外源基因导入改良小麦抗旱性的研究进展
摘要：华北是我国水资源匮乏地区之一,干旱直接威胁着本区域粮食安全。小麦（Triticum aestivum L.）作为世界主要粮食作物,在我国北方占有重要地位,选育抗旱小麦品种是降低干旱危害的有效手段。由于小麦属内的遗传变异相当有限,小麦抗旱性遗传改良急需开发和导入新的基因资源。远缘杂交是转育小麦近缘属种优良基因、创造特异育种新材料的有效途径;全基因组DNA导入技术打破了物种界限,可以将小麦族外的基因导入小麦基因组中;转基因技术不仅可以导入其他物种的基因,更使得分子聚合不同来源的抗旱相关基因成为可能,为小麦抗旱性综合改良开辟了新途径。本文以上述3种技术为切入点,对外源基因（或染色质）导入、改良小麦抗旱性的相关研究进展进行了回顾和展望。不同形态氮肥与结实期水分胁迫对水稻氮素利用及产量的影响
摘要：以杂交籼稻＂冈优527＂和常规粳稻＂农垦57＂为材料,设置硫酸铵（铵硝配比100∶0）、硝酸铵（铵硝配比50∶50）、硝酸钠（铵硝配比0∶100）3种形态氮肥及结实期4种水分胁迫处理[土壤水势（ψsoil）分别为0 kPa、25 kPa、50 kPa、75 kPa,持续处理14 d],研究其对水稻氮素吸收利用及产量的影响。结果表明：结实期土壤水势在25 kPa时,铵硝比50∶50处理较铵硝比100∶0处理的水稻籽粒产量增加显著,铵态氮比例≥50%时,适当增加硝态氮比例可缓解土壤水分严重不足对产量形成的不利影响。当土壤水势在0~25 kPa范围内适当增加硝态氮肥比例,有利于促进稻株氮素累积,尽管与纯铵态氮处理间未达到显著水平,但与纯硝态氮处理间差异均达到显著水平。土壤水势≤50 kPa时,增加硝态氮产量优势减弱,相反增加铵态氮肥的比例更有利于产量形成。增加铵态氮有利于分蘖盛期前稻株对氮的吸收,但在保证一定铵态氮比例下,适当增加硝态氮有利于加快中、后期对氮素的吸收速度和氮素累积量,为结实期氮素向籽粒转运及提高氮素利用效率提供保证。适度水分胁迫能促进结实期水稻对氮素的吸收,促进结实期干物质累积,提高各器官中营养物质向籽粒运转,进而有利于收获指数的提高。杂交籼稻＂冈优527＂和常规粳稻＂农垦57＂对不同形态氮肥与结实期水分胁迫下氮素利用及产量的响应趋势基本一致。水氮调控对冬小麦根冠比和水分利用效率的影响研究
摘要：通过田间和桶栽试验研究了水、氮调控对冬小麦根冠比和水分利用效率的影响。田间试验结果显示,土壤水分条件对冬小麦根冠生长影响显著。当冬小麦生育期60 cm土层土壤水分维持在田间持水量的60%以上时,根冠比维持稳定状态,不随灌溉次数的增加而变化;当冬小T麦生育期60 cm土层土壤水分低于田间持水量的60%时,土壤越干旱,根冠比越大。桶栽试验结果显示,氮素水平对冬小麦根冠比影响显著,而水氮互作效应对根冠比影响不显著。在所有水分处理条件下,随着施氮量增加,冬小麦根量减少。施氮对冬小麦地上部分和地下部分的影响不同。在水分亏缺条件下,随着氮用量增加,冬小麦经济产量呈增加趋势,水分利用效率与施氮量存在明显正相关关系;而在充分灌溉条件下,产量随着施氮量的增加表现出先增加后降低的趋势,存在一个氮肥用量阈值。因此,水氮通过调控地上地下干物质分配而影响作物产量和水分利用效率,在水分供应受限制条件下,增施氮肥会降低根冠比,更利于地上干物质的积累和经济产量形成。田间试验和桶栽试验均表明,冬小麦根冠比与水分利用效率呈负相关,根冠比大不利于地上部分干物质的积累和作物产量的形成,导致水分利用效率降低。农业资源研究中心“百人计划”招聘启事
摘要：中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心（以下简称中心）面向国家水安全、粮食安全、生态环境安全的重大战略需求和农业资源与生态学前沿领域开展应用基础研究。根据中心科研布局与学科发展的需要，现诚聘海内外杰出人才若干名。太湖地区不同水旱轮作方式下稻季甲烷和氧化亚氮排放研究
