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作物基因表型诱导调控表达技术

阅读:484发布:2020-11-03

专利汇可以提供作物基因表型诱导调控表达技术专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 利用 植物 生命过程都属开放性系统交换物质、 能量 并进行 氧 化还原,又是被动抵抗逆境,因此,在进化适应竞争中,必备高度灵敏、精巧有效的信息应答反馈系统潜性功能可供诱导调控。本发明能使光合速率大幅度提高、信息敏感激活应答反馈、动 力 学变构表达;使现代农业高偏肥低比能量信息反馈迟缓的 不平衡 表达达到高层次新平衡表达;并在适度逆境支持激发补偿机制的持续自组装新复合蛋白循环,从而使作物产生一系列优良特殊性状功能连续表达。,下面是作物基因表型诱导调控表达技术专利的具体信息内容。

1.本发明将具备诱导调控功能的物质与作物(或植物)以种为主及根、叶、茎等产生适合的接触,从而对受体作物产生表型诱导调控作用,不仅使其原有的潜性功能在信息、能量、营养和环境、生物等系统从更高层次新平达到相对平衡,产生具备表达的可能,并在适合条件下产生较强适应表达,还可在系统群体表型递增效应的共激机制下,由新的适应机制产生一系列连优良性状双向自调控及新功能表达的机制和方法。
2.本发明使作物信息表达系统对各种信息的激活敏感、迅速反馈及产生的一系列相应和互作乃至共激新机制的方法。一些过去基本不会影响信息产生应答表达的,诱导后会产生明显变化甚至强烈表达。如:1)强烈的淘汰劣种功能;对人为污染条件的剧毒农药、络合剂、气孔抑制剂、化肥等的不当使用,会对良种产生显著的抑制甚至毒害作用。这些作用可使良种萌发严重受影响,产生向性失衡或丧失;并可产生形态特征劣变,光合作用下降,生育期延长等后期不良反应。2)有否屏蔽环境条件,甚至盖土深浅等,都会对萌根量、发芽率、出苗率及速度有重要影响。盖土过深不仅使出苗速度可能严重受影响,甚至会不出苗但土内展叶。同时又有一系列超常表达可能,如水促高产条件不满足时双子叶植物苗期超高比值的大根冠比和地上部分长时间的“延滞生长”,但适合条件下很快能转为“超速生长”、“超量固氮”、“超敏反应”和与此密切相关的“三性敏感”等和信息反馈典型相关的良性双向自控表达机制和方法。
3.本发明在活体上抑制多种病原菌活性与高抗多种细菌真菌侵染相关的良种抗逆方法。如长期低温高湿条件下不粉种;玉米大豆等喜温作物水份充足时土温0℃左右可萌根;湿种旱播后无水浇不会霉种;高抗现在很多农药都很难有效的病害:如霉菌类、根腐菌类、纹枯病类、疫霉菌类等病害及产生“超敏反应”抑制病害的机制和方法。
4.本发明使良种在适合温度、湿度下高耐盐同时也高抗酸雨的机制和方法。
5.本发明人工诱导、调控从作物内因为主发掘光信息作用,扩大对光波段范围适应,大幅度提高光合速率,高低温和强弱光下的光节律稳定性增强,光周期利用敏感等方面都发生作用,从而全面提高光合作用效率和光温强互作的有效积温效应等,使作物在逆境下能大幅度增产,内在品质能自然综合优化的机制和方法。
6.本发明使作物在信息激活反馈敏感、光合作用效率全面大幅度提高、光温强互作效应增强等的相应强生理代谢机制作用下,产生综合超强抗逆适应,特别是幼苗根冠比可数倍乃至十数倍于同类品种的地上部分,并能长时期“延滞生长”的变化适应,对多种逆境极强的广适性和超强抗性,使所有作物都能产生超越原栽培表达,抗御非生物性逆境的各种生理极限,并同时具备在相对适宜条件下产生“超速生长“表达的机制和方法。
7.本发明经诱导、调控后作物在形态特征、细胞水平乃至分子水平的非生物性抗逆增强,如抗冷耐冻同时耐热、耐旱又能耐涝,使优质小麦可“一种二收”、栽培水稻能“越冬再生”的机制和方法。
8.本发明作物在水份合适时的高肥效利用率及对氮素化肥敏感,豆科作物在形态建成后正常生长时期,能高效固氮、超量固氮,可超过对照固氮量1-8倍的机制和方法。
9.本发明使极限试验法加生物信息系统互联动态平衡修正的农业研究通用结论方法。

