农业灾害与粮食安全华中农大陶建平
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阿克达拉冰雹灾害天气对农业生产的危害及防灾减灾对策蔡海洋;税友智
【期刊名称】《河北农机》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】阿克达拉区域大气本底站位于阿勒泰地区福海县,经度为87°58′20″,纬度为47°06′09″,常种植的农作物有小麦、玉米、向日葵、打瓜、葫芦瓜等农作物。
近年来,随着全球气候变暖,极端灾害性天气增多。
冰雹是阿克达拉地区较为常见的一类气象灾害,对农业生产的危害极大。
为了防御冰雹灾害,减小灾害带来的损失,本文根据阿克达拉冰雹灾害以及农业生产实际情况,探究阿克达拉冰雹灾害天气对小麦、向日葵、玉米等农作物生产的危害,并梳理提出了一些防灾减灾对策,即加强监测预警、提高天气预报服务的及时性、加强人工防雹工作的实施,以及指导农户采取针对性的防雹减灾措施等,旨在尽可能地降低冰雹灾害对农业生产损失,保障阿克达拉区域农业安全生产。
【总页数】3页(P75-77)
【作者】蔡海洋;税友智
【作者单位】阿克达拉区域大气本底站;富蕴县气象局
【正文语种】中文
【中图分类】F32
【相关文献】
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5.灾害性天气对农业生产的影响及防灾减灾措施
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水稻是天津市三大粮食作物之一,天津“小站稻”久负盛名,种植历史悠久,是中国的驰名商标,也是中国第一个粮食作物地理标志证明商标[1]。
20世纪90年代末开始,受持续干旱、海水倒灌以及机械化水平低等因素的影响,天津“小站稻”种植面积下滑。
近几年来,由于水情条件的持续改善、机械化技术的普及、优质高产品种及简化栽培技术的推广、部分水利设施的修缮,“小站稻”种植面积呈恢复性增长趋势。
从2018年开始,天津市克服了灌溉水源匮乏、土壤含盐量高等诸多不利因素,大力推进“小站稻”产业振兴,取得了显著效果。
水稻种植面积从2018年的3.99万hm 2增加到2021年的5.85万hm 2,种植面积增加了46.6%,在天津市粮食作物播种面积中的比重增长了近8%,对天津市粮食作物生产起到了稳定和提高的作用。
目前,天津“小站稻”虽然品质优良,受到消费者的喜爱,但由于生产设备、加工技术、消费习惯等因素导致的稻米过度加工,不仅破坏了稻米自身的营养价值,增加了企业的生产能耗,更严重的是造成粮食的无效浪费。
分析天津市水稻生产的发展趋势,受水资源条件的限制,天津市进一步扩大水稻种植面积和大面积提高水稻单产的空间有限,现阶段应从稻米加工方面入手,调整稻米加工思路,探索科学、可行的适度加工模式,减少稻米在加工过程中的无效浪费,引导消费者绿色健康消费,减少粮食浪费。
1 稻米适度加工的定义关于稻米适度加工的定义,目前专家学者们尚未有完全统一的表述。
根据生产实际情况,本文提出的稻米适度加工是指去除稻谷外壳和部分适口性差的皮层后,既考虑出米率和稻米原生营养物质含量,又兼顾成品大米口感、外观、加工成本和储藏特性的合理加工行为。
稻米加工的成品一般分为糙米和精米。
稻谷经砻谷机脱去外面的稻壳后得到的即为糙米,糙米由皮层(糠层5%~6%)、胚(2%~3%)和胚乳(91%~92%)三部分组成。
糙米虽然营养价值较高,但其外皮细密紧实、吸水性差,不利于淀粉糊化,口感不佳,难以被消费者接纳。
主要粮食作物应对暴雨洪涝灾害抗灾救灾技术措施
一、水稻