摘要：为准确编制我国稻田温室气体排放清单及制定合理减排措施提供基础数据,选择太湖地区典型水稻种植区江苏省苏州市,研究设计了休闲水稻（对照,CK）、紫云英水稻（T1）、黑麦草水稻（T2）、小麦水稻（T3）和油菜水稻（T4）5种水旱轮作方式,采用静态箱气相色谱法,开展了不同水旱轮作方式下水稻生长季田间甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）排放监测试验。试验结果表明：不同水旱轮作方式下水稻生长季CH4排放通量呈先升高后降低的变化趋势,CH4排放峰值出现在水稻生育前期,移栽至有效分蘖临界叶龄期CH4累积排放量占全生育期排放总量的比例为65%~81%,而N2O仅在水稻烤田期间有明显排放。水旱轮作方式对稻季CH4和N2O排放有极显著（P 0.01）影响,CH4季节总排放量表现为T1（283.2 kg.hm 2）CK（139.5 kg.hm 2）T3（123.4kg.hm 2）T4（114.7 kg.hm 2）T2（100.8 kg.hm 2）,N2O季节总排放量顺序为T1 T4 T3 T2 CK,依次为1.06kg.hm 2、0.87 kg.hm 2、0.81 kg.hm 2、0.72 kg.hm 2和0.53 kg.hm 2。T1处理稻季排放CH4和N2O产生的增温潜势最高[7 396 kg（CO2）.hm 2],显著（P 0.05）高于其他处理,比CK[3 646 kg（CO2）.hm 2]增加103%,T2[2 735kg（CO2）.hm 2]较CK减少25%（P 0.05）。紫云英水稻轮作方式增加了太湖地区水稻生长季的温室效应。华北平原高产农区冬小麦农田土壤温室气体排放及其综合温室效应
摘要：研究不同农业管理措施下小麦农田N2O、CO2、CH4等温室气体的综合增温潜势,有助于科学评价农业管理措施在减少温室气体排放和减缓全球变暖方面的作用,为制定温室气体减排措施提供依据。本研究采用静态明箱气相色谱法对华北平原高产农区4种农业管理措施下冬小麦农田土壤温室气体（CO2、CH4和N2O）季节排放通量进行了监测,估算了不同农业管理措施下小麦季的综合温室效应。结果表明,华北太行山前平原冬小麦农田土壤是CO2、N2O的排放源,CH4的吸收汇。不同农业管理措施对不同温室气体的排放源和吸收汇强度的影响不同,增施氮肥、充分灌溉促进了土壤CO2、N2O的生成,强化了土壤CO2和N2O排放源的特征;但却抑制了土壤对CH4的氧化,弱化了土壤作为大气CH4吸收汇的特征。2009—2010年和2010—2011年冬小麦生长季T1（传统模式）、T2（高产高效模式）、T3（再高产模式）和T4（再高产高效和土壤生产力提高模式）处理土壤排放的温室气体碳当量分别依次为8 880 kg（CO2）.hm 2、8 372 kg（CO2）.hm 2、9 600 kg（CO2）.hm 2、9 318kg（CO2）.hm 2和13 395 kg（CO2）.hm 2、12 904 kg（CO2）.hm 2、13 933 kg（CO2）.hm 2、13 189 kg（CO2）.hm 2。各处理间温室气体排放差异主要是由于施肥和灌溉措施的不同引起的,秸秆还田与否是造成年度间温室气体排放存在差异的主要原因。T2处理综合增温潜势相对较低,产量和产投比相对较高,为本区域冬小麦优化管理模式。传统稻鱼系统生产力提升对稻田水体环境的影响
