主要完成人：陳科研、張科研、趙科研科研農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研農(nóng)業(yè)水率學(xué)院科研研究中心科研重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研農(nóng)業(yè)調(diào)控研究所科研大學(xué)根系水率與植物抗旱調(diào)控機(jī)制國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目匯報(bào)人：XX01立項(xiàng)背景和研究思路02創(chuàng)新點(diǎn)和主要技術(shù)內(nèi)容03應(yīng)用推廣和經(jīng)濟(jì)社會效益匯報(bào)提綱contents1.1國家重大需求通過科技創(chuàng)新提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、保障糧食安全、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展抗旱調(diào)控機(jī)制研究倡導(dǎo)發(fā)展生態(tài)低碳農(nóng)業(yè)推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村建設(shè)生態(tài)良性循環(huán)國家支持農(nóng)業(yè)科技支撐行動，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技社會化服務(wù)體系建設(shè)鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新，提高農(nóng)業(yè)的質(zhì)量和效率高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)鹽堿耕地治理改良灌區(qū)調(diào)控建設(shè)水源抗旱調(diào)控加強(qiáng)農(nóng)業(yè)建設(shè)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新生物育種農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備耕地質(zhì)量智慧農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)綠色為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的科技支撐1.2國家重大需求《“十四五”全國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》加強(qiáng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，保障食物安全農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化加強(qiáng)農(nóng)業(yè)資源保護(hù)利用推動農(nóng)業(yè)全面綠色發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率依托信息技術(shù)精準(zhǔn)的測控在滿足作物生長的同時(shí)避免化肥等產(chǎn)品的過多投放智慧農(nóng)業(yè)市場規(guī)模農(nóng)業(yè)資源配置提出了農(nóng)業(yè)面源污染防治、農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)修復(fù)等重點(diǎn)任務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生活現(xiàn)代化強(qiáng)調(diào)了農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的重要性生物育種、智能農(nóng)機(jī)農(nóng)產(chǎn)品深加工等領(lǐng)域政府通過加強(qiáng)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)如水利和信息通信等改善農(nóng)村居民的生活條件采取了一系列措施，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展1.3卡脖子問題抗氧化酶活性SODCATPOD/APX滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性糖脯氨酸甜菜堿根系形態(tài)特征的適應(yīng)性變化生理特性的適應(yīng)性變化根系深度分布的改變增加對水分的吸收RL/RSAntioxidantenzymotieadjustment植物會通過調(diào)節(jié)抗氧化酶活性來減少活性氧（ROS）的傷害，保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能植物還會積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（如可溶性糖等），以維持細(xì)胞的膨壓和穩(wěn)定性在干旱脅迫下，植物根系的形態(tài)、生理和模板機(jī)制會發(fā)生一系列適應(yīng)性變化，以提高其抗旱能力(1)DroughtsensitiveSpecificenhancementAnatomyisimportant(2)DroughtresistantPlasticityofrootmorphologyMDA1.4根系水率與調(diào)控機(jī)制研究熱點(diǎn)研究根系構(gòu)型與土壤水分和養(yǎng)分的關(guān)系，通過形態(tài)調(diào)整來適應(yīng)環(huán)境變化對于培育抗旱作物品種、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性具有重要意義相互作用根系與土壤中的微生物（如菌根真菌）相互作用可以提高植物的抗旱性通過改善根系的吸水能力和提供額外的養(yǎng)分來幫助植物適應(yīng)干旱環(huán)境根系對干旱脅迫的響應(yīng)植物在干旱條件下產(chǎn)生生理和模板層面的響應(yīng)根系形態(tài)的改變、抗氧化酶活性的增強(qiáng)以及激素水平的改變基因工程與模板育種激素調(diào)控機(jī)制滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的作用通過基因工程技術(shù)CRISPR/Cas9植物激素如脫落酸(ABA)生長素(IAA)可以精確編輯植物基因在脅迫響應(yīng)中起關(guān)鍵作用1.5研究問題及目標(biāo)解決研究問題根系構(gòu)型與水分吸收效率如何通過改良根系構(gòu)型來提高植物在干旱條件下的水分吸收效率根系分泌物與微生物的相互作用:根系分泌物如何影響根際微生物群落之間的關(guān)系需要不同的抗旱育種明確影響根系水分導(dǎo)度的因素，以及如何通過調(diào)控這些因素來提高植物的水分利用效率基因型與抗旱性根系水分導(dǎo)度及影響因素提高水分利用效率，精確控制厚度質(zhì)量通過改良根系構(gòu)型和提高根系水分導(dǎo)度，增強(qiáng)植物在干旱條件下的水分吸收和利用效率利用互作機(jī)制，提高植物的抗旱性和土壤肥力分泌物與微生物的相互作用++目標(biāo)解決模板機(jī)制模板育種01立項(xiàng)背景和研究思路02創(chuàng)新點(diǎn)和主要技術(shù)內(nèi)容03應(yīng)用推廣和經(jīng)濟(jì)社會效益匯報(bào)提綱contents2.1主要創(chuàng)新點(diǎn)Nhd1OsNRT2.4NOdistribution3Nhd1OsAMT1.3OsNRT2.4NHuptake4Rootgrowth分解過程為提高作物的抗旱能力提供了多種可能的途徑，有助于應(yīng)對全球氣候變化帶來的干旱挑戰(zhàn)，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性根系構(gòu)型優(yōu)化根際微生物的應(yīng)用通過改良根系來提高植物在干旱下的水分吸收通過基因工程手段增加作物深層根系叢枝菌根真菌根際促生細(xì)菌內(nèi)源激素脫落酸(ABA)、生長素(IAA)、細(xì)胞分裂素(CK)等如何響應(yīng)干旱脅迫，并探索通過外源激素施用來提高作物的抗旱性2.2滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的研究研究數(shù)據(jù)適度干旱增加80cm小麥葉片增加過氧化物酶APX1.5倍2.9倍變異系數(shù)達(dá)17%種類與功能研究了多種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)其中包括脯氨酸、甜菜堿甘油等幫助植物維持細(xì)胞的滲透壓和穩(wěn)定性，減少水分脅迫帶來的傷害合成與降解研究表明滲透調(diào)節(jié)效果穩(wěn)步增長通過基因工程提高植物抗逆性+脅迫機(jī)制提高作物的抗氧化能力和抗逆性對高滲脅迫的耐受程度

39%（1）植物細(xì)胞通過感知滲透的變化（2）轉(zhuǎn)錄后或翻譯水平做出反應(yīng)整體形成蛋白凝聚體對活性氧的產(chǎn)生與清除的影響抗?jié)B透脅迫基因工程在植物抗逆中的應(yīng)用細(xì)胞內(nèi)的積累自由基清除降低細(xì)胞酸性提高植物抗性2.3內(nèi)源激素的調(diào)控通過基因工程和模板育種手段，可以進(jìn)一步調(diào)控這些激素的合成和信號途徑，以培育出更具抗旱性的作物品種細(xì)胞分裂素(CK)脫落酸(ABA)生長素(IAA)ABA在葉片氣孔關(guān)閉、促進(jìn)根系生長積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)等方面發(fā)揮作用干旱條件下，作物如小麥的ABA含量增加，有助于提高作物的抗旱性主要激素形成因素調(diào)節(jié)內(nèi)源激素的水平來增強(qiáng)植物根系抗旱性調(diào)節(jié)根系構(gòu)型增強(qiáng)植物的抗旱性IAA增加了IAA8的表達(dá)促進(jìn)了側(cè)根的形成幫助植物更好地吸收水分乙烯(ET)增加CK的含量促進(jìn)根系生長增強(qiáng)抗氧化活性+2.4納米肥料的開發(fā)制備技術(shù)生物學(xué)效應(yīng)促進(jìn)植物體內(nèi)多種酶的活性，提高作物產(chǎn)量，并能增強(qiáng)植物對環(huán)境脅迫的抗性納米結(jié)構(gòu)肥料（CaCO3和Fe2O3）肥料類型通過液相沉淀法或高能球磨技術(shù)制備植物生長納米肥料的應(yīng)用效果明顯將難溶性的營養(yǎng)元素或富含營養(yǎng)元素的天然礦物將其轉(zhuǎn)化為易于植物吸收的形式納米肥料中的納米材料如納米碳可以促進(jìn)植物對水分和肥料的吸收提高肥料的有效性肥料的粒徑在50~80nm之間具有很高的化學(xué)活性納米結(jié)構(gòu)肥料納米材料膠結(jié)包膜納米磁性液體肥料52.5根系微生物的應(yīng)用土傳病害下降12.89%污染物含量下降17.36%土壤修復(fù)含量上升32%55通過根系分泌物影響根際微生物的組成根際微生物的作用開發(fā)成微生物肥料或生物農(nóng)藥用于提高作物的養(yǎng)分利用效率和病害防控能力群落結(jié)構(gòu)幫助植物抵抗逆境脅迫，如干旱鹽堿等非生物脅迫根際微生物資源篩選與應(yīng)用根際微生物與土壤修復(fù)不僅能夠提高作物的生產(chǎn)力和抗逆性，還能促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展分解有機(jī)污染物，幫助恢復(fù)土壤生態(tài)功能555可變微生物組可遺傳微生物組為精準(zhǔn)調(diào)控微生物提供策略根際微生物與植物互作：通過與植物根系的相互作用，促進(jìn)植物生長，提高植物對養(yǎng)分的吸收效率2.6研究國際應(yīng)用成果農(nóng)業(yè)研究所委員美國地質(zhì)專家Cureister展現(xiàn)了根系水率與植物抗旱調(diào)控機(jī)制潛力的全面創(chuàng)新不僅提升了根系水率的穩(wěn)定性和可靠性同時(shí)也為地質(zhì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持和發(fā)展策略01立項(xiàng)背景和研究思路02創(chuàng)新點(diǎn)和主要技術(shù)內(nèi)容03應(yīng)用推廣和經(jīng)濟(jì)社會效益匯報(bào)提綱contents3.1應(yīng)用推廣和經(jīng)濟(jì)社會效益0.250.25根系水率與植物抗旱調(diào)控機(jī)制根際微生物能夠通過分泌植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)、提供植物必需的營養(yǎng)元素等方式促進(jìn)植物生長，提高作物產(chǎn)量增強(qiáng)植物抗逆性改善土壤質(zhì)量微生物肥料的開發(fā)社會經(jīng)濟(jì)效益/微生物肥料的開發(fā)根際微生物的應(yīng)用可以減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，從