專利名稱：作物基因表型誘導(dǎo)調(diào)控表達(dá)技術(shù)的制作方法
作物基因表型誘導(dǎo)調(diào)控表達(dá)技術(shù)(簡稱GPIT)發(fā)明是生物工程核心技術(shù)新途徑支撐構(gòu)建新的作物信息能量營養(yǎng)與環(huán)境微生物系統(tǒng)在高層次水平相對平衡表達(dá)理論具體在農(nóng)林牧園藝花卉果樹蔬菜上應(yīng)用的重大突破新技術(shù)。
本發(fā)明是以生物每一個新生命之初都必飛速重演一次進(jìn)化歷程為基礎(chǔ)，利用植物開放性系統(tǒng)又是被動抵抗逆境，因而必備高度靈敏精巧有效的信息、反饋、適應(yīng)、抵抗系統(tǒng)潛能可供誘導(dǎo)、調(diào)控，并可達(dá)到高層次新水平的相對平衡表達(dá)為理論。并以作物基因表型誘導(dǎo)劑為主，對不同作物或同一作物的籽種，運(yùn)用不同濃度、不同溫度、不同的浸種時間，使籽種攜帶的信息，特別是潛性功能信息激活，產(chǎn)生所需有效表達(dá)或優(yōu)良性狀有效連鎖表達(dá)的可能，在需要表達(dá)時，同時又有相對適合表達(dá)條件，則能產(chǎn)生有效表達(dá)或強(qiáng)有效表達(dá)。特別是在系統(tǒng)群體表型遞增效應(yīng)下的共激機(jī)制產(chǎn)生的超表達(dá)作用下，可使作物產(chǎn)生耐冷抗凍抗氧化為基礎(chǔ)的高光效能和強(qiáng)生理代謝的綜合協(xié)調(diào)的雙向自控優(yōu)良性狀連鎖表達(dá)或超表達(dá)。建立起以“誘導(dǎo)調(diào)控、水促高產(chǎn)”的高抗非生物性逆境為主(抗冷、病、倒，耐凍、蔭、漬、熱，耐粉種、耐鹽堿、耐酸雨、耐破壞光合機(jī)制除草劑，和形態(tài)建成達(dá)一定程度后的耐旱)并對生物性逆境也具一定抗性(其中對真菌性病害抗性尤為明顯，對部分蟲害也有明顯的避趨性和耐性)；早熟、高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、無污染的生態(tài)農(nóng)業(yè)必需的各種重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，再加上噴葉、澆根和特殊情況下用調(diào)控劑對表型性狀，特別是對高光效能為中心的各相關(guān)生理性狀的進(jìn)一步加強(qiáng)，為人類與自然和諧進(jìn)步共同發(fā)展在重大新理論和應(yīng)用方面關(guān)鍵支撐技術(shù)，及生物工程研究應(yīng)用方向思路開辟新途徑等，邁進(jìn)了極關(guān)鍵重要的一步。不僅將產(chǎn)生以本發(fā)明為骨干支撐技術(shù)體系的新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化和建立一系列相應(yīng)新的生產(chǎn)模式，而且必將從基因工程的核心理論——誘導(dǎo)調(diào)控的突破，使轉(zhuǎn)基因技術(shù)，基因治病，動物有效克隆等一系列領(lǐng)域真正進(jìn)入無污染造福人類的新時代。
本發(fā)明以一種新技術(shù)，幾乎可對所有作物和植物都可產(chǎn)生重大的、讓傳統(tǒng)理論無法相信、甚至相悖的、非人為污染的自然環(huán)境逆境廣適性和環(huán)境逆境高抗性的變化。特別是對人類制造的很多環(huán)境污染的高度敏感和不適性等的劇烈反應(yīng)，與同時可產(chǎn)生的“超強(qiáng)抗性”、“超速生長”等廣適反應(yīng)，形成強(qiáng)烈的反差。說明了植物有很多人類還不認(rèn)識的可挖掘?yàn)槿祟悷o負(fù)效應(yīng)用的潛能。為人類認(rèn)識、應(yīng)用自然界的生物核心機(jī)密的研究，開創(chuàng)了一條簡捷有效的極重要方向和可經(jīng)科學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證的方法。從理論上找到了困擾人類多年的人類所需作物栽培模式與生態(tài)平衡相矛盾，難以調(diào)合的負(fù)面效應(yīng)原因。從技術(shù)上也在一定程度上較有效地解決了一系列的相關(guān)或不直接相關(guān)的重大難題。為真正的生態(tài)農(nóng)業(yè)奠定了最重要的技術(shù)支撐。
