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2600141520
甘肃
S573
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
①课题来源与背景:《国外无刺花椒新品种引进筛选与种质创新利用》是甘肃省科技厅重点研发计划国际科技合作类项目。
花椒是中国传统的调料、香料、油料及药材等多用途经济树种。甘肃是全国花椒生产第一大省,武都花椒价格一直引领着全国市场价格的走势,是该省具有绝对竞争力的优势农产品。但该省花椒研究起步较晚,处于奋力追赶阶段。生产中普遍存在着采摘难、品种少、单产低、病害虫害严重,冻害频发等瓶颈问题。日本花椒研究较早,已经选育出了许多食用、药用、调料和香料的专用品种,花椒单产是中国品种平均产量1.2倍,栽培和加工技术已趋于精细化和高端化,值得学习借鉴、引进吸收消化和再创新。
②技术原理及性能指标:该项目以国外无刺花椒新品种引进筛选和种质创新利用为目标,引进国外花椒优良品种,并与国内地方品种相结合,进行观察、鉴评和筛选适合甘肃栽培的优良新品种,推动甘肃花椒产业的提质增效。
考核指标:引进国外花椒品种资源3-5个,收集保存省内外品种资源5-8个,建立品种资源保存圃10亩;开展植物学特征、生物学特性观察和评价,筛选优良花椒新品种1-2个,建立苗木繁育基地20亩;建立优良品种及标准化栽培技术试验示范200亩,带动全省发展1.5万亩;开展花椒提质增效综合配套技术培训3-4期,人数200人次以上。
③技术的创造性与先进性:
A.引进日本花椒品种3个,德国花椒品种1个,保存国内外花椒品种资源11个,建立花椒品种资源保存圃20亩,建立引进品种苗木繁育基地50亩;引进外国专家3批次15人,选派1人出国开展果树水肥一体化技术考察,引进国外花椒生产管理新技术6项。
B.筛选出果穗多、果粒大、丰产性强、抗冻害的“刺椒”优株-“凌云1号”花椒,平均穗粒数180粒,千粒重120g,萌芽期比当地伏椒晚7-10天,5年生单株产干花椒在15斤以上;初步筛选出一个具有和茂汶花椒媲美的无刺花椒新品种-“金权无刺2号”。
C.建立苗木繁育试验示范基地270亩,标准化生产技术示范825亩,改造低产园1000亩,繁育优质苗木150万余株,带动发展3.5万余亩。
④技术的成熟程度,适用范围和安全性:项目中所涉技术是在已有技术基础上的引进、消化吸收和再创新,技术成熟、安全不涉密,可以适用于甘肃省及周边省区示范推广。
⑤应用情况及存在的问题:在全省建立花椒试验、示范推广点11处,建立花椒品种资源保存圃20亩,建立引进品种苗木繁育基地50亩,建立优质苗木繁育试验示范基地270亩,建立标准化生产技术示范825亩,改造低产园1000亩,繁育优质苗木150万余株,带动发展3.5万余亩。策划指导并建立了全国首个无刺花椒专家工作站,指导繁育的无刺花椒苗在全省大面积示范推广,覆盖陇南、天水、临夏花椒主产区,远销陕西、四川、河北等12个省市区。
存在的问题:花椒新品种筛选育种技术研究深度还不够,花椒新品种的筛选和花椒优良品种及优质标准化技术示范推广还需进一步加强。
⑥历年获奖情况:无。
⑦成果简介:该项目以国外无刺花椒新品种引进筛选和种质创新利用为目标,经过项目实施,一是引进保存国外花椒新品种4个,搜集、保存国内外有刺和无刺花椒11个,建立品种资源保存圃20亩,建立引进品种苗木繁育基地50亩。
二是开展花椒新品种筛选育种工作。通过系统性花椒新品种植物学特征、生物学特性观察鉴定评价。初步筛选出丰产性强、抗冻害的“刺椒”新品种优株-“凌云1号”花椒,该植株树势强,枝条开张,果柄长,果穗紧凑,平均穗粒数180粒,千粒重120g,萌芽期比当地伏椒晚7-10天,5年生单株产干花椒在15斤以上;以本土优异花椒种质为基础,开展了丰产、品质好、易采摘无刺花椒新品种筛选研究试验,初步筛选出一个具有和茂汶花椒媲美的无刺花椒新品种,拟定名为“金权无刺2号”。
三是指导和策划建立了全国首个无刺花椒专家工作站,年繁育优质无刺花椒苗150余万株,覆盖陇南、天水、临夏等花椒主产区,并远销陕西、四川、河北、河南、湖北、山东、云南、山西、贵州、新疆、西藏等12个省市,指导和扶持的金权无刺花椒育苗基地成为全国最大的无刺花椒育苗基地。
四是以安全、优质、高效生产为目标,在陇南武都、文县、徽县;天水市麦积、秦安;临夏州永靖、东乡、临夏、积石山等县区广泛开展花椒提质增效综合配套技术集成与示范,建立花椒优良品种和标准化栽培技术试验核心示范园825余亩,开展低产老椒园技术改造试验示范1000亩,辐射带动全省累计发展3.5万余亩。
五是开展了花椒全产业链技术培训。累计集中培训20余次,现场指导70余次,电话、微信远程指导200余次,培养花椒种植示范户20人,花椒技术带头人70人,打造典型观摩示范点3处,发放技术资料5000余份,培训椒农3600余人次。
六是开展了无刺花椒品质与挥发性香气组分分析和不同配方施肥对花椒幼树生长的影响机理研究,以及幼龄花椒树间套作种植试验示范,夯实研究基础。项目组成员发表论文4篇,其中国家级论文2篇,获得计算机软件著作权1项,获得实用新型专利1项,申请国家发明专利3项。
花椒品种引进种质创新利用
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2600141239
甘肃
S792.11
基础研究
林木的培育和种植
