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    全球變暖條件下培育更高產(chǎn)作物以應(yīng)對(duì)糧食危機(jī)

    發(fā)布時(shí)間: 2022-04-18  點(diǎn)擊次數(shù): 1486次

    紐約時(shí)報(bào)發(fā)表了題為To Feed a Hot Planet, They’re Making More Efficient Plants”的報(bào)道,該文簡(jiǎn)要介紹了Robert Furbank博士(澳大利亞國(guó)立大學(xué)、澳大利亞研究委員會(huì)轉(zhuǎn)化光合作用中心主任)及其團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行的工作。

     

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    由于全球氣候變化的影響,諸如溫度升高、干旱加劇、風(fēng)和降雨模式改變都在威脅農(nóng)業(yè)生產(chǎn),從而使世界都在面臨逐漸逼近的糧食短缺危機(jī)。

    Furbank博士和他領(lǐng)導(dǎo)的科研中心與相關(guān)科學(xué)家合作瞄準(zhǔn)了一個(gè)大膽的糧食危機(jī)解決方案讓作物更加高效地進(jìn)行光合作用。

    作物生理學(xué)家估計(jì),如果植物光合效率提高5%,那么大部分作物的產(chǎn)量可以提高20%。

    這對(duì)養(yǎng)活不斷增長(zhǎng)的人口會(huì)是一個(gè)非常大的幫助。據(jù)預(yù)測(cè),到2050年,全球人口會(huì)從現(xiàn)在的75億增長(zhǎng)到100億,而科學(xué)家估計(jì)作物產(chǎn)量要增長(zhǎng)70%以上才能滿(mǎn)足需求。

    回顧歷史,得益于一系列統(tǒng)稱(chēng)為綠色革命的農(nóng)業(yè)革新,在1960-2010年間,全球糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)了175%。通過(guò)培育高產(chǎn)作物、改善氮肥的使用以及改良灌溉方式,農(nóng)業(yè)部門(mén)避免了世界人口快速增長(zhǎng)可能造成的全球性饑荒。

    然而,近些年來(lái),綠色革命的技術(shù)逐漸達(dá)到了極限,全球作物產(chǎn)量已經(jīng)止步不前。據(jù)2014年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織報(bào)告,三大主要谷物,水稻、小麥和玉米的年產(chǎn)量增長(zhǎng)率從1960-1990年的2.19-2.95%下降到1990-2010年的0.79-1.74%。同時(shí),現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的負(fù)面影響開(kāi)始顯現(xiàn),比如溫室氣體排放、氮肥污染、土壤退化等。

    除了保障耕種面積和維護(hù)生態(tài)環(huán)境,*的措施就是開(kāi)發(fā)利用優(yōu)良的作物品種和先進(jìn)的栽培技術(shù)。因此,在未來(lái)的數(shù)十年間,科學(xué)家需要培育作物新品種。這些新品種要應(yīng)對(duì)更加嚴(yán)酷而變化莫測(cè)的環(huán)境條件,更少的資源——包括土地、水和肥料等,同時(shí)還能獲得高產(chǎn)。

    為了達(dá)到這一目的,農(nóng)業(yè)科學(xué)家們的科研工作需要更先進(jìn)的技術(shù)和儀器來(lái)支持:

    1.植物生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)與控制,模擬各種不同的環(huán)境條件來(lái)研究植物的反應(yīng)

    2.作物增產(chǎn)性狀的鑒別與分析

    Furbank博士使用PSI公司的植物生長(zhǎng)艙(Growth Capsule)對(duì)作物增產(chǎn)性狀進(jìn)行了相關(guān)研究。

     

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    Growth Capsule植物生長(zhǎng)艙為集裝箱式設(shè)計(jì),方便移動(dòng)運(yùn)輸,無(wú)需專(zhuān)門(mén)的溫室或?qū)嶒?yàn)室,可露天使用,多個(gè)單元可以拼疊在一起。每個(gè)單元可獨(dú)立調(diào)節(jié)環(huán)境條件,溫度、濕度、光照及CO2調(diào)控并在線監(jiān)測(cè)顯示在觸摸屏上,可以在任何地點(diǎn)、任何環(huán)境條件下進(jìn)行生態(tài)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)和植物培養(yǎng)。

     

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    同時(shí),Furbank博士所屬的澳大利亞國(guó)立大學(xué)與澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織已經(jīng)與PSI公司合作建設(shè)了多套PlantScreen植物表型成像分析系統(tǒng)

     

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    PlantScreen植物表型成像分析系統(tǒng)集植物自動(dòng)傳送技術(shù)、智能LED光適應(yīng)與培養(yǎng)技術(shù)、自動(dòng)澆灌稱(chēng)重技術(shù)、FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)、光譜成像技術(shù)(包括RGB、VISIR高光譜成像、SWIR高光譜成像、LWIR紅外熱成像等)等,以及根窗技術(shù)全自動(dòng)根系表型觀測(cè),高通量、無(wú)損傷、全自動(dòng)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)分析植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與生理功能形狀表型,成為著名表型組學(xué)與遺傳組學(xué)研究及遺傳育種機(jī)構(gòu)的重要平臺(tái),如德國(guó)IPKLeibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research)、美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge National Laboratory)、荷蘭生態(tài)表型研究中心(NPEC,Wageningen University & Research,Netherlands Plant Eco-phenotyping Centre)、德國(guó)BIOPInstitute of Biochemical Plant Pathology)、澳大利亞CSIROCommonwealth Scientific and Industrial Research Organisation)、國(guó)際水稻研究所、杜邦先鋒國(guó)際良種公司、孟山都公司、美國(guó)合成基因公司等等。

     

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    Furbank博士已經(jīng)在澳大利亞和各地開(kāi)展了一系列不同的實(shí)驗(yàn)他說(shuō)“我認(rèn)為將會(huì)有不止一種技術(shù)解決方案,我們需要在許多戰(zhàn)線上采取一致行動(dòng)。”

     

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    易科泰提供相關(guān)作物表型產(chǎn)品技術(shù)

    PhenoTron®-PTS 高光譜-多光譜熒光成像系統(tǒng)

    PhenoTron®-SR 植物表型成像分析系統(tǒng)

    PhenoTron®-YZ 實(shí)驗(yàn)室/溫室植物表型成像分析系統(tǒng)

    PhenoTron®-XY/XYZ 實(shí)驗(yàn)室/溫室植物表型成像分析系統(tǒng)

    PhenoTron®-復(fù)式作物育種與表型分析平臺(tái)

    PhenoTron®-Lab 作物種質(zhì)資源檢測(cè)鑒定平臺(tái)

    PhenoTron®-傳送帶式表型成像分析平臺(tái)

    PhenoTron®-HSI 高光譜成像系統(tǒng)

    PhenoPlot表型成像分析系統(tǒng)

    EMS-ET植物生理生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

    PlantScreen 植物表型與種質(zhì)資源成像分析系統(tǒng)