说明书全文

作物基因表型诱导调控表达技术

作物基因表型诱导调控表达技术(简称GPIT)发明生物工程核心技术新途径支撑构建新的作物信息能量营养与环境微生物系统在高层次平相对平衡表达理论具体在农林牧园艺花卉果树蔬菜上应用的重大突破新技术。

本发明是以生物每一个新生命之初都必飞速重演一次进化历程为基础,利用植物开放性系统又是被动抵抗逆境,因而必备高度灵敏精巧有效的信息、反馈、适应、抵抗系统潜能可供诱导、调控,并可达到高层次新水平的相对平衡表达为理论。并以作物基因表型诱导剂为主,对不同作物或同一作物的籽种,运用不同浓度、不同温度、不同的浸种时间,使籽种携带的信息,特别是潜性功能信息激活,产生所需有效表达或优良性状有效连表达的可能,在需要表达时,同时又有相对适合表达条件,则能产生有效表达或强有效表达。特别是在系统群体表型递增效应下的共激机制产生的超表达作用下,可使作物产生耐冷抗冻抗化为基础的高光效能和强生理代谢的综合协调的双向自控优良性状连锁表达或超表达。建立起以“诱导调控、水促高产”的高抗非生物性逆境为主(抗冷、病、倒,耐冻、荫、渍、热,耐粉种、耐盐、耐酸雨、耐破坏光合机制除草剂,和形态建成达一定程度后的耐旱)并对生物性逆境也具一定抗性(其中对真菌性病害抗性尤为明显,对部分虫害也有明显的避趋性和耐性);早熟、高产、高效、优质、无污染的生态农业必需的各种重要基础环节,再加上喷叶、浇根和特殊情况下用调控剂对表型性状,特别是对高光效能为中心的各相关生理性状的进一步加强,为人类与自然和谐进步共同发展在重大新理论和应用方面关键支撑技术,及生物工程研究应用方向思路开辟新途径等,迈进了极关键重要的一步。不仅将产生以本发明为骨干支撑技术体系的新产业结构变化和建立一系列相应新的生产模式,而且必将从基因工程的核心理论——诱导调控的突破,使转基因技术,基因治病,动物有效克隆等一系列领域真正进入无污染造福人类的新时代。

本发明以一种新技术,几乎可对所有作物和植物都可产生重大的、让传统理论无法相信、甚至相悖的、非人为污染的自然环境逆境广适性和环境逆境高抗性的变化。特别是对人类制造的很多环境污染的高度敏感和不适性等的剧烈反应,与同时可产生的“超强抗性”、“超速生长”等广适反应,形成强烈的反差。说明了植物有很多人类还不认识的可挖掘为人类无负效应用的潜能。为人类认识、应用自然界的生物核心机密的研究,开创了一条简捷有效的极重要方向和可经科学实践验证的方法。从理论上找到了困扰人类多年的人类所需作物栽培模式与生态平衡相矛盾,难以调合的负面效应原因。从技术上也在一定程度上较有效地解决了一系列的相关或不直接相关的重大难题。为真正的生态农业奠定了最重要的技术支撑。

