国际作物模拟研究新进展
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基于番茄生长发育模拟模型的研究[摘要]自20世纪60年代开始农业模拟模型研究以来,经历40多年的迅速发展,该领域的研究成果已是非常之多。
本文对近年来国内外就番茄生长发育模拟模型的研究进行概况,为番茄模拟研究提供参考。
[关键词]番茄模拟模型概况中图分类号:tv149 文献标识码:a 文章编号:1009-914x(2013)04-0300-01番茄在我国各地普遍栽培,但生产上主要还是凭经验管理。
目前国外已经发展和建立了温室内环境控制模型和许多作物的生长模型,特别是在番茄作物上。
这些模型总结了人类对作物行为的了解和作物对其生长环境的要求,并且已经广泛应用于温室生产方面。
目前绝大多数温室缺乏系统的环境监测和环境调控设备,难以开展作物生长发育模拟模型的研究,因此温室内作物配套栽培技术往往缺乏量化科学管理指标[1]。
北方日光温室不同于大型现代化温室,设施的调控能力还很差,因此只能借鉴国外已有的技术和模型,研究与我国北方日光温室气候相适应的番茄生长模拟模型。
根据统计资料显示,在作物模型的研究中有关园艺作物模型的研究仅占5 %左右,但随着对作物生长发育机理和模拟技术研究的不断深入以及现代设施园艺的发展,园艺作物的模拟研究得到逐步重视并取得重要进展,促进了整个作物模型研究的理论与技术发展,且丰富了作物模型研究的内涵。
对于园艺作物模型,荷兰依旧保持着研究领域的领先地位,比较有代表性的成果是与以色列等国合作开发的hortistm (horticultural simulator,园艺模拟器),以及与以色列、美国等共同研制开发的温室番茄生长发育模拟模型tomgro等[3]。
hortisim本质上是一个综合的通用模拟模型系统,通过一系列的研究和技术集成,以建立通用模拟工具为导向,实现对番茄、黄瓜、甜椒等多种园艺作物生产发育过程的模拟。
目前该系统己在荷兰和以色列等国家进行了大量的实验验证,但其瓶颈是没有实现交互性友好、操作管理方便的用户界面,这在很大程度上制约了模型与模拟系统的实用化发展。
柬埔寨农业发展现状及趋势研究报告一、引言农业一直以来都是柬埔寨的经济支柱,为国家的发展做出了重要贡献。
近年来,随着农业现代化和科技进步的推动,柬埔寨的农业发展取得了一定的进展。
本报告旨在研究柬埔寨农业的现状以及未来的发展趋势。
二、柬埔寨农业现状分析柬埔寨是一个农业国家,农民占总人口的大部分。
传统的农业方式主要以种植稻谷、玉米、蔬菜、水果、木材等作物为主。
然而,由于缺乏现代化的农业技术和设施,柬埔寨的农业产量相对较低,对外依赖进口农产品。
近年来,柬埔寨政府积极推动农业现代化,引进新的农业科技,提高农民的种植技术和管理水平。
一些发展中国家和国际组织也对柬埔寨的农业发展提供了援助和支持。
通过这些努力,柬埔寨的农田灌溉、农业机械化、肥料使用等方面取得了一定的进展。
三、柬埔寨农业发展趋势分析1. 农业现代化柬埔寨政府高度重视农业发展,将农业现代化作为国家发展的重要方向之一。
政府鼓励农民引进更先进的农业技术,推动农业机械化进程,提高农业经济效益。
未来,可预见的趋势是农业生产将变得更加科技化、智能化,通过大数据、人工智能等技术提高农业生产效率和质量。
2. 农业多样化柬埔寨的农业主要依赖稻谷和玉米等传统作物,对外依赖性较高。
未来,随着农业现代化推进,柬埔寨农业将逐渐实现多样化发展。
除了传统作物外,应逐渐引入新的经济作物、特色农产品以及现代畜牧业、水产养殖业等,以增加农产品的种类和质量,满足国内需求并拓展出口市场。
3. 农村经济发展柬埔寨政府致力于实现乡村振兴,将农业作为推动农村经济发展的主要引擎。
政府鼓励农民参与产业集聚,发展农村合作社和农业企业,通过农产品加工和价值链延伸,增加农民的收入,改善农村居民的生活水平。
未来,柬埔寨农业发展将更加注重农村经济和农民的可持续发展。
四、柬埔寨农业发展面临的挑战与对策1. 培养专业农民柬埔寨的农民多为传统农业从业者,农业技术和管理水平相对较低。
解决这一问题需要加强对农民的职业培训,提高农民的专业素质和管理能力,鼓励农民参与农业合作社和农业企业,推动农业产业化。
Botanical Research 植物学研究, 2014, 3, 179-187Published Online September 2014 in Hans. /journal/br/10.12677/br.2014.35023New Advances in Legume SystematicsYanxiang Lin1,2, Qi Wang1*, Si Shen11State Key Laboratory of Systematic and Evolutionary Botany, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing2University of Chinese Academy of Sciences, BeijingEmail: *happyking@Received: Jul. 12th, 2014; revised: Aug. 