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    農業科技下一步創新的關鍵:我們能否了解每一顆種子的潛力?

    2016-10-27 08:25 | 作者: 世界農化網 | 標簽: 種子 科技創新

    為了滿足世界人口增長引發的糧食供應需求,到2050年全球的糧食需求大約是現在的兩倍。每一天,全球大約會新增200,000嬰兒。我們需要通過增加糧食的產量來應對新的環境挑戰,例如極端天氣。

    科學家們正在積極的對抗全球環境變化所帶來的挑戰,這些變化導致了氣候模式的改變以及全球變暖。根據預測全球平均溫度每上升1度意味著小麥產量將下降6%。谷物的產量在全世界范圍內上升,但是即使忽略氣候變化的因素,目前的增長速度仍然不能滿足未來的糧食需求。我們不能創造出更多的可耕作土地或者改變氣候狀況,所以我們要怎么完成這一個巨大的問題?

    全球的作物產量受到許多生物以及非生物逆境的影響,致使產生產量缺口。植物科學和農業上的創新是增加產量的重要因素,我很高興看到,在農事、工程以及化學技術上的創新正在最逐步推進,并通過與基因技術的配合達成增產的目的。

    遺傳學研究以及其他的作物增強技術,這些潛在的協同效應在未來應該被合理的開發并利用起來。而對我來說,這關系著我們如何認識到每顆種子的潛在產量,而這需要一些“聯合”的思考。

    2050年玉米的產量可能達到15噸/公頃?

    在所有的主要作物中,其生理過程是非常相似的,例如水稻、小麥、玉米、馬鈴薯等這些作物都是生長周期較短的一年生單子葉或雙子葉植物,C3或C4光合作用。這里為了簡單起見,以主要的糧食作物小麥作為例子。

    生理學的分析表明,小麥的產量有可能從目前英國農場8噸/公頃的水平提高一倍達到15噸/公頃。盡管育種家持續地在提高小麥的產量,大約每10年提高0.5噸/公頃,但是在過去的15年間還沒有農場的產量能夠超過8噸/公頃。因此,我們需要更直接的了解小麥已經存在的遺傳潛力。

    小麥產量增加的速度取決于以下的幾點創新:(i)延長作物的產量形成時期;(ii)優化作物水分和養分的利用效率;(iii)緩解熱逆境的影響;(iv)改善光合效率以及同化產物的分配;(v)減少病蟲害以及雜草對產量的影響。然而如果病蟲草害進化的速度超過我們引進新的遺傳性狀、農藝措施以及化學技術的速度的話,產量實際上可能不是上升而是下降。

    隨著遺傳增益一年年的逐漸消失,現在的目標是尋找突破式的技術實現每個種子的遺傳潛力。例如分子育種、種子切片技術、對種子和葉片應用作物增強處理以及新型的基因編輯等強力技術等復雜的方法能夠提供許多的改進措施,是農民以及下游的消費者受益。

    像種子切片以及全基因組測序等技術可以使育種家能夠更細致的觀察每一個植物的DNA,在種子種到地里之前就預測到種子的性能。而使用一種被稱為“變量控制技術”工具可以測定上一年特定地點土壤養分、水分和生產力信息,進而只對那些需要施肥的區域施肥。我們正處于下一代數字農業的創新潮中,例如現代的計算機視覺、精準傳感器以及機器學習技術能夠提高農民的種植效率,精確的增加產量。此外,通過采用這些尖端技術,每個種子內在的潛在產量將被很好的釋放出來。 

    來源:AgroPages世界農化網

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