①立项意义:植物细胞次生壁主要由纤维素、半纤维素、木质素和糖蛋白组成(Kumar et al.,2016),在木材形成过程中发挥着重要的作用(Rui and Dinneny,2020)。阿拉伯半乳聚糖蛋白FLAs(Fasciclin-like arabinogalactan)是一类重要的细胞壁结构糖蛋白,介导纤维素沉积和细胞壁发育,影响木材品质(Wang et al.,2017)。前人研究发现,FLAs基因参与植物多种生物学过程,如毛果杨PtFLA6敲除后,其茎秆硬度下降,纤维素和木质素含量降低,细胞壁合成相关基因下调(Wang et al.,2015);在拟南芥和桉树中,拟南芥AtFLA11、AtFLA12和桉树EgrFLA2、EgrFLA3,调控木质部的发育(MacMillan et al.,2015)。FLAs还参与细胞间的信息传递(Xue et al.,2017)及响应盐和干旱等非生物胁迫(Guerriero et al.,2017)。综上所述,FLAs基因在植物中影响多种生物学过程,调控植物的生长发育及非生物胁迫,参与木质素、纤维素和细胞壁的合成,在植物木材形成过程中发挥着重要的作用。天目铁木(Ostrya rehderiana),桦木科(Betulaceae),铁木属(Ostrya),为中国特有,现仅存野生植株5株,属于国家Ⅰ级重点保护野生濒危物种。其木材结构致密,坚硬如铁,是研究林木木材形成机制的理想材料。新疆杨(Populus alba var.pyramidalis),杨柳科(Salicaceae),杨属(Populus),银白杨的一个变种。其树型高大,生长迅速,易扦插繁殖。现存新疆杨只有雄株个体,在春季不产生种子絮状物,被广泛用于中国北方城市造林、防风固沙和生态修复,是三北防护林的主要栽培树种之一。但是新疆杨木材质软、密度小、强度低、材质差,易受病虫害等侵扰(高晓霞等,1998)。新疆杨的高质量基因组已被解析(Ma et al.,2019),并具有成熟、高效的遗传转化体系和CRISPR-Cas9基因编辑技术(Niu et al.,2021),是研究林木木材形成等重要的模式树种之一。该研究克隆天目铁木OreFLA11基因和新疆杨中直系同源基因PalFLA11,通过比较这两个直系同源基因之间的差异,揭示FLA11基因在木材形成过程中的功能,解析FLA11调控木材形成的分子机理;并通过基因工程手段改良新疆杨材性,获得材质致密、性状优良的新疆杨新品种。
②研究目标:阐明OreFLAs和PalFLAs系统发育关系;比较直系同源基因OreFLA11和PalFLA11之间的差异,明确OreFLA11和PalFLA11参与木材形成和响应非生物胁迫的生物学功能,揭示FLA11参与木材形成基因的调控网络及分子机理。挖掘天目铁木木材形成基因资源,培育木材结构致密、抗性更强、品质更优的新疆杨新品种,为林木分子遗传育种及品质改良栽培奠定理论基础,拓宽新疆杨开发应用价值。
③主要论点与论据:
1.天目铁木OreFLAs和新疆杨PalFLAs基因家族鉴定及表达特征分析。
(1)OreFLAs和PalFLAs基因家族鉴定和系统发育分析;染色体定位和共线性分析;适应性进化分析;表达模式及功能分化分析。
(2)OreFLA11和PalFLA11基因亚细胞定位和组织定位分析。
(3)OreFLA11和PalFLA11序列差异比对。
2. OreFLA11和PalFLA11直系同源基因之间的酶活分析。
3.OreFLA11和PalFLA11基因在木材形成过程及非生物胁迫中的生物学功能分析。
(1)构建过表达、功能缺失突变体和突变体回补新疆杨遗传转化体系。
(2)木质素、纤维素和半纤维素含量,抗拉强度及木质部纤维长度检测。
(3)石蜡切片和扫描电镜分析。(4)OreFLA11和PalFLA11参与的非生物胁迫的生物学功能。
4.调控PalFLA11基因的候选转录因子鉴定。
5.FLA11参与的木材形成相关基因调控网络构建。
④要解决的主要技术难点和问题:
(1)OreFLAs和PalFLAs基因家族系统发育关系和演化历史?
(2)OreFLA11和PalFLA11直系同源基因之间的功能差异?
(3)FLA11基因参与木材形成的分子调控机制?
(4)改良新疆杨材性。
⑤创新点:新疆杨生长迅速、质软、材质疏松、材性较差,随着新疆杨基因组的解析和遗传转化技术的成熟,新疆杨逐渐成为研究木材形成机制的理想模式木本植物,替代了传统模式草本植物拟南芥,能够更好的探索木材形成的分子机理。该项目克隆材质坚硬、结构致密、材性较好的天目铁木木材形成基因,在材质疏松、材性较差的新疆杨中构建遗传转化体系,在木本植物新疆杨中验证生物学功能,可以更好地解析木材形成的分子机理,是该项目的主要创新之处。
天目铁木新疆杨造林技术基因工程
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2600010275
陕西
S661.1
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
所属科学技术领域:该技术隶属于农业植保、有机农业、农业新材料等多学科交叉研究领域。该项目以轻简化技术驱动农业新质生产力革新,促进果业植保技术变革,通过技术创新与模式优化以提升陕西果业国际竞争力,加速中国从苹果生产大国向强国跨越,为保障食品安全、强化特色农业优势提供战略支撑。项目针对黄土高原苹果优生区果园土壤贫瘠、果树生长势弱、果实套袋成本高、果实品质差等制约苹果产业高质量发展的卡脖子问题,团队在20多年矿源腐植酸生态治理材料研究成果基础上,通过多学科交叉与技术融合,构建了苹果提质增效“五位一体”腐植酸免套袋关键集成技术,形成了系列化科技成果,并在全国范围内示范推广应用。项目实现了从“0”到“1”的技术性突破,也实现了从“1”到“万”亩的示范面积的提升和质的飞跃,综合效益凸显。
