Kasvihuoneen puutarhaviljelytekniikkatekniikkaJulkaistu klo 17: 30 14. lokakuuta 2022 Pekingissä

Maailman väestön jatkuvan kasvun myötä ihmisten ruuan kysyntä kasvaa päivä päivältä, ja elintarvikkeiden ravitsemukselle ja turvallisuudelle asetetaan korkeampia vaatimuksia.Korkean tuoton ja korkealaatuisten viljelykasvien viljely on tärkeä keino ratkaista ruokaongelmia.Perinteisellä jalostusmenetelmällä erinomaisten lajikkeiden viljely kestää kuitenkin kauan, mikä rajoittaa jalostuksen edistymistä.Yksivuotisten itsepölyttävien viljelykasvien osalta voi kulua 10–15 vuotta alkuperäisestä vanhemman risteyttämisestä uuden lajikkeen tuotantoon.Siksi viljelykasvien jalostuksen etenemisen nopeuttamiseksi on kiireellistä parantaa jalostuksen tehokkuutta ja lyhentää sukupolviaikaa.

Nopea jalostus tarkoittaa kasvien kasvunopeuden maksimoimista, kukinnan ja hedelmien nopeuttamista sekä jalostussyklin lyhentämistä säätelemällä ympäristöolosuhteita täysin suljetussa valvotussa kasvuhuoneessa.Kasvitehdas on maatalousjärjestelmä, joka voi saavuttaa tehokkaan kasvintuotannon korkean tarkkuuden ympäristövalvonnalla tiloissa, ja se on ihanteellinen ympäristö nopealle jalostukselle.Istutusympäristön olosuhteet, kuten valo, lämpötila, kosteus ja CO2-pitoisuus tehtaalla, ovat suhteellisen hallittavissa, eivätkä ulkoilma vaikuta niihin tai vaikuta niihin vähemmän.Säädellyissä ympäristöolosuhteissa paras valon voimakkuus, valon aika ja lämpötila voivat nopeuttaa kasvien erilaisia ​​fysiologisia prosesseja, erityisesti fotosynteesiä ja kukintaa, mikä lyhentää sadon kasvun sukupolviaikaa.Kasvien tehdastekniikan käyttäminen sadon kasvun ja kehityksen hallitsemiseksi hedelmien korjaaminen etukäteen, kunhan muutama siemen, jolla on itämiskyky, voi vastata jalostustarpeisiin.

Photoperiod, tärkein ympäristötekijä, joka vaikuttaa sadon kasvujaksoon

Valojaksolla tarkoitetaan valon ja pimeyden jakson vuorottelua vuorokaudessa.Valon kiertokulku on tärkeä tekijä, joka vaikuttaa sadon kasvuun, kehitykseen, kukintaan ja hedelmällisyyteen.Tuntemalla valokierron muutoksen kasvit voivat muuttua vegetatiivisesta kasvusta lisääntymiskasvuun ja täydelliseen kukinnan ja hedelmän tuottamiseen.Eri satolajikkeilla ja genotyypeillä on erilaiset fysiologiset vasteet fotoperiod -muutoksiin.Pitkähallin kasvit, kun auringonpaisteen aika ylittää kriittisen auringonpaisteen pituuden, kukinta-aika kiihtyy yleensä fotoperiod, kuten kaura, vehnä ja ohra.Neutraalit kasvit kukkivat fotoperiodista riippumatta, kuten riisi, maissi ja kurkku.Lyhytpäivän kasvit, kuten puuvilla, soijapapu ja hirssi, tarvitsevat valokuvajakson alhaisemmaksi kuin kriittinen auringonpaisteinen pituus kukkii.Keinotekoisissa ympäristöolosuhteissa, joissa on 8H -valo ja 30 ℃ korkea lämpötila, amaranthin kukinnan aika on yli 40 päivää aikaisemmin kuin kenttäympäristössä.16/8 tunnin kevyen syklin (vaalea/tumma) hoidossa kaikki seitsemän ohran genotyyppiä kukkivat aikaisin: Franklin (36 päivää), Gairdner (35 päivää), Gimmett (33 päivää), komentaja (30 päivää), laivasto (29 Päivät), Baudin (26 päivää) ja Lockyer (25 päivää).