1、淹水时间较短,在一天以内,受灾较轻,无需割苗蓄留洪水再生稻的田块,可保留杂交中稻,同时加强田间管理:一是水退后及时泼水洗净稻叶,同时赶出涨口苞内积水。
二是稻田受淹后,水稻极易发生病虫害,抓好稻飞虱、稻种卷叶螟、稻瘟病、纹枯病等病虫防治,并搞好根外追肥,促籽粒饱满。
2、淹水时间长,在两天左右的田块,太阳晒后稻穗已干枯(抽穗期)的,应及时割去稻株上部蓄留再生稻。
3、淹没时间过长,稻株已经腐烂的坡地田块,在退水后要及时割去稻株,放干田水,改种其它秋季作物。
二、红苕
淹没时间短,茎叶未变色腐烂的,洪水后应及时洗苗,并加强田间管理工作。
红苕苗死亡的应及时补栽苕苗,采取良种壮苗,重施底肥,高垄密植,抢时早栽,带尖长藤,盘栽平插,埋叶稳弗,精细田管。
三、玉米
洪水冲击淹没倒伏的玉米要及时培土扶正,•受水淹后要及时排水除渍,清洗叶片。
对植株已经折断不能扶正以及苞米发霉变味的,应及时进行收获作为青饲料储藏,收后种植秋季作物。
四、绝收田块
对于洪灾造成绝收的田块,待水退后要及时组织补种改种,目前宜补种改种的作物有:
1、蓄留洪水再生稻,高留稻桩5——7村,割后及时追施促芽肥。
2、大力发展秋季粮食作物,如秋大豆、秋红薯、秋洋芋、秋玉米、秋绿豆等。
㊀山东农业科学㊀2024ꎬ56(2):176~180ShandongAgriculturalSciences㊀DOI:10.14083/j.issn.1001-4942.2024.02.024收稿日期:2023-03-05基金项目:国家自然科学基金项目(32001545)ꎻ山东省农业良种工程项目(2021LZGC013)ꎻ山东省农业科学院农业科技创新工程项目(CXGC2023A01)ꎻ农业农村部黄淮北片小麦种质资源精准鉴定项目作者简介:崔德周(1987 )ꎬ男ꎬ山东惠民人ꎬ博士ꎬ助理研究员ꎬ主要从事小麦种质资源与遗传育种研究ꎮE-mail:dezhoucui@126.com王丽丽(1989 )ꎬ女ꎬ山东郓城人ꎬ山东大学人居环境研究中心特约研究员ꎬ主要从事植物种质资源研究ꎮE-mail:565993570@qq.com∗同为第一作者ꎮ通信作者:樊庆琦(1978 )ꎬ男ꎬ山东郓城人ꎬ博士ꎬ研究员ꎬ主要从事小麦种质创新研究ꎮE-mail:fanqingqi@163.com小麦ERF亚族转录因子参与逆境胁迫的研究进展崔德周1ꎬ王丽丽2∗ꎬ陈祥龙3ꎬ李永波1ꎬ黄琛1ꎬ隋新霞1ꎬ楚秀生1ꎬ樊庆琦1(1.山东省农业科学院作物研究所/小麦玉米国家工程研究中心/农业农村部黄淮北部小麦生物学与遗传育种重点实验室/山东省小麦技术创新中心/济南市小麦遗传改良重点实验室ꎬ山东济南㊀250100ꎻ2.山东省林草种质资源中心ꎬ山东济南㊀250102ꎻ3.山东鲁研农业良种有限公司ꎬ山东济南㊀250100)㊀㊀摘要:小麦是中国三大粮食作物之一ꎬ其生长发育过程中会受到多种逆境胁迫的影响ꎮAP2/EREBP是植物特有的一个庞大的转录因子超家族ꎬ普遍参与生长发育和逆境胁迫应答等生物学进程ꎮERF类转录因子是AP2/EREBP转录因子超家族的一个亚族ꎮ本研究结合国内外相关研究进展ꎬ简要综述了小麦ERF亚族转录因子的结构特征与分布ꎬ重点阐述近年来小麦ERF亚族转录因子响应高盐㊁干旱㊁低温㊁重金属㊁病原菌侵染等逆境胁迫的功能和机制研究进展ꎬ最后展望了ERF亚族转录因子的研究方向和应用前景ꎮ关键词:小麦ꎻERF亚族ꎻ转录因子ꎻ胁迫响应ꎻ研究进展中图分类号:S512.1㊀㊀文献标识号:A㊀㊀文章编号:1001-4942(2024)02-0176-05AdvancesinResearchonFunctionofWheatERFTranscriptionFactorSubfamilyinStressResponseCuiDezhou1ꎬWangLili2∗ꎬChenXianglong3ꎬLiYongbo1ꎬHuangChen1ꎬSuiXinxia1ꎬChuXiusheng1ꎬFanQingqi1(1.CropResearchInstituteꎬShandongAcademyofAgriculturalSciences/NationalEngineeringResearchCenterofWheatandMaize/KeyLaboratoryofWheatBiologyandGeneticsandBreedinginNorthernHuang ̄HuaiRiverPlainꎬMinistryofAgricultureandRuralAffairs/ShandongTechnologyInnovationCenterofWheat/JinanKeyLaboratoryofWheatGeneticImprovementꎬJinan250100ꎬChinaꎻ2.ShandongProvincialCenterofForestandGrassGermplasmResourcesꎬJinan250102ꎬChinaꎻ3.ShandongLuyanAgriculturalCo.ꎬLtd.ꎬJinan250100ꎬChina)Abstract㊀WheatisoneofthethreemajorgraincropsinChinaꎬbutitsgrowthanddevelopmentmightbeaffectedbymultipleadversestresses.AP2/EREBPisasuperfamilyofplantspecifictranscriptionfactorswhicharewidelyinvolvedinbiologicalprocessesessuchasgrowthꎬdevelopmentandstressresponse.TheERFtranscriptionclassisasubfamilyoftheAP2/EREBPsuperfamily.Hereꎬthestructuralcharacteristicsanddis ̄tributionsofERFsubfamilytranscriptionfactorsinwheatwerebrieflyintroduced.Andtherecentresearchpro ̄gressesofthefunctionsandmechanismsofERFsubfamilytranscriptionfactorsinwheatwasemphasizedinre ̄sponsetostressessuchashighsaltꎬdroughtꎬlowtemperatureꎬheavymetalandpathogeninfection.FinallyꎬtheresearchdirectionandapplicationprospectofERFsubfamilytranscriptionfactorswereprospected.Keywords㊀WheatꎻERFsubfamilyꎻTranscriptionfactorꎻStressresponseꎻResearchprogress㊀㊀小麦(TriticumaestivumL.)