基因组学在作物抗逆性研究中的新进展

自然环境中各种生物和非生物胁迫是影响作物产量的巨大威胁。随着现代分子生物学的发展,从分子水平研究作物抵御逆境的机理已成为生态农业研究的一个重要任务,分子遗传学与生态学的整合诞生了生态基因组学即用基因组学的技术和手段研究生态学领域的问题。基因组学按其研究内容分为功能基因组学、结构基因组学和比较基因组学,本文从这3方面分别阐述了作物抵抗生物胁迫和非生物胁迫的生态基因组学研究进展,总结了基因组学在植物抗逆性研究中的一些新技术和新手段,特别是基于近几年发展起来的二代深度测序所带来的一系列高通量的检测方法与结果。①功能基因组学包含转录组学、表观遗传学、蛋白组学、相互作用组学、代谢组学和表型组学,本文侧重从植物抗逆的功能基因表达水平上的研究展开,重点探讨了转录组学和表观遗传学在植物抗逆研究的新进展,介绍了一些转录组学和表观遗传学研究技术,如基因芯片技术、RNA测序技术、SAGE、cDNA-AFLP、SSH、亚硫酸盐法、ChIP-Chip、ChIP-seq等;例举了一些转录因子基因家族在植物抗逆反应中的作用,总结其作用共性,结果表明不少抗逆基因受到胁迫后基因转录激活上有一定相关性,大多受激素信号转导途径所调控,很多抗逆途径最终都涉及到ABA信号传导通路并与衰老相关;植物的抗逆性受多个信号通路调控,对同一逆境响应常常需要不同的转录因子共同参与,而同一转录因子也有可能参与2个以上的不同抗逆反应;表观遗传学则指在不改变基因序列前提下,对DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰及小RNA介导的信号传导等,有证据表明其存在遗传印记作用。②结构基因组学主要利用QTL定位和DNA测序技术,确定植物基因组的遗传图谱和物理图谱,二代深度测序平台的建立使许多植物的全基因组测序成为可能。迄今为止,已有超过40种植物完成全基因组测序,越来越多的植物全基因组计划正在实施中或预计实施。③比较基因组学是基于功能基因组学和结构基因组学进而比较不同物种或不同群体间的基因组差异和相关性的研究,可分析逆境响应相关基因在进化过程中及在地理位置分布中的作用和意义,也同时为QTL定位及功能基因组学研究提供丰富信息。此外,还简要介绍并列举了一些网络共享作物抗逆的生物信息资源数据库。虽然基因组学在如何正确处理海量数据等问题上还存在瓶颈,但它提供的大量作物抗逆方面的基因组信息已为植物抗逆研究提供了众多线索与依据,为今后改良作物抗逆性的遗传育种工作带来了新启示。     

植物化感作用类型及其在农业中的应用

本文总结前人研究成果的基础上,对不同植物化感作用类型及其作用机制和在农业中的应用进行了探讨。植物化感作用包括化感偏害作用、自毒作用、自促作用和互惠作用。植物化感偏害作用是由植物根系分泌物介导下的植物与特异微生物共同作用的结果。利用植物化感偏害作用控制田间杂草是一项环境友好型的可持续农业技术,并已在水稻化感抑草研究方面取得了较突出的成果。植物化感自毒作用(作物连作障碍)是造成作物产量降低、生长状况变差、品质变差、病虫害频发的现象。药用植物,特别是以根部入药的药用植物中,连作障碍表现更为突出。近年来研究结果认为根系分泌物生态效应的间接作用及土壤微生物区系功能紊乱是导致植物连作障碍的主要因素。因此,改善土壤生长环境,恢复和修复根际土壤微生物结构平衡,增强生态系统机能是克服作物连作障碍的关键。植物化感自促作用(连作促进作用)是在植物根系分泌物促进下,根际土壤微生物之间此消彼长,有益微生物之间互利协作,土壤肥力和营养补给能力明显改善,从而增强植物根系抗性,促进植物生长发育,提高产量和品质的结果。牛膝的连作促进作用明显,有学者试图通过牛膝与其他不耐连作药用植物间作套种或轮作,实现药用植物生产的可持续发展。植物间的正相互作用(互惠作用)是作物间套种系统超产和养分等资源高效利用的重要机制,根系分泌物在介导根际微生物与植物的有利互作中起到重要作用。最后作者强调指出,存在于根际土壤的微生物群落的宏基因组组成是决定植物能否健康生长的关键。深入研究存在于土壤生态系统中的植物体外基因组的组成与演化机制,将成为借用现代合成生物学原理与技术,定向控制植物根际生物学过程,促进作物生产可持续发展的优先研究领域。     

