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水稻是我国最主要的口粮作物之一,全国有65%以上的人口以稻米为主食。在稳定穗数主攻大穗的现代水稻生产中,普遍存在弱势籽粒充实度差的问题,不仅限制了水稻产量潜力的发挥,而且严重影响稻米品质。弱势籽粒充实度差是一个公认的重大科学难题。自1995年始,项目组围绕该重大科学难题,经过23年的攻关研究,取得的创新性结果如下： 1、首次提出水稻“三源一库”质量栽培理念,明确相对于籽粒库容,源包括叶源、鞘源和根源三部分,突出强调了根源在栽培研究的重要性;构建了以“流”为主线的“三源一库”形态质量和生理质量指标结构图,建立了颖花伤流量、伤流势、籽粒相对充实度等生理评价指标体系,揭示了源库质量之间的关系;首次提出并将水稻基本群体划归为4种源库类型群体,明确了各类群体的源库质量特征;构建了涵盖群体、个体、器官和分子四个层次的水稻源库质量栽培理论体系。 2、国际*了随机短片段靶基因模拟物技术（STTM）,揭示了相关miRNA调控水稻弱势籽粒灌浆充实的网络机制,构建了基于STTM技术的水稻库质量分子调控技术,平均灌浆速率提高0.14 mg/d-0.25 mg/d,千粒重增加15.21%-26.31%;首次利用差异蛋白组学技术解析了水稻源库各部位差异蛋白质组的时空变化,发现了萌发素蛋白上调表达和α-微管蛋白的磷酸化修饰能够打破弱势籽粒胚乳细胞发育的停滞,促使胚乳膨大形成库容;明确了14-3-3蛋白磷酸化修饰差异是导致强弱势籽粒淀粉合成差异及对环境产生不同响应机制的关键信号调控因子。 3、创建了以提高水稻根源质量为核心的增氧栽培关键技术。明确了抽穗期是水稻需氧最大的时期,研明了不同时期增氧对水稻生长发育、籽粒灌浆的影响效应,探明了氧氮互作、不同增氧模式对不同类型水稻品种的作用机制,建立了以化学增氧为主、干湿交替灌溉相结合的增氧栽培技术体系,提高根系自根基到根尖10-20cm、＞20cm部分的比例,提高根系活力,增加弱势籽粒起动灌浆势,缩短弱势粒灌浆时间,增产6.6%-16.4%。实现了水稻生育后期根系活力、弱势籽粒灌浆充实的“水氧矛盾”的协调。 4、集成了水稻源库质量栽培技术体系。创新研发了水稻机械化育秧技术和物化产品、增氧栽培技术和产品、氮氧互作技术、高生物量群体抗倒伏技术、籽粒灌浆化控技术等关键调控技术,并集成为水稻源库质量栽培技术体系。运用该源库质量栽培集成技术体系,2007年在河南商城县创造了100亩连片平均亩产859.4公斤的当年全国同面积籼稻最高单产记录;2012年在河南罗山县又创造了百亩连片平均亩产869.5公斤的河南最高产量记录;2014年在河南光山县创造了超级杂交稻千亩连片平均亩产815.5公斤、万亩连片平均亩产733.8公斤的高产记录。2016-2018年,水稻源库质量栽培技术在河南、江苏、湖南、安徽、江西等地累计示范推广应用8560万亩,新增稻谷产量328099.3万公斤,累计增加经济效益710736.9万元,社会经济效益显著。获授权国际发明专利1项,授权中国国家发明专利16件,实用新型专利16件,发表学术论文97篇,其中SCI论文29篇,论文他引次数**,出版学术专著1部。培养研究生43名。
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