玉米水分、养分资源高效利用根构型的调控机理

在国家自然基金小额资助的研究基础上，利用发根农杆菌种子整体浸染法创制的根构型丰富的H99新材料及自行设计的"超声波离子喷雾"根箱培育系统并结合计算机图形学技术，对玉米根系 "原位"三维结构和动态生长过程进行研究。结合根构型应答环境养分信号的相关性分析，阐明植物高产高效的根构型及其调控机理，揭示根构型对逆境条件的响应和缓冲机制，明确根构型是决定玉米养分高效的主要因素及提高根系水和养分高效吸收的定向调控途径，提出养分高效"理想根构型"的综合指标。以此为依据提出玉米"根系育种"的理论及方法。

利用根系提高土壤养分的利用率，成为了农业、生态、环境等各界共同关注的热点问题。本项目利用发根农杆菌种子整体浸染法创制的根构型丰富的H99新材料，对决定玉米养分高效的主要因素及提高根系水和养分高效吸收的定向调控途径进行了实验研究和理论分析。自行设计了结合计算机图形学技术的“超声波离子喷雾”根箱培育系统，提出水分、养分高效“理想根构型”的综合指标。基于上述系统的建立，本课题组以单纯研究根系发育的空间特异性、调控方式与养分高效的关系为目的，采用极其有效的发根农杆菌介导的遗传转化植株的根系基因工程，利用我们建立的具有自主知识产权玉米发根农杆菌遗传转化系统进行养分高效根系育种。并结合根形态构型直接定量分析的试验数据及测量的参数基于粒子系统建立玉米养分高效的根构型的直观模型系统。研究首次发现，由于玉米根系发达会直接影响其对氮、磷等营养物质的搞笑吸收利用，也改变了内源激素的调控机制，使得玉米的整个生长过程中对糖分、淀粉等有机物质能够有效的积累，从而提高玉米产量。