摘要：如何在提升传统农业系统生产力的同时又不破坏其内涵、还对环境不产生负面影响,是一个受到研究者持续性关注的挑战性课题。本研究以具有1 200年历史的全球重要农业文化遗产稻鱼系统为例,研究稻鱼系统鱼的放养密度对生产力和环境的影响,探讨能够显著提升稻鱼系统生产力且又不破坏其传统性（产品优质、环境友好）的途径。研究表明,传统稻鱼系统（RF）（田鱼目标产量375 kg.hm 2）与水稻单作系统（RM）水体的化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）及铵态氮（NH4＋-N）含量均没有显著性差异。随着田鱼养殖密度提高（鱼产量由750 kg.hm 2提高到3 000 kg.hm 2）和饲料投入的相应增加,稻鱼系统的生产力和经济产出大幅度提高（稻鱼系统的净经济收入增加25.2%~101.4%）,但稻鱼系统（RF）水体的COD值及TN、TP和NH4＋-N含量均呈现增加的趋势,尤其是当鱼目标产量增至3 000 kg.hm 2时,水体TP含量和COD值显著提高,面源污染风险增加。分析还表明,鱼放养目标产量为2 250 kg.hm 2时,稻鱼系统经济效益最佳,此时净经济收入比传统稻鱼系统增加55.9%,并且不会对水体环境质量产生负面影响。保护性耕作与等高草篱防治坡耕地水土及氮磷流失研究
摘要：坡耕地是水土流失和农业面源污染物的重要来源,同时也是当前治理的薄弱环节。本文以北京地区坡耕地为研究对象,采用人工模拟降雨方法,研究了保护性耕作和等高草篱措施在不同坡度条件下对水土及氮磷流失的防治效果。结果表明：保护性耕作和等高草篱措施均能有效降低坡耕地水土及氮磷养分流失,4种处理的降低效果由大到小依次为：保护性耕作＋草篱〉传统耕作＋草篱〉保护性耕作＋无草篱〉传统耕作＋无草篱。与传统耕作＋无草篱相比,传统耕作＋草篱、保护性耕作＋无草篱、保护性耕作＋草篱分别减少56%、44%和68%的径流流失,66%、49%和82%的土壤流失,以及56%、43%和66%的总氮流失和54%、40%和70%的总磷流失。同时,等高草篱和保护性耕作措施的防治效果与坡度呈负相关关系,即随着坡度增加其作用效果逐渐减弱。回归分析结果表明,保护性耕作和等高草篱措施是控制坡耕地水土及氮磷流失的最关键因素。黄土丘陵区不同植被群落土壤团聚体有机碳及其组分的分布
摘要：有机碳是形成土壤团聚体的重要物质,植被群落通过有机残体的输入增加土壤有机碳含量,从而通过影响团聚体的形成而影响土壤结构。为探究不同植被群落对土壤结构改良的意义,对黄土丘陵区森林带和草原带的不同植被群落土壤团聚体中有机碳组分进行了研究。结果表明：（1）研究区域森林带土壤有机碳含量大于草原带,森林带植被群落土壤总有机碳含量大小顺序为：辽东栎群落〉人工刺槐群落〉狼牙刺群落,草原带植被群落土壤总有机碳含量大小顺序为：人工沙棘群落〉达乌里胡枝子＋茭蒿群落〉铁杆蒿＋达乌里胡枝子群落;（2）土壤活性有机碳和腐殖质碳占土壤总有机碳的比例在两种植被带之间基本相同,相同植被群落土壤活性有机碳占土壤总有机碳的比例高于腐殖质碳占总有机碳的比例;（3）森林带土壤〉0.25 mm团聚体含量显著高于草原带土壤〉0.25 mm团聚体含量,各种形态的有机碳随着土壤团聚体粒级的增大有机碳含量呈先增加后减少或者随着团聚体粒级的增大而增大的趋势,2~0.25 mm和〈0.25 mm团聚体中有机碳含量最高;（4）草原带每种植被群落土壤活性有机碳含量空间差异性较大,辽东栎群落各种形态土壤有机碳含量的空间差异性都较大,〈0.25 mm团聚体腐殖质碳含量大于其他粒径;（5）草原带人工沙棘群落土壤各种形态有机碳在土壤剖面上的含量差异很小,其他各植被群落0~10 cm土层土壤有机碳含量均大于10~20 cm土层。马铃薯对瓜列当种子萌发的化感作用研究