10th, 2014; accepted: Aug. 17th, 2014Copyright © 2014 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractNew advances in legume systematics are reviewed herein. The Leguminosae, being the third larg-est angiosperm family with about 751 living genera and ca. 19,500 species, has a global distribu-tion as well as a key ecological and economic importance. The Leguminosae might have made their debut since the Late Cretaceous, boasting an abundant and diverse fossil and extant taxa in the Cenozoic. Recent molecular systematic studies suggested that the traditional classification system of legumes subdivided into three subfamilies (i.e., Caesalpinioideae, Mimosoideae, and Papilio-noideae) has not been evolutionarily reasonable. Instead, the currently proposed systems of clas-sification for legumes with more than three subfamilies are better supported despite the uncer-tainty for the concrete number and delimitation of subfamilies. In addition, proper phylogenetic relationships among the four families (i.e., Leguminosae, Polygalaceae, Quillajaceae, and Suriana-ceae) in the order Fabales have hitherto been poorly resolved, and the basal nodes of phylogenetic tree topologies in Leguminosae are not well supported. How to reclassify the paraphyletic subfa-mily Caesalpinioideae and its own pivotal taxa (e.g., Cercideae, Cassieae, Detarieae, and Caesalpi-nieae) desperately need more detailed researches.KeywordsLeguminosae, Caesalpinioideae, Mimosoideae, Papilionoideae, Systematics, Multi-SubfamilialClassification System豆科植物系统学研究新进展林彦翔1,2,王祺1*,申思1*通讯作者。
作物遗传育种学科在农业科学中占有核心地位[1],其根本任务是从基因型和环境2个层面研究并形成作物持续高产、优质、高效的理论、方法和技术,是关于大田作物生产与品种遗传改良的学科。
学科的创新发展,对保障国家粮食安全具有重大的意义。
粮食产量的“十一连增”[2]离不开作物遗传育种学科的创新和进步。
近年来,随着生物技术、信息技术和新材料技术的快速发展,我国的传统作物遗传育种学科迎来了新的发展机遇,成为生命科学领域具有发展潜力的学科之一,在基础、应用基础和应用研究方面取得了突破性进展,研发了1批重大的科技成果,对国家粮食安全和农业可持续发展做出了显著贡献。
1我国作物遗传育种学科的主要研究进展1.1基因组学等新技术广泛渗透近10a ,由“Next Generation Sequencing (NGS )”技术引领的基因组学技术正在一个空前的高速度推动下迅猛发展。
目前,高通量NGS 技术已经成为生命科学领域中应用最为广泛的研究手段。
例如,完成了小麦A 、D 基因组等图谱的绘制[3,4];构建了第2代玉米单体型图谱,其中包含了5500万个SNP 标记[5];对二倍体棉花———雷蒙德氏棉全基因组进行测序,并阐述了棉花基因组的多倍化及其纤维发育[6]。
