科研产出
数字植物：科学内涵、瓶颈及发展策略
《合成生物学 》 2020
摘要：当前,各类组学技术、基因组编辑技术及超性能计算能力的飞速发展正使得植物科学从描述性、定性研究向精细定量研究乃至理性设计的转变。在这个过程中,数字植物的研究应运而生。数字植物通过对植物生长发育过程多尺度、多生理生化现象的系统定量模拟,以实现植物整个生命周期的"数字化"。数字植物将为定量植物科学研究、植物设计及改造提供理论工具。数字植物的发展将支持新代谢通路、基因调控网络的设计,乃至植物理想基因系统的设计,从而为以提升作物产量和优化作物品质为目标的植物合成生物学提供设计工具。本文在分析当前构建数字植物遇到的瓶颈的基础上,提出发展数字植物所需要的关键措施,即:构建植物生长发育基本模型;获得同化物在各器官间分配的代谢数据;创建模块模型耦联方法;建立数字植物研究公共平台;发展表型数据与机理模型相结合的方法;以水稻为模式植物,开展数字植物指导的分子设计育种;建立支持数字植物的人才培养及储备策略。利用数字植物定量模拟和设计植物是未来植物合成生物学发展的趋势,数字植物指导下的作物栽培和育种也是精准农业和智慧农业的必然要求。
关键词： 数字植物 合成生物学 产量潜力 理想株型 水稻 系统模型
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超级杂交稻持续增产的茎秆维管束结构基础研究
《华北农学报 》 2019
摘要：为探究不同产量潜力超级杂交稻持续增产的茎秆维管束结构基础,以具有不同产量潜力的4期超级杂交稻代表性品种两优培九、Y两优1号、Y两优2号和Y两优900为材料,在大田栽培条件下,研究了4期超级杂交稻茎秆维管束结构的差异及其与产量和产量构成因素间的关系.结果表明:随产量潜力的提高,4期超级杂交稻各节间大、小维管束数目均表现出不断增加的变化趋势,除倒5节小维管束面积和总面积表现为先升高后降低、倒2节和倒3节大维管束面积和总面积表现为先降低后升高外,其他节间大、小维管束面积和总面积均表现为不断增加的变化趋势.随着产量潜力的增加,4期超级杂交稻的实际产量、穗粒数均表现出不断增加的趋势,第4期超级杂交稻(Y两优900)较第1期超级杂交稻(两优培九)增产68. 83%,穗粒数增加87. 42%,而有效穗数呈逐渐减少的变化趋势,千粒质量和结实率则表现为先升高后降低的趋势.相关分析表明,茎秆维管束结构特征与穗粒数、结实率以及产量存在正相关,而与千粒质量存在负相关,特别是上部茎节间小维管束和基部茎节间大维管束结构特征显著影响超级杂交稻产量及产量构成要素.因此,4期超级杂交稻上部茎节间小维管束结构特征以及基部节间大维管束结构特征的改善是保证超级杂交稻产量潜力不断提高、穗大粒多和结实率正常的前提.
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同源四倍体籼粳亚种间杂种第一代的产量潜力研究
《中国稻米 》 2011
摘要：以不同染色体组倍性的籼粳亚种间杂种第一代为试验材料,对其主要农艺性状和产量潜力进行研究。研究结果表明,不同染色体组倍性的籼粳亚种间杂种第一代在单株穗数和每穗颖花数上并没有表现出很大的差异。然而,在千粒重和结实率上,不同染色体组倍性的籼粳亚种间杂种第一代所表现出的差异特别明显。同源四倍体籼粳亚种间杂种第一代在千粒重和结实率上所表现出的特点是挖掘其产量潜力的性状基础。在二倍体水平籼粳杂种第一代所表现出来的优势效应很难按照现有的技术程序得到应用,而在同源四倍体水平籼粳亚种间杂种第一代所表现出来的强大的杂种优势效应值得进一步研究和挖掘。
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