經(jīng)多年的科學(xué)實(shí)踐研究證明，學(xué)習(xí)工業(yè)研究通用性的可靠、便捷，根據(jù)農(nóng)業(yè)內(nèi)在基本聯(lián)系規(guī)律特點(diǎn)，創(chuàng)造了極限試驗(yàn)研究加生物信息系統(tǒng)互聯(lián)動態(tài)平衡等修正值的方法，使農(nóng)業(yè)研究的結(jié)論有了可全球通用的趨勢。本發(fā)明正是應(yīng)用這種方法，使在云南昆明的結(jié)論可通用于藏區(qū)，通用于拉薩、黑龍江、海南、新疆、浙江至全中國，甚至全世界。這一重大的農(nóng)業(yè)研究成功創(chuàng)新方法，必將對修訂過去一直沿用的農(nóng)業(yè)試驗(yàn)方法有重大價值，過去的方法僅考慮人為和一般外界環(huán)境條件干擾因素，基本沒有考慮生物系統(tǒng)信息引起內(nèi)生變化聯(lián)系，因此具有極大局限性。隨著人類的進(jìn)步需要，這種方法已嚴(yán)重不適，甚至在人類現(xiàn)行生產(chǎn)模式中最難解決的在病蟲害及自然災(zāi)害抗御能力等重大難題攻克方面，一直產(chǎn)生誤導(dǎo)，致使研究方向、方法和結(jié)論產(chǎn)生嚴(yán)重錯誤，并已成為嚴(yán)重阻礙農(nóng)業(yè)科學(xué)進(jìn)步的錯誤。本發(fā)明必將成為一石激破水中天和拋磚引玉的重要開端。必將使農(nóng)業(yè)研究以最少的投入最卓有成效的建樹，促進(jìn)世界農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的快速進(jìn)步。因此，本發(fā)明在最有限的時間內(nèi)，已在作物多項(xiàng)生理極限功能產(chǎn)生了重大突破1、首次突破了傳統(tǒng)認(rèn)為的信息反饋表達(dá)的模式。使人類模糊的作物信息認(rèn)識及理論，首次成為生產(chǎn)實(shí)踐中一系列可以看到的、可促進(jìn)重復(fù)改變調(diào)控作用的，在光全息性作用效應(yīng)和多種第二信使及其它“信使”機(jī)制，和與糖相關(guān)的動態(tài)新變化。使人類和諧利用自然達(dá)到平衡。有了生物信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。經(jīng)多年的試驗(yàn)證明從作物種籽的萌發(fā)溫度濕度條件、生長速度變化調(diào)整、形態(tài)特征適應(yīng)、生育進(jìn)程調(diào)節(jié)、單株產(chǎn)量劇增、系統(tǒng)群體互感性強(qiáng)化等，都可發(fā)生以光全息相關(guān)的信息系統(tǒng)激活、反饋關(guān)聯(lián)的可見重大環(huán)境適應(yīng)和抗性雙向自調(diào)控顯著變化。
對自然逆境的高抗和對人類制造的農(nóng)業(yè)污染的高度敏感的強(qiáng)烈反差，達(dá)到了使人難于想象的范疇。特別是與抗逆高度相關(guān)的形態(tài)特征——大的根冠比，矮短粗的莖節(jié)，小而厚的葉，濃而密的毛等，如干旱時雙子葉植物幼苗根冠比可比對照大數(shù)倍甚至十?dāng)?shù)倍，株高僅為對照1/5-1/10；及與抗逆重要相關(guān)的可連鎖表達(dá)機(jī)制，如超速生長，超敏反應(yīng)等，均反映出了形態(tài)特征和內(nèi)部機(jī)制重大變化的可廣適、高抗機(jī)制。