1.主要技术内容:
(1)从矿源腐植酸构效关系研究入手,为农业全过程设计安装了腐植酸“芯片”,从根本上解决了农业生态空间系统化治理的科学问题,构筑了土肥和谐绿色农业新理念。通过对矿源腐植酸超分子表面活化改性、构效解析、自组装功能化设计,从根本上揭示了多官能团腐植酸天然活性物质,能够改善土壤团粒结构、刺激作物生长、解磷解钾固氮的机理,及具有吸水保水性和交联络合的结构特征。
(2)从苹果提质增效技术研发入手,利用腐植酸+农业生态治理理念,建立了果业高质量发展的“五位一体”集成技术体系,形成了腐植酸技术专利池和系列化应用产品。利用腐植酸多官能团的吸水保水性,研发出土壤调理、沙地治理和盐碱地治理技术和系列化产品;利用小分子黄腐酸的亲水性开发出可叶面喷施的植物营养技术和适合水肥一体化的有机液体肥;利用腐植酸的络合交联特性,开发出可替代传统套袋技术的免套袋膜技术;利用腐植酸稀溶液依数性及能显著降低植物表面冰点特性,开发出可提高作物抗寒能力的腐植酸防冻剂;利用腐植酸良好的界面活性和生物相容性,研制出可显著改变水果表面属性的裂果防治技术及产品。苹果提质增效“五位一体”腐植酸关键集成技术,对果树进行全程养护调理,确保了土壤地力提升,果树抗逆性提高,病虫害减少,树体营养充足,果实品质改善。
(3)从轻简化栽培技术变革入手,研发出具有国际领先水平的免套袋苹果面膜技术,从根本上解决了常温下水果曲面即喷快速成膜的核心问题,彻底解放了劳动生产力,降低了生产成本,减少了环境污染,提高了果实品质。
全日照免套袋膜技术是利用腐植酸抗菌交联成膜性,通过食品级有机多糖改性,研制的一种可优化苹果表面细胞组织结构,促进养分吸收的有机营养主剂A剂,通过大中微量元素螯合形成了无机交联营养助剂B剂,A剂B剂先后喷施果树果实即喷成膜,彻底解决了苹果的防护问题和营养补给问题。苹果面膜具有透光透气性,确保了苹果表面的气体交换、物质交换和能量交换不受影响,促进光合作用,提高花青素转化,改善果实感观质量,提升了果实的内在品质。
(4)从科技成果应用角度入手,开展了腐植酸苹果免套袋技术的示范推广工作,截止2024年年底已在全国建立示范基地156个,覆盖了十多个省市自治区,产品质量显著提升,经效益明显提高,被央视1台、新华社、光明日报等百家媒体关注,为技术全面推广应用奠定了良好的社会基础。该技术也得到陕西省果业中心、秦创原“三项改革”和“春种基金”的政策大力支持,市场快速拓展,社会需求逐年递增,免套袋技术成为果业高质量发展的新质生产力和科技引擎。
2.主要技术成果:
(1)开发出国际领先的腐植酸型专利新技术。US11839864B2、NL2029934;
(2)构建了苹果提质增效腐植酸“五位一体”专利技术池。地力提升技术
(ZL201610235585.4),果树营养技术(ZL201911303432.9),免套袋膜技术
(ZL202110210068.2),裂果防治技术(ZL202211013011.4、ZL202010067709.9),果树防冻技术(ZL202211518521.7、ZL202110572164.1)。膜剂技术空白并制定了腐植酸系列标准。果品免套袋膜剂标准
(Q/SHXPWJC001-2021),含腐殖酸水溶肥标准(Q/SHXPWJC002-2022),腐植酸型大枣裂果防治膜剂标准(Q/SHXPWJC003-2023)等。
3.技术经济指标:项目实施提升了果实品质和产量:可溶性固形物含量达15%以上,VC含量达1.5mg/g以上,干物质含量达22mg/g以上,生产成本降低40%以上,亩节约成本1000元以上,亩增产10%-30%,收益2000元/亩以上。
4.应用及效益情况:该项目已实现“四链融合”,进入产业化实施阶段。在全国十多个省市自治区建立156个示范基地推广应用,示范面积达3.2万亩以上,直接经济效益达7.3亿元。被央视一台等多家媒体关注和报道,社会效益显著。项目的实施减少了白色污染,产生了良好的生态效益。
苹果有机液体肥果树
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2600140590
甘肃
S573
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
1.课题来源与背景:该项目是2022年甘肃省科技协作专项(鲁甘合作)项目,项目经费20万元,由财政全额拨款。甘肃省是中国花椒最佳适生区和主产区之一,种植面积和产量居全国第一。甘肃花椒主要分布在陇南、天水等地,是当地重要的支柱产业之一,也是生态造林的重要树种。由于花椒种植区域广泛、种质资源种类繁多、各地花椒品种命名方式各异、栽培管理和采摘干制储藏方式不同,造成市场上花椒品种混杂、质量和价格差异大。现行的花椒质量评价体系缺乏以风味标志物和活性标志物种类含量为指标的系统性和完整性研究,导致花椒原料及其制品的质量良莠不齐,制约了花椒产业的可持续高质量健康发展,致使甘肃花椒品牌创建与维护困难。
2.研究目的与意义:该项目通过了解不同种质资源花椒的成分组成、比较不同种质资源和品种类型花椒品质指标差异、确定影响品质指标的关键因素、建立科学的种质资源评价和质量评价体系等迫在眉睫,项目的实施为准确鉴定花椒品种类型、改善花椒管理措施、出产高品质花椒提供理论支撑。
3.主要论点与论据:
(1)调查并收集主要产区花椒资源,明确花椒种质类型,阐明花椒种质资源之间的亲缘关系以及表观性状差异,对花椒的种质资源评价、优良育种群体构建具有重要意义。
(2)香麻味是花椒品质评价中最为重要的特征性指标,揭示不同种质资源花椒的整体风味特征差异,筛选出不同品种类型花椒关键差异风味成分,为优质花椒种质资源评价提供理论支撑。