摘要：瓜列当给瓜类等经济作物造成较大危害。本研究采用盆栽4个推广马铃薯品种＂夏波蒂＂、＂青薯168＂、＂冀张薯5号＂和＂克新1号＂,以不同生长时期（幼苗期、开花期和结薯期）马铃薯根际土、根系和地上部的浸提液（甲醇和水）刺激瓜列当种子萌发,根据发芽率来判定其对瓜列当化感作用的强弱,同时筛选刺激瓜列当发芽率高的品种用于列当杂草的防除。结果表明,马铃薯能刺激瓜列当种子萌发;不同马铃薯品种对瓜列当的化感作用各有差异,随着马铃薯的生长,根际土中化感物质积累不断升高,根系化感作用逐渐减弱,而地上部化感作用逐渐增强。甲醇浸提液刺激瓜列当种子发芽率高于水浸提液,即甲醇浸提化感作用效果较好。＂夏波蒂＂根系甲醇浸提液刺激瓜列当种子的发芽率在幼苗期最高,为48.5%;而地上部甲醇浸提液处理的发芽率在结薯期最高,为51.2%。可以在瓜列当危害的农田轮作＂夏波蒂＂5~8年,同时采用马铃薯秸秆还田来减少土壤中瓜列当种子库,达到防除瓜列当危害的目的。混合盐碱对紫花苜蓿苗期根系特征的影响
摘要：为研究紫花苜蓿根系对混合盐碱胁迫的响应,探索紫花苜蓿对混合盐碱的适应特点,为紫花苜蓿在盐碱地的栽培实践提供理论依据。本试验以＂甘农三号＂紫花苜蓿为试验材料,采用两种中性盐NaCl和Na2SO4及两种碱性盐NaHCO3和Na2CO3,按不同比例混合成为A（NaCl∶Na2SO4=1∶1）、B（NaCl∶NaHCO3=1∶1）、C（NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3=1∶1∶1∶1）、D（Na2SO4∶Na2CO3=1∶1）、E（NaHCO3∶Na2CO3=1∶1）5种混合盐,分别以25 mmol.L 1、50 mmol.L 1、100 mmol.L 1、150 mmol.L 14种盐浓度,模拟出20种盐度和碱度各不相同的混合盐碱条件对紫花苜蓿幼苗进行处理,测定了根系总长度、根系平均直径、根表面积、根尖数等指标,以了解紫花苜蓿根系在混合盐碱胁迫下的生长特性。结果表明,盐浓度为影响紫花苜蓿根系生长的主要因素。混合盐碱对根尖数的影响表现出明显的负效应,对根系平均直径的影响并不明显。随着混合盐浓度的升高,根系总长度、根表面积呈现先增大后减小的趋势。A、B处理的根长分别在盐浓度为25 mmol.L 1和50 mmol.L 1时达到最大值,分别比对照（0 mmol.L 1）增加50.7%和37.9%,而且差异均达到显著水平（P〈0.05）;在盐浓度达到150 mmol.L 1时,A、B、C、D、E的根系总长度分别比对照减少26.6%、37.7%、51.6%、37.0%和55.7%,差异显著。A、C、D组处理下仅在25 mmol.L 1时,根表面积显著增加,分别比对照增加21.1%、43.4%和12.7%;在浓度为150 mmol.L 1时,E处理下根表面积显著减小,比对照减少49.6%。表明低浓度混合盐碱对紫花苜蓿根系的生长影响不显著或具有一定的促进作用,高浓度胁迫下抑制根系的生长;在高盐浓度下随着碱性盐比例的增加,对紫花苜蓿根系生长的抑制作用越明显。中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心2013年博士招生目录
摘要：中吲科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心前身为始建于1978年的中国科学院石家庄农业现代化研究所。2002年，与中国科学院遗传与发育生物学研究所进行整合，成立了“中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心”，保留独立事业单位法人资格。拥有中国科学院院士1人，引进中国科学院“百人计划”人才4名。不同矿化度咸水灌溉对小麦产量和生理特性的影响