经多年的科学实践研究证明,学习工业研究通用性的可靠、便捷,根据农业内在基本联系规律特点,创造了极限试验研究加生物信息系统互联动态平衡等修正值的方法,使农业研究的结论有了可全球通用的趋势。本发明正是应用这种方法,使在南昆明的结论可通用于藏区,通用于拉萨、黑龙江、海南、新疆、浙江至全中国,甚至全世界。这一重大的农业研究成功创新方法,必将对修订过去一直沿用的农业试验方法有重大价值,过去的方法仅考虑人为和一般外界环境条件干扰因素,基本没有考虑生物系统信息引起内生变化联系,因此具有极大局限性。随着人类的进步需要,这种方法已严重不适,甚至在人类现行生产模式中最难解决的在病虫害及自然灾害抗御能等重大难题攻克方面,一直产生误导,致使研究方向、方法和结论产生严重错误,并已成为严重阻碍农业科学进步的错误。本发明必将成为一石激破水中天和抛砖引玉的重要开端。必将使农业研究以最少的投入最卓有成效的建树,促进世界农业持续发展的快速进步。因此,本发明在最有限的时间内,已在作物多项生理极限功能产生了重大突破:1、首次突破了传统认为的信息反馈表达的模式。使人类模糊的作物信息认识及理论,首次成为生产实践中一系列可以看到的、可促进重复改变调控作用的,在光全息性作用效应和多种第二信使及其它“信使”机制,和与糖相关的动态新变化。使人类和谐利用自然达到平衡。有了生物信息网络基础。经多年的试验证明:从作物种籽的萌发温度湿度条件、生长速度变化调整、形态特征适应、生育进程调节、单株产量剧增、系统群体互感性强化等,都可发生以光全息相关的信息系统激活、反馈关联的可见重大环境适应和抗性双向自调控显著变化。

对自然逆境的高抗和对人类制造的农业污染的高度敏感的强烈反差,达到了使人难于想象的范畴。特别是与抗逆高度相关的形态特征——大的根冠比,矮短粗的茎节,小而厚的叶,浓而密的毛等,如干旱时双子叶植物幼苗根冠比可比对照大数倍甚至十数倍,株高仅为对照1/5-1/10;及与抗逆重要相关的可连锁表达机制,如超速生长,超敏反应等,均反映出了形态特征和内部机制重大变化的可广适、高抗机制。

1)种籽的萌发明显具有显著的变构酶动力学特征和淘汰劣种特征,并受第二信使类物质的明显调控。如络合剂、气孔抑制剂;此外,剧毒农药、含氯较高自来水等都对出苗有极显著影响。在正常出苗温度时,诱导处理出苗晚3-5天甚至晚7-20天,好种浸种后遇上干旱,不会霉烂,2-3个月后有雨或水均能正常出苗;在低温高湿条件下对照严重粉种时,处理几乎不粉种;在低于出苗地温时只要水分充分,反而早萌发早出苗,玉米甚至可以在地温平均0℃时就可萌发,5℃就可出苗。但对未成熟种、收获或贮存时受损的种、陈种等在正常出苗条件下几乎也不能出苗。

2)出苗后的地上部分生长明显受湿度和必要温度调节,与其相应的延滞生长期之长,超速生长之快形成极强烈反差。特别是双子叶作物,在干旱时根冠比可数倍于正常生长。发达的根系和地上部分长达数十天近乎停滞生长,与正常生长的对照形成极大反差;花生、大豆、花等地上部分可比对照延滞生长30-50天,但一旦水份供应充足,特别是空气湿度也较大时,20-30天即可完全赶上甚至超过对照的生物产量,后期的生产产量,还可超过对照;特别是地下根瘤生长量甚至可比对照增多1-8倍。

3)对人为污染如对一些剧毒农药的高度敏感也是非常惊人。例如同样处理的花生,播在正常土壤上虽因变构表达前期地上生长迟缓,但总体生长健壮;但播在受污染的土壤上则生长明显受影响,甚至完全无法正常萌发和生长;而未处理的同样花生则在正常和污染的土壤上至少萌发和生长均无可见差别影响。此外,对尿素等过量使用也较敏感,在田地肥沃或土壤结构好、有机肥充分的情况下,施尿素的产量还不如不施的高。水稻等苗期甚至出现施同样数量氮肥,对照很好,处理却烧苗。所以越是在生产条件落后,很少用农药化肥的“落后”地方,表现越好,增产也越明显。但在自然产生的不良环境,如沼泽地地温很低,又有有害气体沼气,可使水稻根系寿命明显缩短,新根一生老根就死;而处理不但新根多,特别是不断萌生的气生根明显增多,并且老根至收获都很少死亡。这为桔杆还田与沤熟延迟栽种节令矛盾创造了重要调和条件。