此外,基DOI :10.16318/ki.hbnykx.2015.06.018河北农业科学,2015,19(6):66-70Journal of Hebei Agricultural Sciences编辑蔡海燕我国作物遗传育种学科的发展现状与“十三五”发展重点张江丽1,董文琦2,杜晓东3*(1.中国农业科学院科技管理局,北京100081;2.河北省农林科学院,河北石家庄050051;3.河北省农林科学院农业信息与经济研究所,河北石家庄050051)摘要:作物遗传育种学科的创新发展,对促进现代农业的健康发展和保障我国粮食安全具有重大的意义。
作者总结了近年来我国在作物遗传育种学方面取得的主要进展,从基因组学、种质资源保护与利用、新基因挖掘、作物杂种优势机理及利用、分子标记育种、分子设计育种、作物细胞工程和诱变育种等方面分析了“十三五”重点发展的方向。
国内外马铃薯产业现状及贮藏技术研究进展一、内容综述近年来全球马铃薯产业呈现出快速增长的态势,根据联合国粮农组织(FAO)的数据,2019年全球马铃薯种植面积达到万公顷,总产量达到亿吨。
其中中国是全球最大的马铃薯生产国,占全球总产量的近四分之一。
此外阿根廷、印度尼西亚等国家也是马铃薯产业的重要生产国。
我国马铃薯产业自改革开放以来取得了显著的成绩,根据国家统计局数据,2019年我国马铃薯种植面积达到万公顷,总产量达到亿吨。
同时我国马铃薯产业结构不断优化,优质高产品种推广应用取得明显成效,农民收入得到有效提高。
传统的马铃薯贮藏方法主要包括堆放法、窖藏法等。
这些方法虽然简单易行,但存在一定的局限性,如容易受环境影响导致病虫害的发生、易发霉变质等。
为解决传统贮藏技术的不足,国内外学者积极开展马铃薯贮藏技术研究。
目前主要的现代贮藏技术包括气调贮藏、真空包装贮藏、低温贮藏等。
这些技术在保持马铃薯营养成分、延长保鲜期等方面具有较好的效果。
随着科技的发展和人们对食品安全的重视,未来马铃薯产业将朝着绿色、高效、智能的方向发展。
具体表现为:加大优质高产品种的研发力度,提高马铃薯产量;推广先进的贮藏技术,降低损耗;加强产业链整合,提高产业附加值。
为推动马铃薯产业的发展,政府将继续加大对农业的支持力度,出台一系列政策措施,如加大科研投入、优化产业布局、引导企业创新等。
同时加强国际合作,引进国外先进技术和管理经验,提升我国马铃薯产业的国际竞争力。
1. 马铃薯产业的重要性和地位马铃薯又称土豆,是一种重要的粮食作物和全球第四大经济作物。
在世界范围内,马铃薯产业具有举足轻重的地位,对于保障粮食安全、促进经济发展和改善民生具有重要意义。
首先马铃薯是全球第四大经济作物,仅次于水稻、小麦和玉米。
马铃薯在全球范围内的种植面积广,产量巨大为世界各国提供了丰富的粮食资源。
据统计全球每年生产的马铃薯约有亿吨,其中近一半用于食品加工,如薯片、炸薯条等。
植物物候与气候研究进展王连喜;陈怀亮;李琪;余卫东【摘要】植物物候及其变化是多个环境因子综合影响的结果,其中气候是最重要、最活跃的环境因子.主要从气候环境角度分析了植物物候与气候以及气候变化间的相互关系,概述了国内外有关植物物候及物候模拟等方面的研究进展.表明,温度是影响物候变化最重要的因子;同时,水分成为胁迫因子时对物候的影响也十分重要.近50a左右,世界范围内的植物物候呈现出了春季物候提前,秋季物候推迟或略有推迟的特征,从而导致了多数植物生长季节的延长,并成为全球物候变化的趋势.全球气候变暖改变了植物开始和结束生长的日期,其中冬季、春季气温的升高使植物的春季物候提前是植物生长季延长的主要因为.目前对物候学的研究方向主要集中在探讨物候与气候变化之间的关系,而模型模拟是定量研究气候变化与植物物候之间关系的重要方式,国内外已经开发出多种物候模型来分析气候驱动与物候响应之间的因果关系.另外遥感资料的应用也为物候模型研究提供了新的方向.物候机理研究、物候与气候关系以及物候模型研究将是研究的重点.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2010(020)002【总页数】8页(P447-454)【关键词】植物物候;气候;气候变化【作者】王连喜;陈怀亮;李琪;余卫东【作者单位】南京信息工程大学,气象灾害省部共建教育部重点实验室,南京,210044;河南省气象科学研究所,郑州,450003;南京信息工程大学,气象灾害省部共建教育部重点实验室,南京,210044;河南省气象科学研究所,郑州,450003【正文语种】中文植物物候是指植物受气候和其他环境因子的影响而出现的以年为周期的自然现象,包括植物的发芽、展叶、开花、叶变色、落叶等[1],是植物长期适应季节性变化的环境而形成的生长发育节律[2]。
植物物候实质上是研究植物生长发育与环境条件的关系[3],它不但能直观地指示自然季节的变化,还能表现出植物对自然环境变化的适应[2]。
植物学研究的新进展植物学是生物学的一个分支,研究的是植物的形态、结构、生理功能、遗传变异及其在自然界中的分布规律等方面。
近年来,植物学研究取得了不少新进展,下面我们来看几方面的具体内容。
一、基因编辑技术的应用在植物育种方面,基因编辑技术正成为越来越热门的应用方法。
基因编辑技术是指通过人为的方式,找到DNA中的缺陷或者错误,并且对其进行补救或更改的一项新型技术。
在传统的植物育种中,需要经过数代杂交或者自然繁殖才能实现需要的品种改良,而基因编辑技术可以通过直接调整基因序列,实现短时间内的目标品种培育。
