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干旱生境作物生物学基础研究

研究作物生长发育及其对环境条件响应的分子机理,以抗旱和敏感的作物(马铃薯、小麦、玉米等)种质为材料,从形态结构、生理生化、细胞生物学、遗传与表观遗传、分子生物学、基因组和蛋白质组等方面系统研究作物适应与抵御干旱逆境的机制,揭示干旱对作物致害的机理,阐明作物感受、抵御与耐受干旱的信号转导通路和基因调控网络,探索提高作物抗旱性的策略和技术,为作物抗旱种质创新和品种选育及作物栽培技术改进提供科学依据和技术。本方向主要研究内容为:

1)作物对干旱生境的生理生化响应

2)干旱损伤及修复机理

3)干旱环境下作物发育及品质形成机理

4)干旱生境作物特异种质资源基因挖掘及功能研究。

干旱生境作物种质创新与品种改良研究

旱农生态系统中,作物品种是有限水资源转化的载体,也是抗旱高效用水遗传基质的载体,同时是作物生物节水潜力表达的载体,生物学基础研究领域的成果只有集成表达在品种中,其解决干旱胁迫的作用才能发挥出来。目前,分散的抗旱生理基础和遗传基础领域的研究成果较多,但表达在品种水平上的成果相对有限,因此根据作物抗旱和水分高效利用的需求以及西北地区少水多变的环境特征,进行作物种质创新和品种改良,才可能形成旱农生态系统抗旱和高效用水的基础生物构建。

鉴于此,干旱生境作物种质创新与品种改良研究针对西北旱区主要作物,将新发现的有利基因采用生物技术与常规技术相结合方法,创新种质,培育新品种。重点开展:

1)质量性状基因定位、数量性状位点(QTL)和基因表达分析。

2)染色体工程与体细胞融合。

3)有利基因克隆与遗传转化。

4)抗旱节水优质马铃薯、小麦、玉米、啤酒大麦和冬油菜新品种选育。


干旱生境作物生产系统调控机理研究

基于干旱生境作物适应干旱的生物学基础理论,集成应用抗旱高效作物品种,研究提高少水多变农田“土、肥、水、气、热”与作物生物学需求吻合程度的土壤耕作原理、养分调控机制和作物配置理论;集成现代信息技术,研发干旱农田生态系统生物与非生物环境协同响应的基本机制,构建旱作农田精准管理的决策系统;研发抗旱、稳产及水热高效利用,全程机械化、工程化、智能化、标准化的作物生产系统综合管理技术体系。

重点开展:1) 作物与干旱生境协调适应机理研究

2) 干旱生境作物生产的种水肥协调运筹

3) 干旱生境作物生产管理系统-作物模拟模型、作物管理专家系统、作物管理决策支持系统研发

4) 干旱生境作物生产损失控制。