4)形态特征在不同的作物上都有可见变化。并且直观可见变化与光合作用抑制相关物也有直接联系。若浸种加抑制气孔开度类物质,则出苗后应表现的叶宽等特征不仅消失,反而比正常叶还窄。正常处理的多数情况和品种,高株会变矮,玉米株高最多可降低40-60cm;以色列旱稻在浙江多大区台州,处理比对照矮20-30cm(但穗却明显变大且粒多)。矮杆可变高;如吉林省种以色列旱稻气候较冷,植株很矮,处理则比对照高15-25cm。中等植株株高度变化不大,但玉米穗位高度可明显降低,穗位上部茎反而会增长。水稻、麦类分蘖节位降低,大豆等结荚分枝降低。因此无论是植株变高变矮,都明显抗倒伏。如浙江遭受台风袭击,在架大棚也吹倒的情况下,对照日本大豆、旱稻全部倒伏,处理则几乎无倒伏;吉林长吉县玉米因干旱株形看不出明显差异,但一场大风后,对照几乎全部倒伏,处理则无一倒伏;云南维西县1998年突降大,当地玉米倒伏95-100%,处理倒伏小于5%,广西土肥站试验优质稻,几乎所有对照都部分倒伏,处理则很少倒伏。但也有个别倒外,正常棉花很少倒伏,但2000年在新疆,处理棉花到却出现倒伏现象。原因是对照仅株成桃7-15个,而因前期极干旱,处理地上部分生长缓滞30-40天,一场大雨后处理才急速超常生长,特别同时在短时间内又结出特别多的大棉桃,株成桃近80个,多的达120个,且棉桃直径比对照大0.5-0.8cm,棉株因此不胜重负,大风后部分出现倒伏。

形态特征的的变化还表现在叶片的数量、宽度、厚度、叶毛数量、着生度上,特别是根系整体比对照发达,根毛、毛细根也较发达;干旱条件下特别明显,根系可比对照多2-3倍的肉眼可见变化。

5)单株产量主要表现在多穗、多果和穗大粒多、果大、花大等的变化上,稻麦等分蘖也可明显增多,条件适合可比对照多分蘖1倍以上,分蘖节位降低,水稻最早分蘖可出现在2叶1心。穗实粒数可增多10%-30%,千粒重可增5-15%以上;栽培玉米则可根据光照强度产生4-8个有效穗,且穗长明显增长,优质高赖酸玉米1999年在拉萨净穗长最长已达43cm,2000年还有可能突破这一纪录。这些变化都随外界环境信息量不同而与对照有明显差别,如云南优质高赖氨酸玉米在云南可达20-24cm,在黑龙江雌穗明显变小,穗长仅15-18cm,而处理仍可达25-30cm,与在云南处理差别不大。新疆无水浇、无追肥、无管理、不打农药的棉花,单株最多结桃可达120多个,且棉桃直径比对照还增大0.5-0.8cm;蔬菜、果树都可大幅度增产,增产幅度都可超过粮食作物。

6)生育进程如成熟期的变化可明显受第二信使及其它“信使”在种苗期的调控,如若同时使用抑制信使表达物,则熟期明显偏晚,但一般依照一个较明显的三性基本规律,越是在正常适宜条件,熟期则越变化不明显,越是在接近低温下限或大跨度越区种植品种或晚于正常时期播种很难正常成熟等不适条件下,熟期缩短越显著;而在高温干旱等逼熟对照假早熟条件下,处理熟期却能趋于较稳定正常表达。

7)系统群体互感性强化也达到令人难以置信的程度。这不仅表现在大群体系统对抗病、防御能力提高互作,甚至产生“超敏反应”抗病机制,和对虫害的避趋性方面也表现出新的动态变化;特别在幼苗期根系的生长方面更为明显。同样处理群体,屏蔽条件下可比开放条件下根系明显增多,特别是与对照同盘的处理比,根系增多更为显著,可多达3-5倍。