(3)围绕花椒“温中止痛,杀虫止痒”的功效和现代医学证明花椒“改善记忆、镇痛”的药理活性,系统研究甘肃花椒不同种质资源间活性成分差异,为优质花椒种质资源评价提供理论支撑。
(4)在前期调查研究成果的基础上,对所有栽培种质资源植物学性状、品质、特有性状进行调查分析,编制出符合检索表编制规范,简单、实用、科学的检索表,建立具有科学价值、实用功能、可操作性的数字化综合评价体系,为花椒种质资源的评估和生物多样性保护提供参考依据。
4.创见与创新:
(1)收集整理国内外主栽花椒种质资源,出版《花椒种质资源图谱》专著一部,对各个花椒的品种特征、物候期等进行了详细介绍。
(2)通过银离子对HxS的特征识别,结合一种新颖的梯度洗脱多模式2D CCC,成功分离了含量差异显著但性质相似的顺反式异构体,实现了油脂中脂肪酸的脱除,获得了令人满意的纯度和产率,HγS、HεS、HαS和HβS的产率分别为78.79%、79.56%、77.47%和80.39%,纯度分别为97.88%、86.30%、99.63%和99.15%。这种方法不需要昂贵的固相支撑材料,可以在一次操作中处理克级样品。
5.社会经济效益,存在的问题:
(1)经济效益:通过对陇南花椒风味标志物和活性标志物的综合分析,建立科学的花椒综合评价体系,进一步提升甘肃花椒的知名度和品牌价值,不断增加农民收入,实现甘肃花椒产业健康发展,助推乡村振兴。项目实施完成后,将为农民增收、乡村振兴及产业振兴开创一条更新、更广的路子。
(2)社会效益:花椒是陇南各县域经济发展的支柱产业,分布范围广、涉及农户多,项目的实施,对全市农村经济发展起着关键性作用。项目完成后,将对全市花椒品质科学归类区分,并依据评价体系进行优劣评价,进而指导全市花椒科学布局等生产实际,对推动乡村振兴、促进全市经济发展、优化自然环境,都将起到十分重要的作用。
(3)存在的问题:一是花椒新品种培育方法单一、进度缓慢,下一步将继续加强花椒种质资源圃建设和花椒优树收集,丰富花椒新品种培育材料,加快新品种培育步伐。二是项目自2022年12月下达,按照陇南市财政局有关规定,项目经费最多结转至2023年12月,即2023年12月30日前要完成全部经费的支出,影响项目的有序推进,望上级部门能够协调解决。
花椒种质资源评价栽培技术
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2600140895
甘肃
S573
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
1.课题来源与背景:陇研2号是2012年在甘肃省陇南市武都区马街镇官堆村陇南市经济林研究院花椒研究所花椒试验示范园发现的优良单株。通过物候期、植物学性状、叶片表型性状、果实表型性状及经济性状等观察及测量,2012年确定为优树,2013年春季以2011年春季定植的当地二红袍为砧木,采用嵌芽接方法多头高接,以当地大红袍接穗作为对照组,对无性系与实生大红袍花椒展开了大田对比试验。结果表明,无刺大红袍与大红袍树性、花形态、叶片形态、果实形态、枝条特性基本一致,唯一的不同来自于轴刺及皮刺:无刺大红袍无性系轴刺消失,皮刺极少。由此说明,无刺大红袍无性系除了明显表现出无刺(稀刺)性状外,在树性(树势,树姿,成枝力等)、花形态、叶片形态、果实形态、枝形态等植物学性状上,与原品种大红袍保持一致。
2.技术原理及性能指标:
主要性状:小叶无柄;叶片7-9,顶小叶卵圆形,长5.8-8.5cm,宽3.8-4.9cm,边缘具钝锯齿,齿缝处有大而透明的腺点。聚伞圆锥花序顶生,长2-6cm,花轴密被短毛,花枝扩展;苞片细小,早落;花单性,花被片3-4,一轮,狭三角形。成熟心皮通常2-3,蓇葖果球形,红色,着生有中等数量、大小且凸出的腺点。种子卵圆形,直径约3.5mm,有光泽。
主要特点:具有叶柄基部对刺无或者极小;叶轴刺少且小;树势半开张,成枝力强、单穗穗粒数中到多等丰产优点。
性能指标:具有叶柄基部对刺无或者极小;皮刺消失或者极少,并且极小。
3.技术的创造性与先进性:陇研2号与武都大红袍树性、花形态、叶片形态、果实形态、枝条特性基本一致,唯一的不同来自于轴刺及皮刺:陇研2号无性系叶片轴刺少且小,叶柄基部对刺无,或者极小。由此说明,陇研2号无性系除了明显表现出无刺(稀刺)性状外,在树性(树势,树姿,成枝力等)、花形态、叶片形态、果实形态、枝形态等植物学性状上与武都大红袍相似。繁殖材料:该品种通过嫁接等无性繁殖方法进行繁殖,春季枝接和芽接、夏季芽接方法均可,能够保证其优良性状的特异性、一致性及稳定性。
4.技术的成熟程度,适用范围和安全性:陇研2号经过多年的研究,其繁育成熟度高,推广应用无任何安全风险。
适宜种植的区域:陇研2号适合种植在中国的北部至西南部等广大地区的低山、丘陵、平原及山坡地带种植。凡普通大红袍能够正常生长的地区,均可以种植。
适宜种植的环境:陇研2号喜干燥、耐旱、不耐积水。年平均气温10-15℃的地区栽培。土层深厚肥沃,通透性好的pH值7.0-7.5的壤土中生长健壮。
5.应用情况及存在的问题:陇研2号花椒新品种,其皮刺少,丰产形状明显,未来具有极大的推广应用价值。由于陇研2号没有进行大面积区试,受到近年来花椒价格低的影响,新椒园建设相对滞后,导致新品种未能得到大面积推广应用。
花椒陇研2号嫁接方法栽培技术
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2600010123
陕西
S571.1
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