摘要：为充分利用河北低平原区蕴藏丰富的咸水资源,缓解淡水资源匮乏的矛盾,在连续定位灌溉田间试验的基础上,采用裂区设计,以灌溉水矿化度作为主处理,以不同小麦品种作为副处理,研究了不同矿化度梯度咸水灌溉对小麦产量、叶片相对电导率、丙二醛（MDA）含量、脯氨酸（Pro）含量以及叶片Na＋、K＋、Ca2＋及K＋/Na＋等指标的影响及其与品种耐盐性的关系。研究结果表明,随灌溉水矿化度的增加叶片的细胞膜透性增强,同时膜脂氧化产物MDA增加、渗透调节物质脯氨酸增多、叶片中Na＋累积增多,而高矿化度下Ca2＋和K＋/Na＋比值明显降低;从品种的产量和耐盐指数来看,＂石家庄8号＂较＂衡4399＂表现较强的耐盐特性。从生理指标来看,＂石家庄8号＂较＂衡4399＂细胞膜更稳定,＂衡4399＂用2 g.L 1以上咸水灌溉其膜透性显著增加,而＂石家庄8号＂需要4 g.L 1以上咸水灌溉膜透性才显著提高。另外＂石家庄8号＂的耐盐性还与其维持较高的K＋和较低的脯氨酸水平以及较高的K＋/Na＋比值有关,而与Na＋、Ca2＋绝对含量关系不明显。从MDA来看,返青期和孕穗期＂石家庄8号＂较＂衡4399＂水平低,但到抽穗期和灌浆期其积累量较＂衡4399＂反而要高。灌溉水的矿化度超过4 g.L 1时,两个小麦品种产量明显降低但耐盐性强的＂石家庄8号＂减产幅度相对较小。因此咸水灌溉小麦品种选择十分重要,从作物耐盐性和产量考虑,多年连续灌溉咸水的矿化度不宜超过4 g.L 1。玉米发芽过程重金属镉中毒机理研究
摘要：为了深入探讨重金属胁迫下植物重金属代谢过程及机理,采用有一定重金属镉耐受能力的农作物玉米为试验材料,综合研究了不同镉浓度（5~100μmol.L 1）及不同处理时间下玉米幼苗发芽、不同组织部位镉含量及分布、镉中毒前后液相色谱质谱联用谱图（HPLC-MS）、核磁共振氢谱图（1H NMR）和总蛋白氨基酸含量。结果表明,低于50μmol.L 1的镉浓度能促进玉米发芽,高于此浓度可明显抑制发芽。镉在胚乳、根、茎、芽等新鲜组织部位的分布不均,其分布情况为：胚乳〉根〉茎〉芽。HPLC-MS和1H NMR分析结果表明,玉米中镉以金属螯合剂（PC）形式络合。总蛋白氨基酸含量分析说明镉胁迫影响营养物质的吸收及合成。重金属镉在整个玉米幼苗中传输积累过程为：大量镉吸附在胚乳中,部分直接吸附在根表面;部分镉以游离形式存在,部分以植物金属螯合剂螯合形式存在;镉在细胞中与各种蛋白作用,在胞液、液泡、胞间连丝等细胞器间传递;镉经根、茎传输到芽,此过程主要受浓度梯度影响;镉的传输过程很可能遵循顺浓度梯度的协助扩散过程,试验证明了此过程的合理性。甘薯淀粉产量及相关性状的遗传多样性和关联度分析
摘要：甘薯[Ipomoea batatas（L.）Lam.]是加工淀粉和燃料乙醇的重要原料,是目前我国最具开发前景的非粮食类新型能源作物。选育高淀粉产量的能源型甘薯新品种是甘薯育种的重要目标。为了获得准确筛选高淀粉产量育种材料的性状指标,提高甘薯高淀粉产量育种效率,缩短育种周期,本研究利用不同甘薯品种（系）的自然变异,根据淀粉产量、不同生长发育阶段的5个主要农艺性状和3个淀粉合成关键酶活性测定结果,利用相似系数和遗传距离矩阵,以类平均法对国内48份不同淀粉产量甘薯种质资源进行了遗传多样性分析,通过关联度分析研究了淀粉产量与不同时期农艺性状、淀粉合成关键酶活性的相关性。结果表明：48份甘薯种质资源材料在不同时期农艺特征差异较大;不同时期农艺性状的聚类结果中,栽后100 d的农艺性状与淀粉产量关联度最大,淀粉产量与该时期的基部分枝数呈极显著负相关（r=0.428）,与干率呈极显著正相关（r=0.423）,而与最长蔓长、单株结薯数和单株鲜薯重相关性不显著。48份甘薯种质材料在不同时期的酶活聚类结果差异明显。