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                行业新闻

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                未来养活100亿人,需要哪些育种技术? 日期:2021-10-20 06:54:48 / 来源:上蔬源

                未来30年,预计全球人口将达到100亿到目前为止,常规育种方法已经为我们带来了高产的、营养丰富且适宜于机械收获的作物,来满足不断增长的人口对于食物的需求。但是,主要作物的产量增加速度还不足以满足未来的需求。作物的改良可以帮助我们应对为100亿人口提供粮食的挑战,问题在于,我们能否以足够快的速度培育出更好的品种?这些技术都可以结合快速育种技术,让植物育种家们能够跟上环境变化№和人口♂增长的步伐。

                最先进的技术与快速育种相结合,将为应对▓养育100亿人口挑战的努力夯实基础。  

                 

                 

                 

                丨快速育种的发展 

                大约150年前,植物学家首次证明,植物可以生长在碳弧灯的人造光下生长。不久之后,连续光对植物生长的影响也有了评估结果。在恒定光照下,近100种植物中的绝大多数开花更快,包括蔬菜、谷物、杂草、草药和花园观赏植物。1990年,Wisconsin大学对发光二极管(LED)用于植物生长的效果进行了评估,LED技术的不断♀改进大幅降低了可提高作物生产力的室内植物繁育系统的成本 。
                 
                该技术使用最佳的光质、光强、光照时长和温度控制来加速光合作用和开花,以及更早收获种子,从而缩短了传代时间。对于需要特定环境因∮素(如春化或短日照)才能诱导开花的物种,有特殊定制☆的方案可用。当这些技术应用于可以高密度种植(例如,1000株/平方米)的小◣型谷物作物时,与开发大量自交系▲作物相关的空间和成本都可以降低。
                 

                丨快速育种2.0  

                LED的创新与扩展的光周期和早期种子收获相结合,使得快速育种得以更广泛应用。

                 

                 

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                打破⌒ 种子休眠是提高育种速率的第一步。

                在许多物种中,母体植物在胚胎●发育过程中使种子处于休眠状▽态。种子的休眠可以在收获后通过冷分层被立即打破,即,种子在低温下吸水或使用促进发芽的激素。在开花后第14天提早收获小麦和大麦种子,然后进行3天的干燥和4天的◥冷分层,使其休眠状态被打破,并▂与收获成熟种子相比减少大约15天的生产时间。

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                始花期也可以提前。

                有些植物需要长时间的冷处理(春化)来调节向始花期的过渡∩;冬小麦品种需要6至12周。调控春化的分子成分在许多植物中都是已知的。瞬时地操纵这些控制点可能会导致“快速春化”的发展。

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                在植物生长的关键阶段,通过提高温度可以加速植物的生长。

                高温会导致水汽不足,阻碍植物生长和花粉发育;然而,当允许的︻水汽水平保持不变时,营养生长和衰老的速度可以加快。这一点已在玉米中得到证实,尽管植物在最低(夜间)温度偏高√时容易导致籽粒产量大幅下降。当植物的温度敏感性已知时,可以在适当的生长阶段用高温进行干预以加速生●长。

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                优化日照时长和光照质量可以改进育种时间。

                日照时长和光照质量的变化可以促进植物生ξ长。长日照促进日中性或长日照植物的生长,而光合作用优化后的光照质量可提高初级产量。现有的快速育种系统的一个特点是使用LED来改善光照质量并降低运营成本。除了促进增长和增加能源投入的回报外,激光还可以在生长箱或温室外产生,在温室内发射,然后散布到植物上,从而消除了使作物在受控环境下进行研究代价高昂的大部分冷却成本。

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                土壤历来是成功的植物培㊣育的基础。

                然而,水培生长系统允许更优化的营养成分和更快的吸收效率,同时保持根系生长的最佳有氧条件。尽管有这些潜在◢的好处,但必须注意优化营养供应,从而避↑免不良影响,如叶子不衰老和成熟不同步。

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                提高二氧化碳浓度可以通过增加】植物的光合能力来提高生产力。

                增加♂二氧化碳还会提高光合作用的其他重要输入(如光照强度和质量)的饱和阈值☆,并通过减小气孔孔径来抵消高温导致的水分损失。同样,要实现二氧化碳升高的积极作用,可能需要优化水和营养供应。因此,对于在这类投入方面不受限制的水培而言,可以释放植物的全部生长潜力。

                丨展望 

                对某些作物来说,由于对延长的日照时间敏感或额外的光照不能加速其生殖成熟,因此无法实现快速育种和与其他育种技术的结合。在过去的100年里,植物育种带来了高产作物,维持了人口的增长。利用一系列╲现代育种技术开发下一代作物品种,将在未来几十年中满足人口进一步增长的〗需求。

                 

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