在全面推进乡村振兴、加快农业农村现代化进程中,通过实施“特色富硒茶关键技术开发及全产业链集成示范”,是深入贯彻落实国家战略、推动农业高质量发展的重要实践。《全国乡村产业发展规划(2020-2025年)》明确提出,要因地制宜发展特色产业,提升产业附加值。秦巴地区的富硒茶产业正是极具潜力的特色产业之一,这不仅契合中国农业科技创新与产业升级的发展方向,更是突破区域发展瓶颈、满足人民群众日益增长的美好生活需求的关键举措。
秦巴地区作为中国重要的富硒资源富集区,发展富硒茶产业具备得天独厚的自然条件。同时,茶产业在国民经济中占据重要地位,然而传统茶产业面临产品附加值低、产业结构不合理等问题。当前秦巴地区富硒茶产业同样面临诸多挑战。从种植环节来看,由于地形复杂、交通不便,茶园管理难度大,传统种植方式导致茶叶产量与品质参差不齐。同时,茶农对富硒土壤特性认知不足,缺乏科学的种植和防治技术,难以充分发挥土壤富硒优势。加之部分中小企业缺乏先进的茶叶加工技术,致使产品附加值低,难以在市场上形成竞争力,进而制约了产业的进一步发展。
该项目属于农业技术创新与推广。基于陕南富硒茶在全省茶产业的特殊地位以及无性系品种少、产品结构和产品附加值不高等问题,由汉阴县嘉木田园生态农业科技有限公司、安康学院合作,以汉阴县嘉木田园生态农业科技有限公司的良育基地与安康学院的科研基地为田间研究平台,以安康市和县区茶叶技术推广体系和网络为技术支撑,采用室外田间试验与室内实验分析及技术示范、技术培训、推广应用相结合,围绕茶产业高质量发展的总体目标,按照“高产、绿色、高效、生态、安全”要求,开展特色富硒茶关键技术的创新,先进技术和品种的引进,产品种植与加工技术研究,集成示范推广,取得了以下成果:
1.建立良种配套系统。通过开展特色化茶树引种试验,先后培育和引进“中黄1号”“中黄2号”“中白1号”等16个优良无性系特色茶品种,通过3年品比试验,成功筛选出“中黄1号、金观音、紫嫣”3个适宜秦巴山区气候、抗逆性强的特色茶树品种。并建立100亩良繁基地,采用无性繁殖技术,实现年繁育优质茶苗1200万株;配套200亩核心示范基地,用于品种展示与技术验证。
2.特色富硒茶树高效栽培技术集成。研究并优化提出一套了秦巴特色富硒茶树高效栽培技术,包括土壤改良、水肥一体化、修剪与树冠管理等技术,显著提高了茶树的生长质量与茶叶产量。集成“幼龄茶园间作三叶草+精准水肥管理”模式,缩短茶园投产周期1-2年。采用“黄板诱杀+植物源农药+天敌保护”等绿色防控技术,化学农药使用量减少50%以上;通过生物覆盖减少水土流失,提升土壤有机质。
3.提出花香型特色炒青绿茶和花果香型特色工夫红茶加工技术,提升了茶叶的品质与特色。采用“低温萎凋-分段揉捻-控温提香”技术路线,激发苯甲醇、苯乙醇等花香物质生成,突破传统绿茶单一栗香风格,创新性提出花香型炒青绿茶工艺。此外,创新“复式萎凋-酶促发酵-低温慢窨”技术,香气留存率达85%以上(优于传统高温窨花工艺的70%),提出花果香型工夫红茶工艺。
4.全产业链标准化种植与加工体系构建。通过增施有机肥(如腐熟的农家肥、商品有机肥)、绿肥还田等方式,提高土壤有机质含量。经过2年的土壤改良处理,茶园土壤有机质含量平均提高了1.2%,土壤结构得到明显改善,为茶树生长创造了良好的土壤条件。通过水肥一体技术,提高了肥料利用率15%,节约了50%水资源。合理的修剪与树冠管理,茶树的生长速度与茶叶产量均显著提升。选择专用萎凋设备,促进鲜叶中内含物质的适度转化,研发出花香型特色炒青绿茶和花果香型特色工夫红茶新产品。建成50吨/年花香型绿茶、20吨/年花果香型红茶中试生产线,配套GC、HPLC检测设备及50吨容量冷藏库,实现加工过程标准化控制。
5.促进技术推广与产业化体系建设。构建“高校(安康学院)+企业(汉阴县嘉木田园生态农业科技有限公司)+农户”三级培训网络,举办专题技术培训班,覆盖农户及茶叶技术人员等,培训内容涵盖品种种植、绿色防控、加工工艺等,推广创新技术和人才储备。构建“良繁基地-示范基地-辐射茶园”联动模式,推广特色品种与配套技术,有效推动陕南特色富硒茶高质量发展。
6.项目实施过程中,申报专利6项,引用发明专利1项,授权实用新型专利2项,参与制定团体标准4项,企业标准1项。筛选出“中黄1号、金观音、紫嫣”等16个适宜秦巴地区的特色茶树品种;形成“秦巴茶树高效栽培技术”规程和花香型富硒炒青、花果香型富硒工夫红茶加工技术规程,研发出花香型特色炒青绿茶和花果香型特色工夫红茶新产品,开发投产嘉木秀牌绿茶、嘉木秀牌“果蜜红”、富硒黄茶等3个新产品。依托该项目获得相关科研项目支持2项,并顺利完成结题验收,发表相关论文8篇,出版学术专著1部。
通过全产业链集成,实现富硒茶园的标准化种植,提高茶叶产量与品质,提升茶叶附加值,围绕富硒产业链,开发供应链,布局创新链。有效提升富硒茶产业的整体竞争力,带动相关产业协同发展,培育壮大新质生产力,实现提升科技竞争力、推动经济发展、农民增收,保障国家战略需求和增进人民健康等多重价值。建立良繁基地与示范基地100余亩,辐射茶园面积2000亩,良繁基地可年产育苗1200万株,实现产值1200万元;示范基地带动新增产值1000万元,合计年新增产值5200万元。通过专项审计认定,依托项目执行期间新增销售124.35万元,利润12.47万元。带动30户贫困户年增收超4000元(土地租金+劳务工资)。举办专题技术培训班5期,累计培训3000余人次,培养新型职业茶农150余名。
富硒茶茶树栽培技术
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2500110448
福建
S668.3