2、首次突破民了人工诱导调控光合速率大幅度增加的难题。改写了人类光合利用率提高仅以外部环境为主,如改变空间结构,调整叶面积系数,人工改变肥水供应,调整品种和适时种植的适温生长节令等传统模式。改写了人类栽培作物可利用光波段范围,使短波紫外光不仅从高能量,也从另一信息机制为人类服务。使人类走上了利用作物内因机制为主,大幅度发掘光信息作用、提高光合速率,稳定光节律,利用光周期等机制,从而全面提高光合作用效率和重新认识光合作用理论、光作用机制、光温强互作的有效积温效应问题等一系列重大变革。

1)作物的光合速率可比对照可提高50-400%以上,而且越是低温、光强度变幅极大等恶劣环境,只要土壤质地疏松、无农药、化肥等污染,就能有越明显作用效果,如果再加土壤肥沃、水份合适的条件,则表现更能超常显著。

2)光合作用效率增强明显表现在对短波紫外光波段的可利用性。这不仅表现在突破了高海拔强紫外光抑制喜温作物生长的禁区;另一方面表现在充分利用非阳光直射下紫外光散射的能量效应,如室内作物或大棚内作物,同样处理比对照表现出的生长优势显著超过室外。

3)突破了喜温作物夜温过低光合作用紊乱,对第二天白天光合作用的影响。夜温极限低温仅2-3℃第二天仍能高光效。

3、突破了喜温作物生育所需积温和温度强度极限。中熟玉米在高海拔藏区10℃以上活动积温仅1318℃,有效积温493℃,就能成熟高产。优质高赖氨酸玉米在拉萨也能正常成熟高产。

4、突破了多种作物极限至死和非正常生长温限。

1)地上部分能耐短时间很强极限低温。吉林省对处理玉米、水稻、大豆、黄瓜进行抗冻试验,-3℃6小时均无任何不良表现。在藏区中甸麦类、蚕豆等-15℃仍有部分绿叶安全越冬,无风条件下玉米幼苗地表极限温度-9.5℃仍能绿叶;彩稻幼苗在黑龙江穆棱能耐1-2小时-9--10℃低温;大豆幼苗在黑龙江通北林业局曙光林场能耐-6--7℃低温,对照及附近正常栽培大片大豆全部冻死,而处理未受任何可见影响;玉米日均温8-10℃仍能较正常扬花授粉,粳稻13-14℃仍能正常扬花授粉。

2)地下根也能耐长时间低温和短时间极限低温,如昆明1998年粳稻-5℃仍能安全越冬,1999年籼稻能-7℃安全越冬,第二年施农家肥后均能正常扬花授粉结籽。

3)耐热性能也很突出,同种玉米在热带不能种玉米的夏季高温下也能正常高产。新种寒地型草在北京百年未遇最高温度仍能安全度夏。广东省英德市科委于1999年6月进行晚播试验晚稻,同田同期播种的水稻,7月底遇高温,用那氏778诱导剂处理的水稻秧苗,未有任何受害症状;而对照苗床秧苗枯死达65%。广西崇左县新和乡1999年8月晚稻移栽时,遇极度高温,用那氏778诱导剂处理的秧苗生长正常,对照则全部未返青死亡。2000年在吉林省春小麦夏收后,不是正常情况的死亡,而是再次萌发,并且产量可达第一次的7O%。

5、突破了多种机理多种机制多种农药还不一定能对一种作物病害有效的禁区。利用高层次相对平衡下的防卫潜能表达,特别是高氧、高氢、高H2O2、高糖及相关酶等强生理活性及其产物的直接作用和相关作用,并与病原菌的互作动态改变,达到了真正无污染防病抗病的内源防卫系统表达的突破。由于光合速率大幅度提高,相应的氧化还原及一系列相应生理代谢活动大幅度增强和适应过氧化机制;光合产物特别是糖的大幅度增加,及次生代谢产物的大幅增加及过氧化酶类等上升;加之根面效应的递增增效等,能把多种作物品种本身具有的抗病性充分调动表达在生理活性强烈的部位,如根、叶和茎上。特别是对不同禾本科作物的有些品种,正常合理栽培管理不仅抗病性大幅度提高极少生病,即便是高密度条件下有少量叶病发生,及时加强调控后3-5天,就可用肉眼和显微观察到与农药抗病明显不同的“超敏反应”的抗病机制结果。