不同时期的甘薯淀粉合成关键酶活性聚类结果中,栽后50 d酶活聚类与淀粉产量聚类结果关联度最大,淀粉产量与该时期测得的ADPG焦磷酸化酶（ADPG-PPase）活性呈负相关关系（r=0.163）,与蔗糖合成酶（SS）活性（r=0.101）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性（r=0.016）呈正相关,但相关性均未达到显著水平。加之淀粉合成关键酶活性测定步骤繁琐,不适宜作为甘薯高淀粉产量育种早期选择的生理指标。在高淀粉产量育种材料筛选时可于栽后100 d对农艺性状进行综合考察,重点考虑干率较高及分枝数较少的品系。本研究可为甘薯高淀粉产量育种提供一定的理论依据。设施番茄单株成果数模型研究
摘要：单株成果数是番茄单株产量的构成因子,为了定量分析不同品种设施番茄单株成果数与环境条件之间的关系,以＂美国摩尔一号＂（B1,偏早熟）、＂超世纪番茄大王＂（B2,偏晚熟）和＂美国903＂（B3,中熟）为材料,于2009年、2010年和2011年开展了品种和施肥、品种和水分田间试验。通过分析不同品种、水分和施肥水平番茄坐果数、果实脱落数、开花数及现蕾数与环境因子的关系,建立了设施番茄单株现蕾数、单株花脱落数、单株果脱落数和单株成果数模型。经独立试验资料检验,设施番茄品种B1、B2和B3平均单株累积现蕾数实测值与模拟值的根均方差（RMSE）、平均绝对误差（Xde）和决定系数（R2）分别为2.452个（n=24）、1.851个和0.976,1.820个（n=24）、1.422个和0.948,1.849个（n=24）、1.464个和0.949。单株花脱落数实测值与模拟值的RMSE、Xde和R2分别为0.712个（n=16）、0.662个和0.786,0.730个（n=17）、0.662个和0.965,1.229个（n=16）、1.091个和0.952。单株果实累积脱落数实测值与模拟值的RMSE、Xde和R2分别为0.391个（n=15）、0.342个和0.849,0.439个（n=15）、0.346个和0.966,0.318个（n=15）、0.288个和0.961。单株成果数模拟值与实测值的RMSE、Xde和R2分别为0.839个（n=27）、0.712个和0.934,实测值与模拟值的吻合程度较好,说明模型可较好地模拟不同品种、水分和施肥水平设施番茄单株成果数。Faculty positions： Center for Agricultural Resources Research, Chinese Academy of Sciences
胶东山区景观格局与环境因子关系研究——以山东省栖霞市为例
摘要：为揭示山区景观格局分布特征,在ARCGIS和CANOCO for Windows 4.5软件支持下,利用2003年和2010年山东省栖霞市土地利用景观类型图、DEM图和土壤图等数据,建立栖霞市地学数据库,采用CCA排序法,分析了在不同时间尺度下栖霞市土地利用类型与环境因子的关系。结果表明：（1）2003年和2010年CCA排序的前4个排序轴的累积景观环境解释量分别为98.8%和98.7%,而且呈现减小趋势;但从景观与环境的相关系数可以看出,2003年比2010年的相关系数大;两年的特征值总量分别为0.572和0.808。（2）环境因子对景观格局分布的贡献率随着时间变化而有所差异;而且2003年和2010年研究区土地利用格局变化不大,除未利用地外,其他6种土地利用类型空间差异不明显。（3）2003年和2010年土地景观格局和环境因子的关系呈现相似的规律性。对土地利用格局重要性影响比较大的因子主要为日照时数、坡度和海拔;日照时数较长、海拔较低、坡度较小的地区分布的主要是水域、建设用地,而未利用地和草地主要分布在日照时数较短、海拔较高、坡度较大的地区。通过景观格局与环境因子关系研究,揭示了栖霞市土地利用景观格局分布特征,可以为农业结构调整提供理论依据,为土地利用格局优化提供参考依据。