例如,采用基因编辑技术调整作物的基因序列,可以提高适应环境的能力,减抵御病虫害能力,提高光合作用效率等等。
这项技术可望为未来的作物生产和农业发展带来新的思路和可能性。
二、植物物种鉴别技术的发展在科学研究和植物保护中,植物物种的鉴别一直是一个难点和瓶颈。
在过去的研究中,主要依赖于形态学特征和遗传分析来实现鉴别。
然而,随着技术的进步,现代分子生物学的的方法已经为植物物种鉴别提供了新的思路和策略。
例如,最新的鉴别技术利用DNA条形码技术,通过测序植物特定DNA片段来鉴别物种。
这种方法简化了传统植物学研究的程序,提高了鉴别的准确性和速度,对于植物物种保护和生态环境方面,具有重要作用。
三、植物固碳与抗氧化机制的研究固碳和抗氧化是植物维持生命活力和适应环境的重要途径。
固碳是植物在光合作用中将二氧化碳转变成有机物质的过程,是维持植物生长的基本过程。
而抗氧化则是指植物面对环境压力时,对抗有害分子所产生的化学反应的过程。
近年来,植物固碳和抗氧化方面的研究受到了越来越广泛的关注。
在固碳方面,最新的研究表明,一些植物可以凭借特殊的能力,将二氧化碳转换成细胞膜成分,从而实现能量和物质的更好利用。
在抗氧化机制方面,学者们发现,不同物种之间抗氧化剂的种类和含量是有显著差别的,因此也给生物研究提供了新的想法和方法。
总之,植物学研究的进展是非常迅速的,新技术新方法的应用,也带来着越来越多的新思路和想法。
水稻基因组学的新进展水稻是我国最重要的经济作物之一,也是世界上最重要的粮食作物之一。
水稻的高产和抗病能力一直是人们研究的重点,而水稻基因组学的进展让我们对这些问题有了更深入的认识。
1. 水稻基因组的测序2002年,国际水稻基因组组织(IRGSP)开始了水稻基因组的测序工作,历时10年,终于在2012年完全解析出了水稻基因组的所有序列。
这项工作的完成不仅有利于水稻的育种研究,也为其他谷物的基因组测序和研究奠定了基础。
2. 水稻基因的功能研究水稻基因组的解析,为研究水稻基因的功能提供了重要的基础。
现在已经有许多水稻基因的功能被证实,如水稻叶绿体RNA编辑因子OsPPR6可以提高水稻的干旱抗性;水稻盐胁迫相关基因OsNHX1可以提高水稻耐盐性等。
同时,通过比较水稻基因组和其他作物基因组的序列,也可以发现一些共同的基因,这为跨物种育种研究提供了可能。
3. 水稻品种改良水稻是我国的主要经济作物之一,也是粮食安全的重要保障。
但是由于品种单一,抗病能力不足等问题,水稻产量和质量受到了一定的影响。
然而通过基因组学的研究,人们能够更好地了解水稻的基因和生理特性,帮助设计更好的品种。
现在的水稻品种改良方法基本上是通过加强水稻基因的表达或抑制水稻不利基因的表达来改善水稻的生长和抵抗力。
例如可以利用CRISPR-Cas9技术,定向地修改水稻基因,达到改良品种的目的。
4. 水稻的基因多样性研究水稻基因组多样性对水稻种质资源的利用和保护起到了重要的作用。
水稻是典型的自交物种,不同地区和种植环境中的水稻品种基因组存在明显的差异。
这些之前未知的多样性为水稻的育种提供了新的资源。
5. 将水稻基因组技术应用于其他领域水稻基因组学的成功也为其他领域的基因组研究提供了经验和教训。
例如在医学领域,基因组学的发展能够帮助人们更好地理解人类基因及其疾病。
在环境保护方面,数字化的基因组学研究能帮助我们了解全球生态的演变和发展。
这些技术的发展和进步都离不开水稻基因组学的成功。
白城市农业科学院农业科技国际合作新进展摘要白城市农业科学院是白城市属农业科研单位,承担着吉林省西部半干旱生态类型区农业科研任务。
白城市农业科学院多年来始终坚持“以科研工作为中心,一切工作服务于科研,一切工作服从于科研”宗旨,积极开展国际科技合作,智力引进成果显著,多次邀请国际著名专家来白城市讲学或者进行合作研究,推动了相关领域的科研工作快速发展,取得明显的经济效益和社会效益。
总结以前国际科技合作项目积累的成功经验,不断探索开展国际科技合作的新途径、新方式,以便在今后科技合作工作中加以运用。
关键词白城市农业科学院;农业科技;国际合作;新进展中图分类号 f32;f125.4 文献标识码 a 文章编号 1007-5739(2012)23-0297-02白城市农业科学院是白城市属农业科研单位,承担着吉林省西部半干旱生态类型区农业科研任务。
多年来始终坚持“以科研工作为中心,一切工作服务于科研,一切工作服从于科研”宗旨,按照发展“两高一优”农业的总体目标和农业科研面向经济建设、面向农业生产的方针,依靠科研求得自身的社会存在价值和稳定发展。
1 吉林省燕麦工程技术研究中心的科技合作成果白城市农业科学院于1999年开始与加拿大开展中·加燕麦合作育种及产业化开发国际合作项目,该项目已经取得丰硕成果,并且合作成果不断扩大。
加拿大著名燕麦专家布罗斯博士、周坚强博士、丁克博士、严威凯博士多次来白城市农业科学院进行关于燕麦育种、深加工利用、分子生物学育种和gge双标图统计分析方面的交流与合作,为发展吉林省燕麦生产及产业化加工利用做出突出贡献。
经过学习培训及进行有关的学术和科技交流活动,使白城市的科技人员对燕麦的育种、栽培和加工技术有了较全面的了解,促进了该院燕麦研究工作的开展,填补了吉林省无燕麦育种和相关技术研究的空白,为吉林省燕麦育种工作向国际前沿靠近提供了坚强的技术支持。