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
菠萝是全球重要的热带水果,也是中国闽台地区的特色水果。尽管菠萝有重要的经济价值,由于受自交不亲和以及基因组高度杂合等因素限制,其品种改良进展缓慢。该项目在国际上率先破译菠萝基因组,系统解析景天酸代谢(crassulacean acid metabolism, CAM)光合作用的分子演化机制,创新性揭示无性繁殖作物的驯化规律。主要研究成果如下:
1.率先破译高杂合度菠萝基因组,挖掘重要性状基因资源。
破译水果菠萝基因组,组装染色体水平的观赏菠萝基因组,构建菠萝基因组数据库,极大地促进菠萝重要农艺性状基因的发掘及功能研究,为菠萝分子育种及基因组设计育种奠定理论基础。对菠萝基因组结构进行全面分析,证明转座子是造成菠萝基因组不稳定的主要因素,并且证明菠萝基因组可作为禾本科植物系统演化研究的外类群参考基因组。
2.系统鉴定菠萝基因组中参与CAM光合作用途径的基因,掲示CAM光合作用起源机制。
鉴定出菠萝基因组中37个参与CAM光合作用途径的基因,阐明CAM光合作用基因是通过顺式调控元件序列的自然选择演化而来,使其受昼夜节律基因的调控,从而实现夜间固定二氧化碳;此外,CAM光合作用植物中气孔运动相关基因的顺势作用元件也受昼夜节律调控,证明CAM光合作用起源是一个“系统工程”。这是光合作用研究领域的重大突破,为通过改造目标基因顺式调控序列创造新的抗旱作物提供理论基础。
3.掲示无性繁殖作物的驯化机制,栽培菠萝的基因组特征和演化历史证明无性繁殖作物驯化的 “一步到位”假说。
菠萝以无性繁殖为主,有性繁殖世代少。对于无性繁殖作物的驯化,有假说认为是“一步到位”过程,即被驯化的作物与它的野生祖先之间只相隔一代或少数几代有性繁殖,一旦一个品种被选定,选择的过程也就完成。该项目掲示无性繁殖作物菠萝的驯化过程是 “一步到位”,与野生祖先只相隔一代或少数几代有性繁殖。这是首次用大规模基因组序列数据来验证“一步到位”假说,该发现在概念上是全新的,并为如何研究有性和无性繁殖过程对于无性繁殖作物驯化的作用提供范例。
该项目研究成果共发表SCI论文10篇。5篇代表作有2篇以封面文章形式发表在Nature Genetics,5篇代表作总被引621次,总他引474次。5篇代表作在国内外有较大影响,得到学术界的广泛认可,被Nature、Cell和Nature Genetics等国际知名期刊引用。通过项目实施,培养了多名优秀科研人才。项目主要完成人入选教育部“长江学者奖励计划”青年学者1人次、特聘教授1人次、讲座教授1人次、讲席学者1人次,入选农业农村部“神农计划”青年英才1人次,获批国家自然科学基金优青项目1项。团队在菠萝基因组学研究领域取得的成果处于国际领先水平。
菠萝基因组学数据库
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2600142065
甘肃
S663.1
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
①课题来源与背景:甘肃是中国酿酒葡萄主要产区之一,葡萄酒产业在甘肃省经济发展中具有长远且不可替代的地位和作用。甘肃省酿酒葡萄种植基地和葡萄酒生产企业主要集中在河西走廊,已形成武威、张掖、嘉峪关三大产区,这些地区的气候、土壤等自然条件得天独厚,非常适宜酿酒葡萄的栽培种植。然而,该酿酒葡萄三大产区均存在不同程度的土壤盐渍化,酿酒葡萄植株生长和果实品质及产量受到了严重影响。
②研究目的与意义:土壤盐渍化是一个世界性的问题,严重威胁着农作物的生长,是制约园艺作物葡萄和其他农作物产量的环境因素之一。当土壤盐分过高时,葡萄的生长发育受到抑制,表现为幼苗生长缓慢,植株整体矮化弱小;叶片提早衰老,边缘出现卷曲、发黄以及枯萎,逐渐蔓延整个叶片;根系发育不良,主根较短,一级侧根和根毛数量少;有机物质积累减缓;叶片变小及新生叶片速度减慢;生育进程加快,植株早熟,葡萄产量降低和品质下降。有关植物响应盐胁迫的信号通路和生长适应的理论大多来自模式植物拟南芥的研究。此外,对马铃薯、水稻和番茄等作物报道较多,在葡萄上虽有研究但仍然需要进一步探索。此外,盐胁迫对大田酿酒葡萄植株根际土土壤微生物的影响报道较少,该项目中对酿酒葡萄响应盐胁迫分子机制的解析将为葡萄抗盐提供理论依据和参考;对根际土壤微生物群落分析将探究盐胁迫下土壤微生物群落和植株生长及果实发育的关系,这将为盐渍土壤改良提供新的视野;外源缓解物质提高酿酒葡萄植株耐盐性的研究已有报道,但大多来自于室内盆栽植株,因此利用外源物质提高酿酒葡萄植株耐盐性,改善果实品质更加具有产业意义。
③主要论点与论据:
1.项目的开展分析了河西走廊酿酒葡萄主要产区武威、张掖和嘉峪关的气候,葡萄园土壤及主栽葡萄品种果实品质的基本理化差异,比较得出了‘黑比诺’葡萄适宜武威地区栽培,‘美乐’葡萄适宜张掖地区栽培,‘威代尔’适宜嘉峪关地区栽培。
2.项目明确了150mmol/L NaCl处理下13种一年生酿酒葡萄幼苗的耐盐性高低依次为黑比诺>雷司令>白比诺>蛇龙珠>梅鹿辄>宝石>赤霞珠>白玉霓>霞多丽>晚红蜜>品丽珠>西拉>贵人香。
3.项目的开展发现盐和碱胁迫降低了葡萄植株的气孔导度、叶绿素含量,抑制了Rubp羧化酶活性、光合能力,破坏了叶绿体的超微结构,增加叶片中Na+含量、MDA和电导率,引发O2·-和H2O2的积累,增强了抗氧化酶活性。转录组和代谢组联合分析表明盐和碱胁迫下葡萄植株的植物激素转导通路是关键的胁迫应答通路。
