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南繁种业所在利用海藻提取物提高甘蔗抗旱性研究方面取得重要进展

发布时间:2023年2月28日来源:作物栽培与养分管理技术中心

我国甘蔗大多种植在旱坡地,缺乏灌溉措施,同时这些地区降雨量不均匀,容易发生季节性干旱,对甘蔗农业生产和制糖产业均产生严重影响。如何有效提高甘蔗抗旱性是甘蔗研究领域工作者越来越重视的课题。海藻提取物(Seaweed Extract)是目前农业生产上使用最广泛的植物生物刺激素之一,它是从海藻中提取出的一类具有生理活性的功能物质。它在多种作物上应用表现出抗旱增产的效果,而在甘蔗上的应用效果及其机制尚不十分明确。

为明确海藻提取物对土壤理化性状以及甘蔗根系生长的影响,广东省科学院南繁种业研究所栽培中心团队通过盆栽试验研究海藻提取物对甘蔗土壤理化性状的影响,以及通过水培试验研究海藻提取物对不同干旱抗性品种甘蔗根系构型的影响(图1)。结果表明,海藻提取物施用到土壤中提高了干旱胁迫下土壤中水稳性大团聚体比例,土壤含水率增加;提高了土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和葡萄糖苷酶活性,同时土壤的全氮、有效磷和速效钾含量也得到提升。施用海藻提取物处理有利于促进干旱胁迫下甘蔗下层根系的生长,增加甘蔗根系的数量、单位体积根长密度、根系总长度等;施用海藻提取物还可以提高根系抗氧化酶活性,缓解干旱胁迫对根系造成的伤害。因此,海藻提取物一方面通过改善土壤物理结构,促进酶活性和提高养分含量,另一方面促进根系生长,改变根系构型,提高根系的水分利用效率,从而提高甘蔗抗旱性(图2)。

图1 海藻提取物对土壤理化性状以及甘蔗根系生长的影响研究框架

相关研究成果近日发表于Industrial Crops & Products(中科院一区,农林科学TOP期刊,IF=6.4),栽培中心陈迪文副研究员为该文章第一作者,敖俊华研究员为通讯作者,南繁种业所为第一署名单位。该研究得到国家重点研发计划专项和国家糖料产业技术体系项目资助。

图2 海藻提取物通过改善土壤理化性状以及调节甘蔗根系构型来提高抗旱性

此前,陈迪文副研究员及其团队已在广东省的遂溪和翁源两个地点开展了连续三年的田间应用效果试验。研究表明,苗期和伸长前期均喷施海藻提取物的甘蔗氮、磷、钾利用率,净光合速率、蒸腾速率和瞬时水分利用效率均得到显著提高,甘蔗年平均产量提高8.74%,而且在偏干旱的年份其增产效应更为明显。在工艺成熟初期喷施海藻提取物,成熟期的蔗糖分含量显著提高,还原糖含量显著下降,因而有利于提高单位面积糖产量。相关研究成果发布于Frontiers in Plant Science(中科院二区,生物学TOP期刊,IF=6.6),陈迪文副研究员为第一作者。


论文信息

(1)Chen D, Li Z, Yang J, Zhou W, Wu Q, Shen H, Ao J, Seaweed extract enhances drought resistance in sugarcane via modulating root configuration and soil physicochemical properties, Industrial Crops and Products, (2023) 194:116321 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2023.116321

(2)Chen D, Zhou W, Yang J, Ao J, Huang Y, Shen D, Jiang Y, Huang Z, Shen H. Effects of Seaweed Extracts on the Growth, Physiological Activity, Cane Yield and Sucrose Content of Sugarcane in China. Frontiers in Plant Science. (2021) 12:659130. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.659130

(作物栽培与养分管理技术中心/供稿)