一种光调生理代谢强化为中心的潜能发挥机理和相关的防卫机制方法已能在多种作物根、茎、叶的病害禁区产生突破。正确应用,合理管理,水稻、旱稻能高抗稻瘟病、白叶枯、纹枯病、立枯病、腐败病、条纹叶斑病、胡麻叶斑病等。玉米高抗茎腐病、大小斑病,小麦抗白粉病、纹枯病,双子叶植物高抗白粉病、猝倒病、霜霉病,棉花高抗黄萎、枯萎病等,豆类、三七能高抗根腐病,白菜抗根肿病,辣椒高抗晚疫病、根腐病……特别是很多真菌类病害,如根腐、疫霉、霉菌等引起的农药都难起作用的病,却能起很好的极显著作用效果。

这一防卫高效表达的一系列新特征,将对人类的防病抗病及细胞类病变治疗,也将有重要启示和作用。

6、突破了多种作物避虫、耐虫禁区。由于光的可利用波段范围扩大,特别是高能波段的可利用性和增强效应,活性氧增多的表皮细胞木质强化,叶片茸毛的密厚,和高耗能次生代谢产物的可大量增加等,作物表现出对蚜虫、白粉虱、潜叶蝇、螟虫、菜青虫及其它非幼苗蛀茎、吃根类虫害明显的阶段性避趋和耐抗性。

7、突破了作物既能耐旱又能耐涝,既耐盐碱又耐酸雨的可双向极限自调控和耐抗生化选择性除草剂中干扰光合作用进程类除草剂等难题。这些特征多年来在中国各地多种粮食、棉花、蔬菜、果树、花卉等作物上出苗后均表现出显著特征。在2000年中国北部、西北地区大旱之年,这一特征特别明显。同品种对照比处理早10-15天发生萎蔫,新疆2000年出现棉花出苗后一次水不浇、一次肥不施,一次地不铲,一次农药未用,单株棉桃可达60-80个,最多可达120个的奇迹。吉林大旱之年多数玉米大幅度减产达50%,而处理的本单13玉米则出现连片第一穗玉米有效穗可达30-32cm的前所未有的高产表现。黑龙江省不仅旱稻、包括水稻都出现重干旱一般叶已严重发黄,而处理仍生机盎然,叶色极好。连片示范优质稻亩可增产30%,有的优质稻则可增产近1倍的高产。浙江省台州的旱稻,播种后就遇到干旱,从分蘖到孕穗又连续46天干旱并且温度连续高达38℃,扬花后又遇台风,洼地水闷10多小时,对照倒伏几乎绝收,处理抗倒耐闷,穗粒数达400-500粒的可占40%,比最高产96年个别最大穗378粒还多百粒以上,平均穗粒数比今年对照多230粒,亩产可超过900kg,株高比对照矮20-30公分;而吉林省旱稻处理则比对照高15-20公分。今年各省高梁、小米等旱作均可比对照增产30%-50%。

处理后作物耐旱的典型特征一般都可在两个水平上表现,一是细胞水平,一是形态特征水平。在有的作物上还表现在分子水平上。理论上讲,抗冻性强,细胞水平抗旱性也强,实践表现上,苗期人为离开土、水后,对照明显要比处理早凋萎1-2天;处理后在生长中期根系发达、茎粗硬、叶厚及叶上多毛等的不同,是进一步增强抗旱能力的形态特征表形,因此可比对照晚10-15天左右发生萎蔫;而如果再有产生类似的玉米诱变源效应表达,则是分子水平耐旱表达的体现。山东1999年干旱,处理制种玉米产量增产近1倍,而且脯氨酸含量也比对照增加50%,这从生理生化机制也部分证明了内部抗逆特征。

一般作物耐旱很少同时能耐涝,而处理则既耐旱同时也耐涝。理论上耐涝性与高肥量及高肥效应成正比。处理后耐涝性的大幅度增强,如水稻拔节期水没顶最多可达5天,玉米可10-15天半泡在水中不会发生明显负作用,有的品种甚至还更明显增产。同等肥力,明显不同肥效,这至少刚好与处理后高肥效利用率机制发挥作用相符合。