4.项目的开展明确了盐胁迫下施氮可显著增加脯氨酸、叶绿素、Na+、NH4+和NO3-的积累,但是降低丙二醛含量并抑制光合作用。转录组和代谢组联合分析表明植物激素信号转导通路显著响应盐和氮处理。进一步分析得出盐胁迫下补氮增加了内源脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)的积累,而减少了内源吲哚乙酸(IAA)的合成。
5.项目比较分析了氮肥、微生物菌剂和褪黑素喷施对盐胁迫下大田酿酒葡萄果实品质的影响,隶属函数综合分析得出盐胁迫下喷施100μmol·L-1褪黑素后‘黑比诺’酿酒葡萄的果实品质关键因子的得分最高。
6.项目明确了盐胁迫显著增加了土壤中真菌的Ace指数、Chao1指数、Shannon指数、Simpson指数、PD_whole_tree指数。微生物多样性与果实品质相关性分析表明盐胁迫下真菌的ACE指数、Chao指数、Simpson指数、Shannon指数和PD-whole-tree指数正相关于百利度和葡萄糖酸的变化,负相关于总酸的变化。
④创见与创新:
项目特色:有关植物响应盐胁迫的信号通路和生长适应的理论大多来自模式植物拟南芥的研究,对马铃薯、水稻和番茄等作物报道较多,在葡萄上虽有研究但仍较为肤浅,此外,盐胁迫对大田酿酒葡萄植株根际土土壤微生物的影响报道甚少,该项目中对酿酒葡萄响应盐胁迫分子机制的解析将为葡萄抗盐提供理论依据和参考;对根际土壤微生物群落分析将探究盐胁迫下土壤微生物群落和植株生长及果实发育的关系,这将为盐渍土壤改良提供新的视野;外源缓解物质提高酿酒葡萄植株耐盐性的研究虽已有报道,但大多来自于室内盆栽植株,该项目立足于莫高生态园大田植株,因此利用外源物质提高酿酒葡萄植株耐盐性的结果更加具有现实意义。
项目创新:
1.联合转录组学和代谢组学技术揭示酿酒葡萄植株响应中性盐NaCl胁迫的分子机制。
2.利用微生物组学技术研究中性盐NaCl胁迫对酿酒葡萄植株根际土壤微生物群落多样性的影响。
3.利用外源物质缓解盐胁迫从而提高大田酿酒葡萄植株的耐盐性。
⑤社会经济效益,存在的问题:
社会经济效益:1.项目执行期间完成武威市葡萄高效栽培种植技术服务5次,总培训人员超200人次。
2.项目执行期间定向服务《甘肃莫高实业发展股份有限公司》,主要进行酿酒葡萄抗逆高效栽培技术指导。
3.项目执行期间形成‘生物学-植物逆境生理研究团队’1个。
存在的问题:
1.该项目的实施主要环境为田间,对实验结果的准确性存在较大干扰,因此在实施期间对指标的测定进行了多次重复以提高精确度。
2.该项目中部分样品为田间土壤,土壤的不均一性对微生物群落分析存在较大干扰。因此,在执行研究内容时采取了多点取样,四分法混样,并对土壤进行及时的超低温保存。
3.该项目中用于送测序植物样品均为2年生自根苗,葡萄是典型的多年生植株,因此后续研究应贴近农业生产中的实际材料展开。
⑥历年获奖情况:无。
葡萄酒栽培技术酿酒葡萄
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2500110335
福建
S667.3
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
项目属农业科学技术领域。
枇杷是南方优势特色水果,中国的栽培面积和产量均占世界80%以上。白肉枇杷是枇杷中的上品,肉质细嫩、味道鲜美,高质高价,深受青睐;但长期存在优质大果白肉良种匮乏、定向育种难突破等问题,严重制约枇杷产业发展。项目组历经23年攻关,取得以下创新和成效:
1.育成综合性状优良、熟期配套的优质大果白肉枇杷新品种8个,其中6个通过国家品种审定,突破了白肉枇杷良种匮乏的产业瓶颈:
①首创以早/晚熟大果的红肉显性杂合型良种为母本、优良白肉种质为父本的“逆向亲本选配”育种策略,在国际上率先杂交育成三月白、香妃等优质大果的突破性新品种5个,比白梨果重增加99.6%-173.8%、TSS增加20.4%-55.6%、可食率提高11.6%-24.6%,攻克了白肉枇杷杂交育种果大、质优、肉厚等性状难聚合的技术难题。
②育成的8个新品种实现了特早、早、中、晚、特晚全熟期配套,其中全球最早熟的三月白,比白梨早熟40天以上;最晚熟的香妃,比白梨晚熟25天以上。
2.探明了果肉颜色性状的代谢与遗传基础,创建以分子标记辅助选择为核心的白肉枇杷高效杂交育种技术体系,实现肉色性状定向育种:
①发现肉色决定物质类胡萝卜素合成关键基因EjPSY2A,挖掘出控制白肉性状的单倍型;阐明果糖含量高、类黄酮等苦涩味物质含量低是白肉枇杷味道鲜美品质优的呈味代谢基础。
②开发分子标记,探明白肉资源为隐性纯合型、红肉为显性杂合或纯合型,构建含13个国家807份资源的枇杷属基因型数据库。
③研制资源评价利用相关技术规范,挖掘白肉优异资源25份。创建了“表型筛选+基因型鉴定+核心亲本挖掘+逆向亲本选配”定向杂交育种技术体系。
3.研发出二次短截修剪等关键技术,结合利用品种和区域优势,实现了白肉枇杷鲜果四季供应:
①发现强壮枝结果可下调花蕾细胞分裂抑制基因EjFWL1/2的表达、促进果实增大,发明二次短截壮枝结果技术,商品果率和特级果率分别提高21.8%、180.0%。
②基于探明的温光影响果实日灼发生机制,发明“半开放套袋+弥雾降温+气象预警”防控技术,解决日灼减产问题。
③研发品种高效更新技术,投产提早1-1.5年,株产增加57.5%。综合利用“良种良法+区域优势”,拓宽川藏等新产区7个,使全国白肉枇杷采收期由不足3个月延长至9个月,促进产业高质量发展。
