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综述|提高作物产量的方法

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发表于 2019-11-10 05:28:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
编辑 |
新锐恒丰研究院

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作者 |
Julian i. Schroeder etc

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作者 |
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1679-0
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小编按: 本文为 2019年11月6日,Nature在线发表的题为 Genetic strateies for improving Crop Yields 的综述文章。

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近日,联合国经济和社会事务部发布一份报告说,2030 年世界人口将从目前的 77亿增至 85 亿,2050年达到 97 亿,2100 年或将达到 110 亿。
按照现在的作物产量,届时将不足以满足全球人口的粮食需求。随着新型病虫害的爆发和干旱及高温等极端气候的频繁出现,可持续、稳定的粮食生产已迫在眉睫。
该文章讨论了利用植物科学解决绿色革命后农业挑战的潜力,并探索了在气候变化中增强作物可持续生产。
此外,该文还认为加速作物改良必须利用自然进化的性状和合成生物学。

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取得的成就

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上个世纪 60 年代的绿色革命,
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使得
小麦,玉米和大米等作物
的产量
大幅
加;
80 年代的转基因技术大大减少了土壤耕作和杀虫剂的使用;
最近的基因组技术提高了作物的环境适应能力和生产力;这些技术在不同时代
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满足了当时全球人口对粮食的需求。面对未来人口的不断增长,需要利用
CRISPR-Cas 技术进行基因组定向编辑和改造基因等
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新技术
实现作物产量的稳定增长。
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各环境胁迫下的产量损失
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未来的农业须在变化的气候中满足对营养食品和动物饲料的需求,且减轻农业对环境的影响。植物科学家只有
通过对遗传变异以及分子,细胞和发育途径的深入了解,才能应对这些挑战。目前一个重要的
目标是通过优化光合作用,提高水和养分利用的效率,包括促进作物与微生物之间的相互作用,从而增肌养分的吸收和利用。该综述
回顾了植物科学领域的进展、后绿色革命所面临的挑战及对未来的展望。

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后绿色革命面临的挑战
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尽管绿色革命对粮食安全起到了举足轻重的作用,也带来了一些问题,比如区域发展的不均衡,营养的不均衡,作物多样性的降低引起抵御自然灾害(极端气候和病虫害)的能力减弱和对环境的污染。亚洲人口受益于主粮的增产和大

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面积灌溉的
采用。撒哈拉以南非洲和其他贫困地区由于偏倚的支持和对孤儿作物的投资不足
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小编注:
孤儿作物(orphan crop)是指只在非常局限的地区分布,并被当地人食用的作物。它们在原产地以外的地区并不为人所知。在当代全球化的背景下,随着主流作物如小麦、大米的强势传播,这些孤儿作物正在逐渐从当地人的餐桌上消失。如果我们不重视的话,或许有一天,我们就再也吃不到它们了
。在
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一些地区
,一个意想不到的后果是,含

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大量营养素
水果和蔬菜被富含丰富的卡路里和高价值的

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谷物作物
所取代。面向未来,增加营养丰富的蔬菜,豆类,块茎和谷类作物的产量,对于实现粮食和营养安全非常关键。

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次优环境增产的途径
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