作物耐盐碱是另一个极重要的人类急需解决的难题,无论是干旱,还是温室效应海水内浸,还是固定保护地栽培必然产生的盐碱化等,都是人类正面临的难题。虽处理后作物耐盐碱能力似乎与出苗时一定的适宜温度相关,如在东北大庆早种的盐碱地上玉米比对照优势并不明显,而在新疆重盐碱地上夏种的棉花和山东已不能栽种作物的重盐碱地上夏种玉米,棉花可比一般地增产10-20%,玉米可正常生长;而对照玉米多数不出苗,少数出苗也无法正常生长,有的地连苗都出不了。而适温播种是最易办到的农艺措施。

耐抗酸雨不仅表现在最敏感的叶菜叶片的可见部分上,对照叶片全部枯死,处理未见任何异常。在内部机制的表现,是以含硫营养物质的增多,如较珍贵的蛋氨酸在黄瓜上可比对照增28%,玉米干籽比对照增12.5%,这些增多充分说明了耐抗酸雨的内部协调机制变化。

耐抗生化选择抑制光合作用类的除草剂,如阿乙合剂喷施土壤后播种大豆、蕃茄、玉米、黄瓜、水稻,对照蕃茄、黄瓜、水稻等幼苗产生明显药害甚至死亡,而处理仍完全正常。

多种细胞水平抗性和生理协调性机制能使水果、蔬菜在自然条件下的保鲜、耐贮性明显增强。

8、突破了增产幅度的禁区且品质优良。如山东玉米可比对照增50%以上,而蛋氨酸还增12.5%,酪氨酸增40%。云南有些贫困山区玉米增产幅度可达50-100%以上,个别地方如漾濞县双涧乡雀山村,1999年比对照增产400-500%以上。莴苣可比对照大3-4倍且更鲜嫩甜,无化肥种植西红柿单株比对照产量增2-3倍;辣椒同等管理对照单株产1斤,处理可产5斤,且明显甜味增加……杏树可比对照增产近3倍且口感更好,单重增多20-30%,桃、李、枣、梨等多数果树都能明显增产。吉林的优质高面筋小麦能一种二收,头茬能比对照增产30%,二茬产量可达一茬的70%以上。黑龙江直播日本优质彩稻,单株分蘖一般可达40苗以上,最多可达60-70苗,产量可增30%,最好的可增产将一倍。在新疆旱区无水浇、不施肥、不管理、不打农药的地膜棉花许多单株可结桃80个左右,最多可结桃120多个。东北三省粘玉米普遍可比对照增产50%以上;蓖麻、油葵产量均可比对照增30-50%,提色素鲜花产量也可比对照增加50-100%。

9、突破了化肥与高产的必然正比关系及豆科植物固氮量的禁区。真正开创了人工利用作物建立无污染无投入可高效固氮的生物工厂新开端。在无农药污染、结构好的肥沃土地上,花生不仅产量可比对照增加30-50%,同时,根瘤可比对照增多4-5倍。在有机肥充足和本身土壤肥沃,结构较好、还未被化肥严重污染的田地上,各种作物少施和不施氮肥,也能获得明显超过大量施用氮素化肥的产量。若施氮素化肥少,增产幅度又太大时,蛋白质总量虽略有下降,但氨基酸总量,特别是多种有效氨基酸含量、重要营养成分维生素C等还仍可明显增加,并超过大量施化肥的含量。

总之,过去作物生理上认为完全相悖的一些矛盾性状如早熟与高产,施化肥量与高产,早熟、抗逆与高产,早熟与优质,优质与高产等,均在很大程度上已能和谐统一。并且越是优质品种,无人为污染条件下,表现综合效果越明显。