是世界上最重要的粮食作物之一ꎬ是全球三分之一以上人口的主食ꎮ中国是世界上最大的小麦生产国和消费国ꎬ小麦的高产稳产对保障国家粮食安全至关重要ꎮ小麦生长发育周期长ꎬ期间干旱㊁盐碱㊁低温㊁高温㊁重金属㊁病虫害等生物㊁非生物胁迫都会不同程度地威胁小麦的高产稳产ꎮ近年来ꎬ得益于小麦基因组学的飞速发展ꎬ小麦响应逆境胁迫的分子调控网络被逐步阐明ꎬ转录因子在功能基因表达调控中的关键作用进一步凸显[1-4]ꎮ根据DNA结合域的特性ꎬ转录因子可分成若干家族ꎬ包括MYB㊁WRKY㊁bZIP㊁NAC㊁AP2/EREBP等[5-7]ꎮAP2/EREBP转录因子是植物特有的一类转录因子ꎬ广泛参与小麦逆境胁迫应答[8-10]ꎮERF转录因子是AP2/EREBP转录因子超家族的一个亚族ꎬ最早从烟草中分离得到[11]ꎮ本研究综述小麦ERF亚族转录因子在逆境胁迫应答中的作用及可能机制ꎬ以期为深入研究小麦ERF亚族的分子功能及其抗逆遗传改良提供参考ꎮ1㊀ERF亚族转录因子的特征AP2/EREBP是一个庞大的基因家族ꎬ因含有60~70个氨基酸组成的AP2/EREBP结构域而得名[12]ꎮ在拟南芥中ꎬSakuma等[13]根据序列相似性和AP2/EREBP结构域的数量ꎬ将其分为5个亚族 ERF亚族㊁DREB亚族㊁RAV亚族㊁AP2亚族和其他ꎮAP2亚族含有2个AP2/EREBP结构域ꎬ主要在细胞生长发育过程中发挥调控作用[14-15]ꎻRAV亚族含有1个AP2/EREBP结构域和1个B3结构域ꎬ在乙烯㊁油菜素内酯和胁迫响应过程中发挥重要作用[14ꎬ16-17]ꎻDREB亚族和ERF亚族均属于EREBP型转录因子ꎬ都仅含1个AP2/EREBP结构域ꎬ在调控植物细胞发育及对病原菌㊁干旱㊁高盐㊁低温㊁激素等胁迫的应答反应中发挥作用[14ꎬ18-22]ꎬ但AP2/EREBP结构域的第14位和第19位氨基酸存在差异ꎬDREB亚族分别是缬氨酸和谷氨酸ꎬ而ERF亚族则分别是丙氨酸和天冬氨酸ꎮERF亚族转录因子还可与乙烯诱导顺式作用元件GCC-box结合ꎬ抵御植物逆境胁迫[23-26]ꎮ2㊀小麦ERF亚族转录因子鉴定分析目前正式命名的小麦ERF亚族转录因子基因只有8个ꎬ而从全基因组水平分析ꎬ符合ERF亚族特征的基因则有上百个之多[27-28]ꎮZhuang等[29]在全基因组水平鉴定到47个小麦ERF亚族转录因子成员ꎬ根据拟南芥和水稻同源基因分类ꎬ将其分为B1㊁B2㊁B3㊁B4和B6五个亚组ꎮ随着二代测序技术及小麦基因组学研究的飞速发展ꎬRiaz等[30]鉴定到138个ERF亚族转录因子成员ꎬ分为6个亚组ꎬ主要定位于细胞核ꎻMagar等[2]鉴定到238个成员ꎬ其中ꎬ174个基因不含内含子㊁3个基因含3个内含子ꎬ鉴定数量有了质的飞跃ꎮ李世姣等[31]利用隐马尔可夫模型文件检索中国春数据库ꎬ筛选到229条小麦ERFsꎬ通过分析A/B/D同源关系ꎬ将其归为96个ERF亚族成员ꎮ此外ꎬFaraji等[32]在硬粒小麦中鉴定到185个ERF亚族成员ꎮ3㊀小麦ERF亚族转录因子参与逆境胁迫的分子机制3.1㊀非生物胁迫越来越多的研究表明ꎬ大部分小麦ERF亚族成员在对高盐㊁干旱㊁低温㊁重金属等非生物胁迫抗性调控中发挥重要作用(表1)ꎮ位于小麦7A染色体上的TaERF1ꎬ通过结合GCC-box和DRE/CRT元件㊁激活启动子区含GGCC-box的PR蛋白(pathogenesisrelatedpro ̄teinꎬ病程相关蛋白)㊁磷酸化TaMAPK1等方式ꎬ参与干旱㊁高盐㊁低温等代谢途径ꎬ过表达TaE ̄RF1可显著提高转基因拟南芥对干旱㊁高盐和低温的耐受能力[33]ꎮTaERF2基因受干旱㊁高盐㊁低温和湿害强烈诱导ꎬ过表达后可提高转基因拟南芥对干旱㊁低温等非生物胁迫的抗性[34-35]ꎮTaERF3通过特异结合GCC-boxꎬ正向调控LEA3㊁GST6等抗逆相关基因表达ꎬ过表达TaERF3可增加叶片脯氨酸㊁叶绿素含量ꎬ降低过氧化氢含量ꎬ增强小麦对高盐㊁干771㊀第2期㊀㊀㊀㊀㊀㊀崔德周ꎬ等:小麦ERF亚族转录因子参与逆境胁迫的研究进展旱胁迫的耐受能力ꎻ而经病毒诱导基因沉默(VIGS)干扰后的小麦植株则表现为盐和干旱敏感[36]ꎮTaERF4是一个具有EAR基序的转录抑制因子ꎬ过表达TaERF4抑制AtNHX1㊁AtNHX2等钠离子转运相关基因的表达ꎬ通过非ABA依赖的信号通路降低拟南芥耐盐性[37]ꎮTaERF5受高盐㊁渗透胁迫㊁乙烯㊁ABA和茉莉酸甲酯诱导表达ꎬ遗传学证据显示ꎬTaERF5-B过表达增强了转基因水稻的耐盐性[38]ꎮ叶片TaERF7表达受温度和日照调控ꎬ进而影响小麦百农不育系育性[27]ꎮTaE ̄RF8-2D的表达受高盐胁迫诱导持续上调ꎬ其分子机制有待进一步研究[39]ꎮZhu等[40]研究发现ꎬTaPIEP1/TaPIE1通过激活乙烯合成基因ꎬ增强小麦对冷害胁迫的抗性ꎮTaERFL1a受低温㊁高盐㊁干旱㊁ABA等胁迫诱导表达ꎬVIGS干扰该基因降低小麦对干旱胁迫的抗性[41]ꎮDu等[42]研究表明ꎬTaERF87通过与Ta ̄AKS1互作ꎬ协同增强TaP5CS1和TaP5CR1的表达ꎬ提高脯氨酸的生物合成ꎬ进而增强小麦抗旱性ꎮ此外ꎬ在硬粒小麦(TriticumturgidumL.sub ̄sp.durum)中ꎬTdERF1响应高盐和干旱胁迫[43-44]ꎬTdSHN1受高盐㊁干旱㊁低温㊁ABA和重金属胁迫强烈诱导表达ꎬ过表达TdSHN1可显著提高酵母对非生物胁迫的耐受性[45-46]ꎮ㊀㊀表1㊀参与非生物胁迫的小麦ERF亚族转录因子基因结合元件分子功能参考文献TaERF1GCC-box/DRE/CRT提高拟南芥对干旱㊁高盐和低温的耐受能力[33]TaERF2GCC-box/ERE提高拟南芥对干旱㊁低温的耐受能力ꎬ响应小麦湿害胁迫[34-35]TaERF3GCC-box提高小麦对高盐㊁干旱胁迫的耐受能力[36]TaERF4 降低拟南芥对高盐胁迫的耐受能力[37]TaERF5 提高水稻对高盐胁迫的耐受能力[38]TaERF6 与TdERF1高度同源[47]TaERF7GCC-box/DRE/CRT控制百农不育系小麦育性[27]TaERF8-2D 高盐胁迫下持续上调表达[39]TaPIEP1/TaPIE1GCC-box提高小麦对冷害胁迫的耐受能力[40]TaERFL1a 提高小麦对干旱胁迫的耐受能力[41]TaERF87GCC-box/E-box提高小麦对干旱胁迫的耐受能力[42]TdERF1GCC-box/DRE响应高盐和干旱胁迫[43-44]TdSHN1GCC-box/DRE提高酵母对高盐㊁干旱㊁重金属胁迫的耐受能力[45-46]3.2㊀生物胁迫小麦生育期遭遇的生物胁迫主要包括病原菌侵染和植食性害虫啃食ꎬ而小麦响应生物胁迫的转录因子研究主要集中在前者ꎮ研究表明ꎬERF亚族转录因子可以提高小麦对病原菌的抗性(表2)ꎮTaERF1的表达受白粉病菌侵入的诱导ꎬ过表达TaERF1可提高转基因拟南芥对真菌㊁细菌病害的抗性[33]ꎮ病原菌侵染下ꎬTaERF3可激活防御基因表达ꎬ其中ꎬ在白粉病菌侵染早期主要通过水杨酸途径ꎬ而在镰刀菌㊁纹枯病菌侵染晚期主要通过乙烯/茉莉酸途径[48]ꎮ过表达TaPIEP1/TaPIE1可大量激活下游防卫基因的表达ꎬ进而提高小麦对纹枯病㊁根腐病的抗性[40ꎬ49]ꎮChen等[50]从中间偃麦草中分离了一个新的ERF基因TiERF1ꎬ该基因主要通过依赖乙烯的信号转导途径激活病程蛋白相关基因的表达ꎬ提高转基因小麦对纹枯病的抗性ꎮ㊀㊀表2㊀参与生物胁迫的小麦ERF亚族转录因子基因结合元件分子功能参考文献TaERF1GCC-box/DRE/CRT提高拟南芥对真菌㊁细菌病害的抗性[33]TaERF3GCC-box参与对小麦白粉病菌㊁镰刀菌㊁纹枯病菌的防卫[48]TaPIEP1/TaPIE1GCC-box