1)種籽的萌發(fā)明顯具有顯著的變構(gòu)酶動力學(xué)特征和淘汰劣種特征，并受第二信使類物質(zhì)的明顯調(diào)控。如絡(luò)合劑、氣孔抑制劑；此外，劇毒農(nóng)藥、含氯較高自來水等都對出苗有極顯著影響。在正常出苗溫度時，誘導(dǎo)處理出苗晚3-5天甚至晚7-20天，好種浸種后遇上干旱，不會霉?fàn)€，2-3個月后有雨或水均能正常出苗；在低溫高濕條件下對照嚴(yán)重粉種時，處理幾乎不粉種；在低于出苗地溫時只要水分充分，反而早萌發(fā)早出苗，玉米甚至可以在地溫平均0℃時就可萌發(fā)，5℃就可出苗。但對未成熟種、收獲或貯存時受損的種、陳種等在正常出苗條件下幾乎也不能出苗。
2)出苗后的地上部分生長明顯受濕度和必要溫度調(diào)節(jié)，與其相應(yīng)的延滯生長期之長，超速生長之快形成極強(qiáng)烈反差。特別是雙子葉作物，在干旱時根冠比可數(shù)倍于正常生長。發(fā)達(dá)的根系和地上部分長達(dá)數(shù)十天近乎停滯生長，與正常生長的對照形成極大反差；花生、大豆、棉花等地上部分可比對照延滯生長30-50天，但一旦水份供應(yīng)充足，特別是空氣濕度也較大時，20-30天即可完全趕上甚至超過對照的生物產(chǎn)量，后期的生產(chǎn)產(chǎn)量，還可超過對照；特別是地下根瘤生長量甚至可比對照增多1-8倍。
3)對人為污染如對一些劇毒農(nóng)藥的高度敏感也是非常驚人。例如同樣處理的花生，播在正常土壤上雖因變構(gòu)表達(dá)前期地上生長遲緩，但總體生長健壯；但播在受污染的土壤上則生長明顯受影響，甚至完全無法正常萌發(fā)和生長；而未處理的同樣花生則在正常和污染的土壤上至少萌發(fā)和生長均無可見差別影響。此外，對尿素等過量使用也較敏感，在田地肥沃或土壤結(jié)構(gòu)好、有機(jī)肥充分的情況下，施尿素的產(chǎn)量還不如不施的高。水稻等苗期甚至出現(xiàn)施同樣數(shù)量氮肥，對照很好，處理卻燒苗。所以越是在生產(chǎn)條件落后，很少用農(nóng)藥化肥的“落后”地方，表現(xiàn)越好，增產(chǎn)也越明顯。但在自然產(chǎn)生的不良環(huán)境，如沼澤地地溫很低，又有有害氣體沼氣，可使水稻根系壽命明顯縮短，新根一生老根就死；而處理不但新根多，特別是不斷萌生的氣生根明顯增多，并且老根至收獲都很少死亡。這為桔桿還田與漚熟延遲栽種節(jié)令矛盾創(chuàng)造了重要調(diào)和條件。
4)形態(tài)特征在不同的作物上都有可見變化。并且直觀可見變化與光合作用抑制相關(guān)物也有直接聯(lián)系。若浸種加抑制氣孔開度類物質(zhì)，則出苗后應(yīng)表現(xiàn)的葉寬等特征不僅消失，反而比正常葉還窄。正常處理的多數(shù)情況和品種，高株會變矮，玉米株高最多可降低40-60cm；以色列旱稻在浙江多大風(fēng)區(qū)臺州，處理比對照矮20-30cm(但穗?yún)s明顯變大且粒多)。矮桿可變高；如吉林省種以色列旱稻氣候較冷，植株很矮，處理則比對照高15-25cm。中等植株株高度變化不大，但玉米穗位高度可明顯降低，穗位上部莖反而會增長。水稻、麥類分蘗節(jié)位降低，大豆等結(jié)莢分枝降低。因此無論是植株變高變矮，都明顯抗倒伏。如浙江遭受臺風(fēng)襲擊，在鋼架大棚也吹倒的情況下，對照日本大豆、旱稻全部倒伏，處理則幾乎無倒伏；吉林長吉縣玉米因干旱株形看不出明顯差異，但一場大風(fēng)后，對照幾乎全部倒伏，處理則無一倒伏；云南維西縣1998年突降大雪，當(dāng)?shù)赜衩椎狗?5-100％，處理倒伏小于5％，廣西土肥站試驗(yàn)優(yōu)質(zhì)稻，幾乎所有對照都部分倒伏，處理則很少倒伏。但也有個別倒外，正常棉花很少倒伏，但2000年在新疆，處理棉花到卻出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象。原因是對照僅株成桃7-15個，而因前期極干旱，處理地上部分生長緩滯30-40天，一場大雨后處理才急速超常生長，特別同時在短時間內(nèi)又結(jié)出特別多的大棉桃，株成桃近80個，多的達(dá)120個，且棉桃直徑比對照大0.5-0.8cm，棉株因此不勝重負(fù)，大風(fēng)后部分出現(xiàn)倒伏。