在加强示范推广试验研究的同时,白城市农业科学院还加大了燕麦加工技术研究力度,对燕麦的营养和保健功能进行了有效利用和产品开发,成功地研制出集营养和保健功能于一身的主食佳品“燕麦米”,并申报了国家发明专利,同时注册了“鹤龙汇”商标。
作物转基因育种研究进展摘要:近年来,植物基因工程取得了辉煌的成就,而转基因技术由于其巨大的产业价值,特别是在作物品质改良、产量和抗逆性提高等方面的明显优势,一直是国际农业高新技术竞争的焦点和热点。
本文主以棉花、玉米、水稻为例就转基因育种技术在作物上的研究进展进行相关的介绍。
关键词:作物,棉花,玉米,水稻,转基因育种,研究进展植物转基因技术是指利用重组技术、细胞DNA培养技术或种质系统转化技术将目的基因导入植物基因组,并能在后代中稳定遗传,同时赋予植物新的农艺性状,如抗虫、抗病、抗逆、高产、优质等。
常规育种常常受有性杂交亲和性的制约,而利用转基因技术可以打破物种界限、克服有性杂交障碍,快速有效地创造遗传变异,培育新品种、创造新类型,大大缩短新品种育成的时间。
因此,随着现代生物技术的迅速发展,植物转基因技术也蓬勃发展[1]。
1 转基因棉花育种的研究与进展近年来,随着基因工程技术的不断发展,利用生物技术来创新棉花种质资源和培育新品种是一条非常有效的途径,极大地推动了棉花遗传育种的发展[2]。
中棉所是世界上唯一可以同时采用农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪轰击法快速获得转基因抗虫棉新材料的技术平台,能将植物嫁接技术成功应用于转基因棉花的快速移栽,成活率超过90%。
未来3~5年,中棉所将挖掘、整合与优化抗病、抗除草剂等基因10个,筛选高产因子、高品质纤维等基因或分子标记150个,创造转基因棉花育种新材料100份以上,培育重大新品种(组合)3~5个。
1.1转抗虫基因1991年成功将外源Bt基因导人棉株中,1992年人工合成了全长1824bp的CrylAb和CrylAc融合的GFMCry1A基因,并于1993年采用农杆菌介导法和外源基因胚珠直接注射法成功导入晋棉7号、中棉12、泗棉3号等主栽品种,获得了高抗棉铃虫的转基因棉花株系;包含CryIAc和AP基因双价抗虫基因载体,通过农杆菌介导转化冀合321胚性愈伤组织,经6代筛选后培育出抗棉铃虫90%的纯合品系,且农艺性状均优于对照。
安徽农学通报,Anhui Agri ,Sci ,Bull ,2022,28(02)基金项目:国家自然科学基金项目(编号61563046):南疆盐渍化地区棉花水氮迁移机理及效应模拟研究。
作者简介:于晗(1997—),女,河南信阳人,硕士,研究方向:农业信息化。
收稿日期:2021-09-01土壤水分运移模拟研究进展于晗(塔里木大学信息工程学院,新疆阿拉尔843300)摘要:作物生长发育过程中所需的水分主要来源于根系吸收土壤中的水分,所以土壤中水分的运移和分布能够直接影响作物对水分的利用率。
另外,作物生长发育所需要的盐分也主要通过土壤水进行运输,所以农业灌水的合理施用是农业领域中的重要一环。
在生态水文学四水GSPAC (地下水-土壤水-植物水-大气水连续体)中,土壤水在其中发挥着承上启下的作用,连接着地下水、植物水、大气水。
因此,对土壤水分运移规律进行研究,不仅可以揭示生态水文学的本质,还能对作物生长发育所需灌水量提供科学参考,对科学管理水肥,优化水分利用效率、提高作物产量、节约水资源、保护生态环境具有重要的意义。
关键词:土壤水分运移;模拟;模型中图分类号S-1文献标识码A文章编号1007-7731(2022)02-0108-03Research Progress in Simulation of Soil Water TransportYU Han(College of Information Engineering,Tarim University,Alar 843300,China )Abstract:The water needed during the growth and development of crops mainly comes from the roots absorbing wa⁃ter in the soil.Therefore,the movement and distribution of water in the soil can directly affect the water use efficien⁃cy of crops.In addition,the salt required for growth and development of crops is also Transportation is mainly through soil water,so the rational application of agricultural irrigation is an important part of the agricultural field.In the GSPAC (groundwater-soil water-plant water-atmospheric water continuum )of the four waters of ecological hy⁃drology,soil water plays a role as a link between groundwater,plant water and atmospheric water.Therefore,the study of soil water transport law can not only reveal the nature of eco-hydrology,but also provide scientific reference for the amount of irrigation needed for crop growth and development,which is of great significance for scientific man⁃agement of water and fertilizer,optimization of water use efficiency,improvement of crop yield,conservation of water resources and protection of ecological environment.Key words:Soil water transport;Simulation;Model 水资源的合理利用已经成为当今世界广泛关注的问题,根据联合国水资源调查报告分析可以得出:地球表层虽然有71%的面积被水覆盖,但除去地球两极冰山,人类容易利用的淡水资源只是地球总量的0.2%。
科学育种方法优化作物基因一、科学育种方法概述科学育种是利用各种先进技术和手段,有目的地改良作物品种,以提高作物产量、品质、抗逆性等重要性状的一系列活动。
它是现代农业发展的关键环节,对于保障全球粮食安全和满足人们日益增长的农产品需求具有不可替代的作用。
1.1 科学育种的目标科学育种的主要目标涵盖多个方面。
提高产量是最为关键的目标之一,通过培育具有更高光合效率、更优生长特性的品种,增加单位面积的农产品产出量。
例如,在小麦育种中,选育出穗粒数更多、千粒重更高的品种,能显著提高小麦的总产量。
提升品质也是重要方向,包括改善农产品的口感、营养成分、外观等。
如培育出富含特定维生素、矿物质且口感更佳的水果品种。
增强抗逆性同样不可或缺,使作物能够更好地适应不良环境条件,如抗旱、抗寒、抗病、抗虫等。
比如,培育出能在盐碱地生长良好的耐盐碱作物品种,可扩大耕地利用范围。
1.2 科学育种的发展历程科学育种经历了漫长的发展过程。
早期主要依靠传统的选择育种方法,农民从自然变异的群体中选择具有优良性状的个体进行繁殖和培育。
随着遗传学理论的不断发展,杂交育种逐渐兴起,通过不同品种间的杂交,实现基因的重组和优良性状的聚合。
例如,袁隆平院士利用野生稻与栽培稻杂交,成功培育出高产的杂交水稻品种。
近年来,随着生物技术的迅猛发展,分子育种成为科学育种的前沿领域,包括基因工程育种、分子标记辅助育种等,能够更加精准地对作物基因进行操作和改良。
二、作物基因优化的关键技术作物基因优化依赖于一系列先进的技术,这些技术为精准改良作物品种提供了有力支撑。
2.1 基因编辑技术基因编辑技术是当前作物基因优化的核心技术之一,其中CRISPR/Cas9系统最为著名。
它能够精确地对作物基因组中的特定基因进行编辑,如敲除有害基因、插入有益基因或对基因进行修饰。
例如,通过基因编辑技术可以使水稻中的某个基因发生突变,从而提高其对盐碱地的耐受性。
与传统育种方法相比,基因编辑技术具有高效、精准、定向等优势,能够在较短时间内实现对作物基因的改良,大大缩短育种周期。
新型饲草作物小黑麦利用研究崔兴国【摘要】小黑麦是由小麦和黑麦属间杂交后,染色体加倍合成的一种人工创造的新型饲草作物.阐述小黑麦的形态特征、性状优势、培育历程及研究现状,分析其在抗旱方面的生理生化变化,为提高小黑麦生物产量、推动抗旱节水小黑麦种质在育种中的合理利用提供理论参考,以促进当地畜牧业的健康发展.【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】3页(P5-6,9)【关键词】农作物;小黑麦;饲草;研究进展【作者】崔兴国【作者单位】河北衡水学院生命科学系,河北衡水053000【正文语种】中文【中图分类】S512.4进入21世纪以来,随着全球气候的转暖,水资源缺乏加剧,旱情发生的频率和强度不断增强,农业生态环境进一步恶化。
世界各地因程度不同的干旱所导致的农作物减产每年在30%左右,因此,筛选抗旱节水能力强的优良植物品种非常必要。
小黑麦(Triticale)作为一种人工创造的新型饲草作物,具有较强的生态适应能力和较高的营养价值,抗干旱能力较强,在干旱地区和年份都能取得较高的产量,并且具有生物学产量高、营养品质好、饲草加工形式灵活多样等特点,特别是在北方春玉米区,有着广阔的发展潜力,成为继苜蓿、饲用玉米后第三类值得倡导的产业化饲料作物。
