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扬州大学科研团队获国家自然科学奖二等奖

大学生科技报讯(记者过国忠 通讯员沙爱红)在1月8日召开的2017年度国家科学技术奖励大会上,由扬州大学杨建昌、香港浸会大学张建华等科研团队完成的《促进稻麦同化物向籽粒转运和籽粒灌浆的调控途径与生理机制》项目,获得国家自然科学奖二等奖。

水稻小麦是我国两大粮食作物,促进同化物向籽粒转运和籽粒灌浆是提高产量的重要途径。但在生产上,部分稻麦品种或在高氮水平下茎、鞘中同化物向籽粒转运率低、籽粒充实不良是突出问题,由此造成的产量损失可在20%以上。因此,研究并阐明促进稻麦同化物转运和籽粒灌浆的调控途径,对保证我国粮食安全具有十分重要的意义。

该项目组成员的早期研究发现,花前储存的同化物不仅是灌浆物质的组成部分,而且是启动灌浆的重要物质基础;茎中同化物向籽粒转运必须启动植株的衰老过程。但植株衰老与光合作用是一对矛盾,植株衰老过早过快,不利于光合作用;衰老过迟过慢,不利于同化物向籽粒转运。因此,协调谷类作物植株衰老、光合作用与同化物向籽粒转运的关系是一个科学难题,一直未找到破解方法,严重制约产量。针对以上问题,扬州大学杨建昌教授与香港浸会大学张建华教授紧密合作并组成研究团队,通过栽培与生理等内、外因的研究,探明促进同化物转运和籽粒灌浆的调控途径,并揭示其生理生化机制,进而建立促进同化物向籽粒转运和籽粒灌浆的新理论。经过18年系统深入的研究,获得了重要创新成果。

该项目的研究成果体现在,发现植株衰老、光合作用与同化物向籽粒转运关系的协调性受植株水分状况的调控,首创了协调这三者关系和促进籽粒灌浆的水分调控方法,为解决谷类作物植株衰老与光合作用的矛盾以及既高产又节水的难题提供了新的途径和方法;率先探明了适度提高体内脱落酸(ABA)水平可以促进同化物向籽粒转运,提高ABA与乙烯、赤霉素比值可以促进籽粒灌浆,为促进谷类作物同化物转运和籽粒灌浆的生理调控开辟了新途径;首次明确了ABA通过增强茎鞘和籽粒中糖代谢关键酶活性,促进同化物装载与卸载及籽粒淀粉的合成。获得了ABA调控同化物转运和籽粒灌浆的新认识,为栽培调控和遗传改良提供了新的生理生化依据;以上述科学发现为核心内容,建立了促进同化物转运和籽粒灌浆的新理论,包括新的水分调控方法,新的生理调控途径和新的生理生化机制。

“我们研究的项目有助于解决部分稻麦品种物质运转率低、籽粒充实不良问题,可以克服由于氮肥施用过量而造成的作物贪青、籽粒灌浆慢、粒重低的问题,可以节约水资源,提高水分利用效率,有利于农业可持续发展,提出的原理和方法,不仅适用于水稻、小麦和玉米等谷类作物,而且适用于桃树、苹果、棉花等非谷类作物。”杨建昌说。

据介绍,该项目经过多年、多地验证和示范应用,示范地水稻增产8-12%,灌溉水利用效率增30-40%;小麦增产6-10%,灌溉水利用效率增20-30%,具有十分广阔的应用前景。

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[责任编辑:陈龙]