外引高羊茅草种的生物学特性研究

以39个美国高羊茅草坪草品种为供试材料,于1998年9月在福建农林大学试验教学农场进行试验。通过对景观品质、密度、质地、颜色、耐践踏性、弹性、日生长速度、覆盖率、成坪速度、叶面积指数和分蘖数等11个主要性状的观察表明,该种草坪具有景观品质优、耐践踏、弹性强、颜色大都较为浓绿等多种优点,是一个有极具开发潜力的草坪草种。以11个主要性状为依据,对39个品种进行聚类分析,定阈值为5.4为分类标准,初步将所有品种分为五大类。     

新株型水稻物质生产与产量形成的生理生态I．新株型水稻物质生产与灌浆特性

1997－1998年两年对新株型（NPT)水稻的干物质生产，籽粒灌浆特性及其形态解剖等方面进行了研究，结果表明，NPT水稻全生育期的物质积累呈现两次高峰，黄熟期后植株仍具有较强的物质生产能力，但茎鞘物质转化率低，导致生物较量潜力未能充分发挥，NPT水稻的强热粒于开花后14d达到灌浆高峰，弱势粒表现两次灌浆现象，籽粒中三磷酸腺苷（ATP）酶活性明显低于对照特性青和汕优63，且NPT水稻穗颈维管束数总面积较小，影响了物质向穗部运转，此外，本文还对NTP水稻的遗传改良和高产载培进行了初步的讨论。     

论中国现代化建设的战略选择

以21世纪科技和经济发展的趋势为背景，研究提出新经济观、新科学观、新农业观和新现代化，主要论断有：(1)人类社会将遵循着由农业经济到工业经济(工业化)到知识经济(知识化)再回归新农业经济(农业化)的发展方向；阐述了导致回归新农业经济(农业化)的内涵及其依据。(2)信息经济与生物经济都是以知识和技术为最重要生产要素，又处在交叉发展，可以同属于知识经济。进而将知识经济划分为两个阶段：前知识经济，以信息经济为主；后知识经济，以生物经济为主；并论述了生物经济终将占主导地位。(3)农业可以致富、农业可以跨越、农业可以主导的新农业观；指出农业的贡献不可低估、农业的功能不可少估、农业的潜力不可小估。(4)在上述论断的基础上研究提出中国现代化建设的新战略，即：以农业为主导，促进工业经济与知识经济(包括信息经济和生物经济)的协调发展，并逐步过渡到新农业经济；讨论了选择新战略的必然性以及相关的理论和实践问题。     

籼型三系杂交水稻单茎叶干物质重的发育遗传研究

采用数量性状的加性－显性发育遗传模型，分析了按NCⅡ交配设计的两套籼型三系交水稻茎叶干物质重的发育遗传规律，结果表明，在不同发育阶段单茎叶干物质重以显性效应为主，控制单茎叶干物质重的加性效应基因是间断表达的，显性效应基因的表达呈连续性，加性效应和显性效应基因在单茎叶干物质重发育的全过程中是有选择地表达的，随着发育进程的推进，单茎叶干物质重杂种优势趋于减弱，不同发育阶段单茎叶干物质重与最终生物产量之间在生育前期加性相关趋于减弱，而显性相关逐渐增强，生育中期加性相关趋于稳定，而显性相关逐渐减弱，生育后期加性和显性相关均保持稳定。     

杂交水稻的高产栽培技术体系研究 Ⅰ.杂交早稻高产栽培的数学模型分析

采用正交回归组合设计,对威优64高产低耗的5个因子5个水平进行田间试验。模拟并选出单产7500 kg/ha 以上高产、稳产和最佳经济效果的技术体系:秧田播种量324～330 kg/ha,本田基本苗数102×10~4～105×10~4/ha,施用165kg N/ha,82.5～85.5kg P_2O_5/ha 和132～139.5kg K_2O/ha。本方案经1987年莆田埭里农科站验证过。还分析了数学模型中各因子的效应和产量及其影响因子的相互关系。     

草坪混播技术研究现状与展望

综述了近年来的草坪混播研究内容包括混播作用、品种选择、组合配方、建植技术等.提出了草坪混播三个基本模式及各个模式的优点与不足之处,为合理开发草坪提供理论依据.