充分利用冬闲白地来种植小黑麦,既可填补冬闲地的空白,让露地变绿,又能为畜牧业提供大量的优质饲草,对草食畜牧业发展和抑制早春沙尘危害大气环境具有重要的现实意义。
1 小黑麦的形态小黑麦是由小麦属(Triticum)和黑麦属(Secale)物种经属间有性杂交和杂种染色体数加倍而人工结合成的新物种。
其英文名称Triticale由小麦属名的字头和黑麦属名的字尾组合而成,1935年起已成为国际上的通用名称。
小麦属有二倍体的一粒小麦(染色体组为AA)、四倍体的圆锥小麦(染色体组为AABB)和六倍体的普通小麦(染色体组为AABBDD)3个不同的物种,因此,小麦与二倍体黑麦(染色体组为RR)综合而成的小黑麦也有四倍体(AARR)、六倍体(AABBRR)和八倍体(AABBDDRR)3种类型。
国际作物模拟研究新进展 高亮之 (江苏省农业科学院,江苏南京 )
本文选择国际上年间发表的若干篇有关作物模拟的研究论文,根据其全文的内容,扼要地说明它们的研究目的,方法和结果,由此介绍国际作物模拟研究的若干最新进展。本文作者对各项研究,均有简评,说明该研究对于中国农业科学工作者(特别是数字农业工作者和农业气象工作者)的可以借鉴之处。
美国关于牧草和草地的模拟研究 此项研究由位于美国德克萨斯州的美国农部农业研究局()下属的草原、土壤和水分实验室的 等完成。论文发表于 ()。 他们首先通过田间实验和观测确定两种改良型牧草: (沿海百慕大),(巴哈雀稗)和几种天然暖季牧草的作物参数,如;叶面积、消光系数()、辐射利用率、浓度等。 测定的结果是:沿海百慕大和巴哈雀稗的最大叶面积指数是:;而多数天然牧草是要小得多,如 (兰孤茅草)是; (兰茎草)是。消光系数,改良型牧草较低(),天然牧草较高(),说明后者株型比较披散。 然后应用( )模型,在德州有代表性的土壤条件下进行干物质生产的模拟。个县,各种土壤,年资料的统计结果表明,模拟的产量和( ,美国自然资源保护局)的实测产量的符合良好。例如沿海百慕大,模拟产量是± ,而 的产量是± 。 根据上述结果,研究者认为模型是在德州模拟土壤和天气对牧草产量影响的良好工具;而此模型在美国其他地区应用也是可行的。由于该模型可以模拟养分吸收和群体覆盖,它可以用以模拟改良型牧草和天然牧草的养分吸收,可以模拟放牧和牧草收割措施对土壤侵蚀的影响。 简评:在中国,草地和牧草计算机模拟研究还很少,而草原和牧草在中国农业发展上有非常重要的意义。因此。国外的草地和牧草的模型和模拟研究,有值得我们借鉴的价值。 印度应用选择稻麦轮作的最佳策略 此项研究是印度两位学者, 在印度完成的。论文发表于 ()。 稻麦轮作的面积在印度有 ( 亿亩),提供印度谷物总产量的。在季风季节(月)的雨养条件下的水稻,用直播和移栽两种方法栽培。使稻麦轮作生产得到持续性的发展是印度农业的重要问题。 田间实验是在印度东部的克勒格布尔()的印度技术研究所()农业和食品工程部的实验场进行。该地属于半湿润亚热带气候。土壤属于酸性红壤土。实验年份是年。实验的前茬处理有:(无前茬),(水稻前茬),(小麦前茬),(稻、麦前茬)。素处理有:水稻、小麦分别有,,,,, –。 天气生成模型用( 的组成部分),以生成未来年的天气变化。 作物模型用 ,其中水稻和小麦模型分别用和。 中有“系列分析程序”( )。此项研究的特点就是采用了系列分析方法。在系列分析程序中,可将不同作物轮作制度和不同管理措施相结合,连续进行年的模拟实验。因此前一年的作物和管理的结果可以影响后一年的模拟。 研究表明:年度的雨量和同年的稻麦产量有明显的相关性。 研究的最后结果是:不论是直播稻或移栽稻,①小麦前茬 –;②水稻前茬 –,这两种栽培方案在未来年的天气变化中,可以得到最佳的、最稳定的产量。 简评:此项研究表明,对于作物轮作制度的研究中,应用作物模型的系列分析方法,可以得到年内的农业最佳决策。这是其他农业研究方法无法得到的结果,充分体现农业模拟方法的优越性。
3 日本关于水温对水稻影响的模型研究 此项研究由日本岩手()大学农学院的 等完成,论文发表于 ()。 研究地点是日本北海道,该地区是世界著名的寒冷稻区。在年研究指出,日本北部的稻田的最高和最低水温(),分别比最高和最低气温()高10℃,5℃。因此,寒冷稻区的水温是维持水稻产量的重要因素。但水温对水稻的产量影响,以往没有得到深入阐明。 此项研究用模型方法,对此问题进行了全面的数量化的研究。 实验设计:年在北海道大学进行年田间实验。不同的水温处理是用离开冷水源的不同距离,由于日光照射而形成不同水温。共取得组水温和水稻生长发育的数据,组用于建立模型,组用于检验模型。 水温对水稻影响的模型由研究者自己研制。模型有以下几个基本考虑: )水温首先影响水稻抽穗前的发育速度。这时期内,茎生长点是在水面之下。)因此,水温会影响依赖于发育年龄( )的水稻生长因子,如干物质分配,分蘖和叶龄进程等;由此会影响叶面积和光能的吸收。)干物质向穗的转移受到结实率的影响,而穗的形成是从水面之下,发展到水面之上,因此结实率同时受水温和气温的影响。 这里只介绍关于两个有特色的模型: 发育速度的模型 从移栽到穗分化:
vbvW
HUTTDVR/)(