Keinotekoisen ympäristön mukaan vehnän kasvuaika voidaan lyhentää alkion kulttuurilla taimien saamiseksi ja sitten säteilemällä 16 tuntia, ja 8 sukupolvea voidaan tuottaa vuosittain.Herneen kasvuaikaa lyhennettiin peltoympäristön 143 päivästä 67 päivään keinotekoisessa kasvihuoneessa 16 tunnin valossa.Pidentämällä fotoperiodiksi 20 tuntia ja yhdistämällä se 21 ° C/16 ° C: seen (päivä/yö), herneen kasvujakso voidaan lyhentää 68 päivään ja siementen asetusnopeus on 97,8%.Kontrolloidun ympäristön olosuhteissa 20 tunnin fotoperiodikäsittelyn jälkeen kestää 32 päivää kylvöstä kukinnan ja koko kasvuajana on 62-71 päivää, mikä on lyhyempi kuin kenttäolosuhteissa yli 30 päivää.Keinotekoisen kasvihuoneen kunnossa, jossa on 22H -valokuvajaksoa, vehnän, ohran, raiskauksen ja piikkikiran kukinnan aika lyhenee keskimäärin 22, 64, 73 ja 33 päivää.Yhdistettynä siementen varhaiseen sadonkorjuun, varhaisten sadon siementen itävyysasteet voivat saavuttaa keskimäärin 92%, 98%, 89% ja 94%, mikä voi täysin vastata jalostuksen tarpeisiin.Nopeimmat lajikkeet voivat jatkuvasti tuottaa 6 sukupolvea (vehnä) ja 7 sukupolvea (vehnää).22 tunnin valojakson ehdolla kauran kukinta-aika lyheni 11 päivällä ja 21 päivää kukinnan jälkeen voitiin taata vähintään 5 elinkelpoista siementä ja viisi sukupolvea voitiin jatkuvasti lisätä vuosittain.Keinotekoisessa kasvihuoneessa, jossa on 22 tunnin valaistus, linssien kasvuaika lyhenee 115 päivään ja ne voivat lisääntyä 3-4 sukupolvea vuodessa.Keinotekoisessa kasvihuoneessa 24 tunnin jatkuvassa valaistuksessa maapähkinän kasvusykli lyhenee 145 päivästä 89 päivään ja sitä voidaan lisätä 4 sukupolvea yhdessä vuodessa.

Kevyen laatu

Valolla on tärkeä rooli kasvien kasvussa ja kehityksessä.Valo voi hallita kukintaa vaikuttamalla moniin valoreseptoreihin.Punaisen valon (R) suhde siniseen valoon (B) on erittäin tärkeä sadon kukinnan kannalta.Punaisen valon aallonpituus 600–700 nm sisältää klorofyllin absorptiohuipun 660 nm, mikä voi tehokkaasti edistää fotosynteesiä.Sinisen valon aallonpituus 400–500 nm vaikuttaa kasvien fototropismiin, stomatalin avautumiseen ja taimien kasvuun.Vehnässä punaisen ja sinisen valon suhde on noin 1, mikä voi saada aikaan kukinnan aikaisintaan.Valonlaadulla R:B=4:1 keski- ja myöhään kypsyvien soijapapulajikkeiden kasvuaika lyheni 120 päivästä 63 päivään ja kasvin korkeus ja ravintobiomassa pienenivät, mutta siemensatoon ei vaikuttanut. , joka pystyi tyydyttämään vähintään yhden siemenen kasvia kohden, ja kypsymättömien siementen keskimääräinen itävyys oli 81,7 %.10 tunnin valaistuksen ja sinisen valon lisäyksen olosuhteissa soijapapukasvit tulivat lyhyiksi ja vahvoiksi, kukkivat 23 päivää kylvön jälkeen, kypsyivät 77 päivässä ja kykenivät lisääntymään 5 sukupolvea yhdessä vuodessa.

Punaisen valon suhde punaiseen valoon (FR) vaikuttaa myös kasvien kukkivaan.Valoherkkiä pigmenttejä on kahdessa muodolla: Far Red Light Absorption (PFR) ja punaisen valon imeytyminen (PR).Alhaisella R: FR-suhteella valoherkät pigmentit muunnetaan PFR: stä PR: ksi, mikä johtaa pitkäpäivän kasvien kukinnan.LED-valojen käyttäminen sopivan R:FR(0,66-1,07) -arvon säätämiseen voi nostaa kasvien korkeutta, edistää pitkän päivän kasvien (kuten aamukirkko ja snapdragon) kukintaa ja estää lyhytpäiväisten kasvien (kuten kehäkukka) kukintaa ).Kun R: FR on suurempi kuin 3,1, linssien kukinnan aika viivästyy.R: FR: n vähentäminen 1,9 voi saada parhaan kukinnan, ja se voi kukoistaa 31. päivänä kylvön jälkeen.Punaisen valon vaikutusta kukinnan estämiseen välittää valoherkän pigmentin PR.Tutkimukset ovat osoittaneet, että kun R:FR on yli 3,5, viiden palkokasvin (herne, kikherne, härkäpapu, linssi ja lupiini) kukinta-aika viivästyy.Joissakin amarantin ja riisin genotyypeissä kaukainen valoa käytetään kukinnan edistämiseen 10 päivällä ja 20 päivällä.