提高小麦对纹枯病㊁根腐病的抗性[40ꎬ49]TiERF1GCC-box提高小麦对纹枯病的抗性[50]871山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第56卷㊀4㊀展望近年来ꎬ极端天气频发ꎬ低温㊁干旱㊁高盐等非生物胁迫及病原菌侵染等生物胁迫严重制约小麦的安全生产ꎬ给粮食安全带来了严峻挑战ꎮ作为AP2/EREBP转录因子超家族的一个亚族ꎬERF类转录因子连接上游信号和下游功能基因ꎬ在小麦抵御逆境胁迫中具有关键作用ꎮ基因组学分析表明ꎬ小麦ERF亚族基因有200余个ꎬ但目前只克隆鉴定了部分基因ꎬ并且已经投入育种应用的转基因材料也鲜有报道ꎬ后续仍需进一步深入挖掘具有重要抗逆功能的ERF亚族基因ꎮ此外ꎬ目前的研究多集中在转录因子基因的克隆及转录调节功能的鉴定分析上ꎬERF亚族转录因子自我调节的模式及其同其他转录因子间的相互作用关系尚未完全了解ꎮ相信随着基因组学㊁分子生物学技术的发展ꎬ对小麦ERF亚族转录因子的抗逆网络解析会更加深入ꎬ从而为小麦抗逆遗传改良提供更坚实的理论依据和更强有力的基因工具ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[1]㊀GahlautVꎬJaiswalVꎬKumarAꎬetal.Transcriptionfactorsinvolvedindroughttoleranceandtheirpossibleroleindevelo 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气象科技进展江汉平原气候变化及其对农业生态的影响与对策江汉平原位于长江中游,地处湖北省中南部,是湖北省及全国的重要商品粮、棉、油生产基地和畜牧业、水产基地。
其西起宜昌枝江,东迄武汉,北自荆门钟祥,南与洞庭湖平原相连,面积约4.6万km 2,主要包括荆州市的荆州区、沙市区、江陵县、公安县、监利县、石首市、洪湖市、松滋市8个(县、市)区及仙桃、潜江、天门3个省直管市,并辐射周边武汉、孝感、荆门和宜昌4个市的部分地区。
江汉平原因其地跨汉江和素有“九曲回肠”之称的长江而得名,这里地势低平,河道纵横交错,湖泊星罗棋布,呈现出一幅典型的“水乡泽国”和“鱼米之乡”的景色。
然而,自20世纪50年代以来,人类对江汉平原湖泊演化的影响达到前所未有的地步,湖群资源从总体上遭受巨大破坏,大量湖泊消亡,湖区生态平衡严重失调,洪涝灾害频率增加,水污染不断加重,严重的水污染已经使相当多的地区出现水质型缺水,水资源受到严重威胁。
研究近代湖泊水域变化,分析目前湖泊存在的主要问题,探讨气候变化对江汉平原生态影响及适应对策,对于江汉平原生态环境的改善恢复和可持续发展具有重要意义。
1 气候变化分析利用江汉平原的荆州、天门等9个气象站台1961—2015年的气温、降水等气象资料,使用线性回归法分析了江汉平原近55年的气候变化趋势。
1961—2015年,该区的年平均气温在波动中呈现显著的上升趋势(图1),气候倾向率为0.275 ℃/10a (P <0.01)。
该区域降水量有轻微增加趋势(图2),但程度不大,变化十分缓慢;从波动性来看,江汉平原年际间降水的波动很大,1973,1975,1977,1980,1983,1991,1998,1999,2002和2010年为大涝年,都发生了洪涝灾害。
同时,江汉平原的干旱频次也逐渐提高,强度逐渐增强,特别是伏旱、秋旱发生的频率明显增多,1966,1972,1976,1978,1981,1985,1990,1992,2001,2006,2009和2011年都遭遇了严重的干旱少雨,成为危害严重的大旱年。