从穗分化到抽穗: rbrWHUTTDVR/)( 从抽穗到成熟: gaHUTDVR/ 是发育速度;为水温;为气温。, ,分别是各生育时期的起点温度。,,分别是不同生育时期的热量单元(积温)。对于实验所用水稻品种 来说,、 分别是10.0℃和2.84℃;,, 分别是:805℃,568℃,1000℃。 发育指数()的计算是: tiitpDVRDVItDVI1)(
的设定是:出苗时为,穗分化时为,抽穗时为,成熟时为。 这套模型中值得注意的是在抽穗前,用水温代替气温。这是与其他水稻模型不同之处。 结实率模型 模型中设定冷积温( ,),用以下公式计算: iCDCDD
iTCD5.22
( <)
0CD
(>)
是逐日冷温(低于22.5℃的温度),而的估值,需要根据穗的高度(, ,穗基部的茎高)。如低于水面,则.;若高于水面,则 。 随发育进程而提高,其模型是: )72.8(00162.076.6DVIEXPDVICL
穗结实率( )的模型是:
CDD)](0.0513-EXP(3.781/[1.94100FRT
直接和收获指数(,即经济系数)
有关: )(baMThFRTFRThHI , 关于水温()的模拟,研究者利用 和 在年提出的模型,采用四个气象因子(日平均气温,风速,空气湿度,太阳辐射)和叶面积指数。 在北海道地区,研究者应用-年的水温实测数据进行水温模型的验证,符合度是高的(相关系数为—)。 应用研究者建立的水温影响水稻模型,他们进行了水稻叶面积、干物质生产、结实率等的模拟验证。相关系数全部在以上。产量模拟的相关系数为。说明该模型的模拟性能较好。 研究得到的结论是: )由于水温的效应,水稻产量有显著提高。没有水温的保障,产量可能减低. )模型可以指出日本北部各地水稻产量差异的气象原因(主要是:太阳辐射、风速和水温)。 )对全球气候变化进行研究,指出气温若增加3℃,稻田水温将增加1℃,水稻产量将增加。 简评:此项研究在国际水稻模型研究中有较重要的意义。至今为止的水稻模型一般都应用气温,当然在大多数水稻地区,气温是可以适用的。但是此项研究表明,在寒冷地区或寒冷季节,水温对水稻生育和产量的重要性。中国东北与西北的稻区,以及南方的早稻地区,可能水温是一个不能忽视的因素。此研究所提出的发育速度模型、冷积温模型和结实率模型的方法,都有值得借鉴之处。
4 模型和遥感结合监测棉花产量 这是一个国际合作项目,由中国浙江大学农业遥感与信息系统研究所史舟博士和德国、西班牙、乌兹别克斯坦等国科学家合作完成的。论文发表于 ()。. 棉花是乌兹别克斯坦主要农作物,占灌溉土地的。灌溉水源来自阿姆河。但因上游和邻国的水需求的增加,灌溉水源日益短缺。研究目的是了解棉花产量和水分平衡的关系,以更好地安排水资源利用和农作物布局。 研究的地区是乌兹别克斯坦共和国的 区域,在阿姆河的下游。该区域中,灌溉面积有万亩,棉花面积占,约万亩。 研究方法主要是用遥感和模型相结合的方法。现分述如下: 棉花产量的农业气象模型 模型是根据 提出的作物干物质生产和叶片吸收的光能直接相关的原理。 tFPARPARHiY)(
棉花皮棉产量( ),是收获指数,ε是光能利用系数 ,是光合有效辐射,是被作物吸收的比例,Δ是时间步长。 而ε会受日最低温度()和水气压差( )的影响。 '''VT
式中,ε’是最大光能利用系数,’是日最低温度的标量(—),在时为,在时为。’是的标量,在时为,在时为。 是由棉花叶面积决定的。棉花产量受到叶面积、太阳辐射、最低温度和空气湿度等因子的影响的。 遥感数据的精密化处理 在遥感数据中,可以得到两套数据,即: ①( ,中分辨率图象光谱辐射仪)的数据(),但它的分辨率不高,是1km。由于在这样大的区格()内,作物和植被种类较多,因此所得到的并不完全适用于棉花产量估算。因此,选出个棉花面积占以上的区格(暂称“棉花区格”). ②的( ,正规化差别植被指数)数据,它的分辨率是 。在个棉花区格( 见方)中,对 取其平均值,每一区格可得到对应的数据。因遥感数据是隔天有一次,在棉花生育期内,利用次的的许多对应数据,建立依赖于 的回归模型,如下: NDVIFPAR1799.10187.0 最后在 数据中选择棉花面积占以上的区格,利用上述回归公式将转化为,然后进行棉花产量的模型计算。 应用上述产量模型,计算得到该区域内九个地区的年的棉花产量,与政府统计部门提供的棉花实际产量的误差为,结果是满意的。 应用遥感和模型结合的方法,对该区域的棉花产量的地区分布进行研究和分析,结论是:棉花产量的分布和该区域的灌溉系统的布局高度相关,说明棉花产量明显地依赖于河流上、下游的水文条件。研究所得的棉花产量分布图可以为土地的合理利用服务。模型和遥感相结合的方法也可以用于监测较大范围的棉花产量。 进一步要研究的是其他各种因子,如土壤、管理水分和盐分平衡对于棉花产量的影响。 简评:这是一项通过遥感和模型结合,分析作物产量的地区分布的比较成功的研究。从该研究的经验来看,遥感数据在处理和应用上,还有较大的潜力可以挖掘,如采用精密化处理()等。至于产量模型,所研究地区(乌兹别克斯坦),棉花皮棉平均产量(年)为 (约斤亩),比江苏省的棉花产量(约斤亩)低。因此,在中国,棉花的产量模型可能要考虑更多因子,如气象灾害和病虫害等。但遥感和模型相结合,看来在中国,也是监测或预测大面积作物产量的基本方法。因此,本研究的经验是值得注意的。