立农情遥感学科理论、完善方法和模型和扩大应用领域是今后的主要发展方向。     

温室作物生产数字化技术发展的思考

本文回顾了我国温室作物生产数字化技术的发展,提出温室产业是农业数字化技术应用的最好领域。认为温室作物生产数字化技术需要在作物环境耦合技术、作物安全优质生产关键点控制技术和温室数字化技术的实用性等方面形成突破是今后我国温室农业生产规模化、标准化、信息化、现代化跨越发展的突破口。最后,提出了作物生长发育信息的获取与解析、设施农业系统智能装备研发、温室主要作物精准作业、专家决策支持系统和环境水肥优化调控的嵌合、经济社会生态效益的综合分析与评价等主要技术的发展方向。     

高青县农民用上"生物反应堆"

近日,由山东秸秆生物工程技术研究中心研究开发的秸秆利用新技术--"生物反应堆",在高青县花沟镇宋套村冬暖大棚落户.该技术采用生物技术将玉米、棉花等作物秸秆以及杂草、树叶等转化为农作物所需的二氧化碳、热量、抗病孢子等有机、无机养料,能够显著改善作物生态环境,增强作物的抗病能力,促进作物的生长发育.该技术具有以下优势和特点:     

野生稻高产基因(y1d1.1,yld2.1)分子育种技术体系及其应用研究

近年来,国内外利用分子标记辅助技术将基因或QTL导入水稻品种已屡见报道,但得以应用的品种极少,且直接利用高产QTL(高产数量性状基因位点,以下简称”高产基因”)进行超高产育种还未见前人报道.究其因,一是野生稻中存在大量对产量不利的性状干扰;二是连锁累赘,即目的基因与不利基因的紧密连锁是育种中难以克服的难题.     

中国大白菜DNA序列数据库

国家863计划“中国大白菜DNA序列数据库构建和开发”课题（编号：2001AA231081），由北京农业生物技术研究中心主持，哈尔滨工业大学和北京农业信息技术研究中心参加。这一课题的目的就是启动我国重要的蔬菜作物——大白菜的分子水平研究，目标是为芸薹属作物种质创新提供新的基因资源。经过3年的研究，建立了我国首个大白菜DNA序列数据库，容量为11000序列，     

基于过程的玉米生长模拟系统的研制

作物生长模拟模型作为认识和研究作物生长发育的主要手段,进行农业生产诊断管理的重要工具,已经成为作物科学的一个重要研究领域.目前,国内外的作物生长模拟模型的研究得到了很大的发展,已从简单的经验模型发展到复杂的动态机理模型,并在生产管理中发挥着越来越大的作用.     

劣质水安全灌溉技术与评价指标体系研究

我国是世界上水资源严重短缺的国家之一,水资源短缺已成为制约国民经济持续稳定发展的主要因素,在水资源短缺不断加剧的情况下,农业成为缺水最严重的行业;另一方面,我国又有大量的劣质水资源未能得到充分利用,并由于不科学利用而出现了一系列生态环境问题,直接影响到我国农业的可持续发展与生态环境安全,因此,迫切需要开展劣质水安全灌溉技术与评价指标体系研究。本研究在对国内外劣质水农业利用已有研究成果与文献资料进行分析的基础上,通过微区（测桶、测坑）试验、田间小区试验、室内实验及计算机模拟等手段,重点开展了劣质水灌溉安全控制指标、主要作物劣质水灌溉制度、污染物运移及预测模型,以及劣质水灌溉环境影响评价指标体系研究,提出了劣质水灌溉的安全控制指标体系1套、主要作物的劣质水灌溉制度及灌水技术规程4套、建立了污染物在作物-土壤-地下水系统中转化运移模型1套、提出了污灌区地下水和土壤污染预测技术1套、建立了劣质水灌溉环境监测评价指标体系1套。研究成果对于实现我国劣质水资源的农业安全高效利用,促进农业可持续发展具有重要意义。     

转基因食品面面观

转基因作物就是指利用分子生物学手段,将某些生物的基因转移到其它生物物种上,使其出现原物种不具有的性状或产物,以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品(genetically modified food,简称GM Food).     

水稻耐盐复杂数量性状的遗传机理及其应用研究

一、研究背景我国盐碱耕地面积约有1亿亩，盐害已引起了作物大量减产，培育耐盐新品种迫在眉睫。然而作物耐盐性是由多个数量性状位点（QTL）控制的复杂性状，遗传机理十分复杂。因此克隆耐盐QTL对于阐明作物耐盐机理和育种应用均具有重要意义。本项研究定位了一批水稻耐盐QTL，成功克隆出一个水稻耐盐QTLSKCl，并对其开展了功能研究，为揭示作物耐盐遗传机理和育种应用提供了重要理论基础和关键技术。