育成审(认、鉴)定新品种8个;获植物新品种权4个;授权专利7件、软著2件;制定农业行业标准等7项;发表论文39篇(SCI13篇)、他引454次,著作1部;入选省农业主导品种4个、主推技术2项;获省领导肯定,被央视等媒体多次报道。成果在全国11个主产区大面积应用,其中闽浙云川渝推广54.2万亩,实现转化467万元,近三年新增产值39.4亿元,经济社会生态效益显著。
农业农村部科技发展中心成果评价认为:该成果总体居同类研究国际先进水平,其中优质大果白肉枇杷品种创制居国际领先水平。
枇杷品种选育杂交育种
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2600141235
甘肃
S565.7
基础研究
水果、坚果、饮料和香料作物的种植
①课题来源与背景:油橄榄(Olea europaea L.)属木犀科(Oleaceae)木樨榄属(Dale L)是该省“特中特”“独一份”的优势经济林产业。
陇南市主栽品种由于经过多代繁殖,长势弱、大小年及落叶现象严重,出现自然退化、含油率低等问题,针对油橄榄产业存在的问题,以当地本土品种的选育为突破口,进行品种引进筛选、实生种子播种选育、航天育种、重离子辐射育种、铯辐射育种、杂交育种等方式获得新种质基因资源,以解决制约该省油橄榄产业发展的“卡脖子”技术,鉴此,通过深入论证申请,市科技局于2022年8月下发《关于2022年市油橄榄产业创新联合体科技项目立项的通知》陇科发[2022]27号文件,对该所申报的“高产高含油率油橄榄品种选育研究”立项,项目编号2022-L.YGL-04。项目总投资110万元,执行年限2022年9月-2023年12月。
②技术原理及性能指标:
(1)高产高含油率油橄榄品种选育的总体思路和方法:引种选育、杂交育种、辐射育种、实生选育,在本土品种未选育出前,先期以“引种、筛选”选育主栽品种,最终走“杂交育种、辐射育种、实生选育”之路培育本土品种。
(2)品种筛选试验:在现有的49个油橄榄品种中,初选10个品种做为参试品种,以当地省级良种莱星做对照进行品种筛选试验,通过对主要经济性状指标和生长抗性指分析,筛选出在陇南高产量、高含油率、抗性强的油橄榄品种2~3个,持续进行研究。
(3)种质引进与保存:从国内引进新品种20个,在大湾沟油橄榄试验园建立驯化区,栽植引进苗木或接穗嫁接,每个品种3株,共60株;收集全市近50年来引进的种质资源进行观测研究,以期选育良种。
(4)实生苗选育:对该所播种的油橄榄半同胞家系实生苗进行超级苗培育观测,为新品种选育提供500份优良无性系家系。
(5)辐射育种:选4~5个品种的油橄榄种子或种仁航天搭载,播种后培育100份航榄系新种质;选4~5个品种的油橄榄种子或种仁及4~5个品种的油橄榄接穗用重离子加速器辐照,播种或嫁接后培育100份新种质;对4~5个油橄榄品种的种子按不同辐照剂量进行铯辐射,播种后培育100份油橄榄新种质,并培育观察。
(6)新种质测试:建立新种质测试林1处3亩,对新种质苗木进行定植、管理、抚育、测试。
(7)良种繁育技术:利用智能温室轻质穴盘扦插育苗,进行不同基质配方、不同IBA浓度扦插试验,每年扦插5个良种苗木5万株,2年共扦插10万株。
(8)良种示范推广:依托甘肃陇源丹谷油橄榄开发有限公司、陇南金纽带油橄榄科技有限公司,应用示范推广高产量、高含油率油橄榄品种。
③技术的创造性与先进性:以品种筛选、良种繁育、示范推广提升油榄产业产能创新能力,形成产业技术种质创新培育选择并最终形成产业竞争力,实现陇南本土品种的持续研究,加快陇南油橄榄产业化的发展。
④技术的成熟程度,适用范围和安全性:项目将多种育种方式运用于油橄榄,理论依据及技术成熟,符合国家食品安全标准,适用于国内油橄榄品种选育。
⑤应用情况及存在的问题:项目通过在陇源丹谷、金纽带公司示范推广筛选的优良品种,使油橄榄的产量和出含油率得到提升,预计推广的品种挂果后,油橄榄产量可提高20%,以全市平均亩产量78.75kg(总产量/挂果面积)计,亩增产15.75kg,每亩增量收110元,随着辐射面积增大,经济效益十分显著,实现农民增收和企业增利;繁育油橄榄良种容器苗10万株,苗木产值可达100万元以上;项目中取得的实用新型专利“一种油橄榄榨油过滤结构”(专利号:ZL 2023 20280917.6),通过在陇南陇锦园油橄榄开发有限责任公司对设备调试、改装、应用,对油橄榄混合鲜果进行安装前后对比试验,出油率可提高1.38%,产生提高经济效益110多万元。
存在问题:(1)油橄榄是引进树种,研发深度不够,技术储备不足,引进、消化、吸收、移植和再创新还面临许多技术问题需要进一步研究,(2)课题实施期限短,辐射育种、实生选育才开了个头,播种的苗木刚移栽,对其生物学特性和生态学特性,特别是结果习性、果实品质及丰产性状无法研究,建议科研管理部门继续立项扶持育种工作,持续进行全面、深入、细致的测试。(3)新品种培育是一项长期工程,需长年培育测试,测试及管理需用人力物力较大,而品种变异具有不可控性,达到预期目标的机率小,选育时间较长。
⑥历年获奖情况:在项目实施期间录制的《油橄榄嫁接换优技术要点讲解》视频,获2023年甘肃省科普作品创作大赛(视频类)三等奖。
⑦成果公报:
(1)在现有种植品种中筛选出了希腊-3、卡林、尼2三个高产、高含油率品种。
(2)建成大湾沟种质资源备份库,引进油橄榄品种39个。
(3)培育实生半同胞家系苗木4万多株,培育辐射系新种质苗5174株。
(4)建成种质资源圃3亩,栽植铯辐射苗及实生播种苗5万多株;繁育良种苗木10万株。
(5)编写《智能温室轻基质穴盘扦插育苗》、《油橄榄高接换优》技术规程(草案)2项。
(6)嫁接改良400株,综合管理500亩,举办技术培训班2期,培训农民141人。
(7)发表论文4篇,实用新型专利2项,发明专利1项。
油橄榄品种选育栽培技术