本发明的应用以浓度为基础,以温度为保证,以浸种时间为调节。

1)浓度可应用范围很大,从1∶1到1∶200都有效,但不同作物、不同条件,较佳应用效果还是有明显的选择性。如玉米在特别热或特别冷气温条件下,以1∶20的浓度综合性状最好,如地温0℃时的萌发;但在地温5℃左右却是1∶40萌发更快、更好;但需短期内根系伸长快,则可以低浓度如1∶60;但在温度偏低,特别是水温偏低,但又不是特别冷的气温条件下,则以1∶40左右生长效果较佳。浓度很高如1∶1时,良种仍能正常出苗生长,但浓度很低时仍能在某些抗性上表现出明显作用,如蔬菜用1∶200极低浓度仍能表现出高抗酸雨性能。不同作物出苗率对浓度有时有明显反应,如有的双子叶植物1∶60时出苗最好,1∶120时出苗反而不如1∶60。但随浸种时间延长达到一定程度,1∶60出苗率则又不如1∶120的好。

2)浸种温度对不同作物影响也不相同,较典型的如蚕豆,若下种时用冷水,则效果明显差,甚至出苗长势产量都不如对照;但以60℃左右下种,则效果特别明显;但小籽粒种60℃浸种,则多数明显不如对照。水稻60℃下种并保持10-15分钟,多数能则高抗恶苗病等,较低温度下种则对恶苗病几乎不表现抗性。

3)浸种时间,对有的作物无明显影响,但对有的作物则对出苗率和中后期生长有显著影响,但多数品种超过一定浸种时间出苗率都会下降,若再延长时间又会发生变化,但多数已不利于生产需要。如水稻浸种过长影响产量及抗性,麦类浸种时间过长,则中后期易早衰。多数玉米品种正常条件下浸种24小时最好,但若播种后可能长期浸泡在水中,却以浸种6小时左右表现最好,豆类等均有类似的基本规律。

调控剂是与GPIT配套产品之一,仅以下几种特殊情况使用:1、作物非正常情况栽培;大跨度越区种植生育期过长;因障碍性低温不能正常扬花授粉;因延迟型低温等因素造成作物不能正常成熟。

2、特殊灾害年;严重病害发生年作物刚开始发生病害。

3、高密度种植;高产田地因气候等条件影响,造成群体结构过大,通风透光不好,影响作物正常生长的;高肥水条件下生长过旺盛不能正常抽穗结实的稻田。

调控剂对于禾本科植物,孕穗至乳熟期均可酌情使用,但孕穗至在扬花前使用效果最佳。

本发明由于仅强化了作物本身的信息和诱导了潜性基因信息产生表达,构建了以光能高效利用为中心的强生理代谢机制,因此无转基因生态污染可能的后顾之忧。同时,本发明对表型表达的适应性能强化,特别是对光温的适应性强化,但对劣种的自然淘汰功能,对农药、化肥污染高度敏感性,对环境条件适应进程的特殊表达,不仅对无污染高效农业作用显著,而且对光温敏不育系育种、繁种等也有重要应用价值;对质量性状的加强强化试验已能使玉米常规种硬粒隐性变为显性表达。

本发明对多种农作物品种产生更好口感,更优内在营养质量,如特别是对维生素C、蛋氨酸、酪氨酸等都能有较大幅度增加,并对多种具保健价值的次生代谢产物有更显著增加,再加无污染栽培特性,从而全面增加了品质优良的内涵。

本发明可应用于几乎所有作物和植物,本发明所产生的一系列新推理、新方法和特异性状及功能,对于人类充分利用自然、优化美化环境,保护、改善、改造恶劣环境条件下的农业生态条件,是不可替代的骨干支撑技术,是发展真正的生态农业的重大里程碑。

特别是低温高湿条件下不粉种,喜温作物0℃左右就可萌根,不适条件下根冠比的数倍或十数倍于同类种及地上部本身具备的超原种质极限抗逆功能,在条件较适合极短时间内,就能极快速地超速生长发育等。这些综合表型特性,是高度抗逆的集合,结合适合的优良种质,正是中国西部恶劣环境区、三江源头等荒漠变绿洲的原梦寐不可求的创新技术,也是世界类似恶劣环境可改变的喜讯。因此,本发明的应用和进一步发展,是近代科学史上,中国人对人类和世界首次最重大的贡献。

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