Lannoitusyhtiö₂

CO₂on fotosynteesin tärkein hiililähde.Korkea pitoisuus CO₂voi yleensä edistää C3 -vuosivuosien kasvua ja lisääntymistä, kun taas alhainen pitoisuus Co₂voivat vähentää kasvu- ja lisääntymissatoa hiilirajoituksen vuoksi.Esimerkiksi C3-kasvien, kuten riisin ja vehnän, fotosynteesitehokkuus kasvaa hiilidioksidin lisääntyessä.₂tasolle, mikä johtaa biomassan kasvuun ja varhaiseen kukinnan lisääntymiseen.CO:n positiivisen vaikutuksen ymmärtämiseksi₂pitoisuus kasvaa, voi olla tarpeen optimoida veden ja ravinteiden saanti.Siksi vesiviljely voi vapauttaa kasvien kasvupotentiaalin täysimääräisesti rajattomien investointien ehdolla.Matala co₂pitoisuus viivästytti Arabidopsis thalianan kukinta-aikaa, kun taas korkea CO₂keskittyminen nopeutti riisin kukinta-aikaa, lyhensi riisin kasvuaikaa 3 kuukauteen ja lisäsi 4 sukupolvea vuodessa.Täydentämällä Co₂Keinotekoisessa kasvulaatikossa 785,7 μmol/mol, soijapavun 'enrei' jalostusjakso lyhennettiin 70 päivään, ja se voisi kasvattaa viisi sukupolvea vuodessa.Kun CO₂Konsentraatio nousi arvoon 550 μmol/mol, Cajanus Cajanin kukinta viivästyi 8 ~ 9 päivän ajan, ja myös hedelmäympäristö ja kypsymisaika viivästyivät 9 päivän ajan.Cajanus Cajan kertyi liukenematonta sokeria korkealla yhteistyössä₂keskittyminen, mikä voi vaikuttaa kasvien signaalinsiirtoon ja viivästyttää kukintaa.Lisäksi kasvuhuoneessa, jossa on lisääntynyt CO₂, Soijakukkien lukumäärä ja laatu kasvaa, mikä edustaa hybridisaatiota, ja sen hybridisaatioaste on paljon korkeampi kuin kentällä kasvatettujen soijapapujen.

Tulevaisuuden näkymät

Nykyaikainen maatalous voi nopeuttaa sadonjalostusta vaihtoehtoisen jalostuksen ja tilajalostuksen avulla.Näissä menetelmissä on kuitenkin joitain puutteita, kuten tiukat maantieteelliset vaatimukset, kallis työvoiman hallinta ja epävakaat luonnolliset olosuhteet, jotka eivät voi taata onnistunutta siemenkorjuutta.Kiinteistöjen jalostukseen vaikuttavat ilmasto-olosuhteet, ja sukupolvien lisäysaika on rajallinen.Molekyylimarkkerikasvatus kuitenkin vain nopeuttaa jalostuksen kohdeominaisuuksien valintaa ja määrittämistä.Tällä hetkellä nopeaa jalostustekniikkaa on sovellettu Gramineae-, Leguminosae-, Cruciferae- ja muihin viljelykasveihin.Kasvien tehtaan nopean sukupolven jalostus pääsee kuitenkin täysin eroon ilmasto -olosuhteiden vaikutuksesta ja voi säädellä kasvuympäristöä kasvien kasvun ja kehityksen tarpeiden mukaan.Kasvien tehtaan nopean jalostustekniikan yhdistäminen perinteiseen jalostukseen, molekyylimarkkerien jalostukseen ja muihin jalostusmenetelmiin tehokkaasti nopean jalostuksen tilanteessa, tarvittava aika homotsygoottisten linjojen saamiseksi hybridisaation jälkeen voidaan vähentää, ja samalla varhaiset sukupolvet voivat olla valitaan lyhentääkseen ihanteellisten ominaisuuksien ja jalostussukupolvien saavuttamiseen tarvittavaa aikaa.

Tehtaiden kasvinpikajalostustekniikan keskeisin rajoitus on, että eri viljelykasvien kasvun ja kehityksen edellyttämät ympäristöolosuhteet ovat varsin erilaiset ja ympäristöolosuhteiden saaminen kohdekasvien nopeaan jalostukseen kestää kauan.Samalla kasvitehtaan rakennus- ja käyttökustannusten vuoksi on vaikea suorittaa laajamittaista lisäainejalostuskoetta, mikä usein johtaa rajalliseen siemensatoon, mikä voi rajoittaa pellon luonteen seurantaa.Tehdastehtaan laitteiden ja tekniikan asteittaisen parantamisen ja parantamisen myötä tehdastehtaan rakennus- ja käyttökustannukset pienenevät vähitellen.Pikajalostustekniikkaa voidaan edelleen optimoida ja jalostussykliä lyhentää yhdistämällä tehokkaasti kasvitehtaan pikajalostustekniikkaa muihin jalostustekniikoihin.

LOPPU

Mainittuja tietoja

Liu Kaizhe, Liu Houcheng.Kasvitehtaiden nopean jalostustekniikan tutkimuksen edistyminen [J].Agricultural Engineering Technology, 2022,42(22):46-49.