形態(tài)特征的的變化還表現(xiàn)在葉片的數(shù)量、寬度、厚度、葉毛數(shù)量、著生角度上，特別是根系整體比對照發(fā)達(dá)，根毛、毛細(xì)根也較發(fā)達(dá)；干旱條件下特別明顯，根系可比對照多2-3倍的肉眼可見變化。
5)單株產(chǎn)量主要表現(xiàn)在多穗、多果和穗大粒多、果大、花大等的變化上，稻麥等分蘗也可明顯增多，條件適合可比對照多分蘗1倍以上，分蘗節(jié)位降低，水稻最早分蘗可出現(xiàn)在2葉1心。穗實(shí)粒數(shù)可增多10％-30％，千粒重可增5-15％以上；栽培玉米則可根據(jù)光照強(qiáng)度產(chǎn)生4-8個有效穗，且穗長明顯增長，優(yōu)質(zhì)高賴氨酸玉米1999年在拉薩凈穗長最長已達(dá)43cm，2000年還有可能突破這一紀(jì)錄。這些變化都隨外界環(huán)境信息量不同而與對照有明顯差別，如云南優(yōu)質(zhì)高賴氨酸玉米在云南可達(dá)20-24cm，在黑龍江雌穗明顯變小，穗長僅15-18cm，而處理仍可達(dá)25-30cm，與在云南處理差別不大。新疆無水澆、無追肥、無管理、不打農(nóng)藥的棉花，單株最多結(jié)桃可達(dá)120多個，且棉桃直徑比對照還增大0.5-0.8cm；蔬菜、果樹都可大幅度增產(chǎn)，增產(chǎn)幅度都可超過糧食作物。
6)生育進(jìn)程如成熟期的變化可明顯受第二信使及其它“信使”在種苗期的調(diào)控，如若同時使用抑制信使表達(dá)物，則熟期明顯偏晚，但一般依照一個較明顯的三性基本規(guī)律，越是在正常適宜條件，熟期則越變化不明顯，越是在接近低溫下限或大跨度越區(qū)種植品種或晚于正常時期播種很難正常成熟等不適條件下，熟期縮短越顯著；而在高溫干旱等逼熟對照假早熟條件下，處理熟期卻能趨于較穩(wěn)定正常表達(dá)。
7)系統(tǒng)群體互感性強(qiáng)化也達(dá)到令人難以置信的程度。這不僅表現(xiàn)在大群體系統(tǒng)對抗病、防御能力提高互作，甚至產(chǎn)生“超敏反應(yīng)”抗病機(jī)制，和對蟲害的避趨性方面也表現(xiàn)出新的動態(tài)變化；特別在幼苗期根系的生長方面更為明顯。同樣處理群體，屏蔽條件下可比開放條件下根系明顯增多，特別是與對照同盤的處理比，根系增多更為顯著，可多達(dá)3-5倍。
2、首次突破民了人工誘導(dǎo)調(diào)控光合速率大幅度增加的難題。改寫了人類光合利用率提高僅以外部環(huán)境為主，如改變空間結(jié)構(gòu)，調(diào)整葉面積系數(shù)，人工改變肥水供應(yīng)，調(diào)整品種和適時種植的適溫生長節(jié)令等傳統(tǒng)模式。改寫了人類栽培作物可利用光波段范圍，使短波紫外光不僅從高能量，也從另一信息機(jī)制為人類服務(wù)。使人類走上了利用作物內(nèi)因機(jī)制為主，大幅度發(fā)掘光信息作用、提高光合速率，穩(wěn)定光節(jié)律，利用光周期等機(jī)制，從而全面提高光合作用效率和重新認(rèn)識光合作用理論、光作用機(jī)制、光溫強(qiáng)互作的有效積溫效應(yīng)問題等一系列重大變革。
1)作物的光合速率可比對照可提高50-400％以上，而且越是低溫、光強(qiáng)度變幅極大等惡劣環(huán)境，只要土壤質(zhì)地疏松、無農(nóng)藥、化肥等污染，就能有越明顯作用效果，如果再加土壤肥沃、水份合適的條件，則表現(xiàn)更能超常顯著。
2)光合作用效率增強(qiáng)明顯表現(xiàn)在對短波紫外光波段的可利用性。這不僅表現(xiàn)在突破了高海拔強(qiáng)紫外光抑制喜溫作物生長的禁區(qū)；另一方面表現(xiàn)在充分利用非陽光直射下紫外光散射的能量效應(yīng)，如室內(nèi)作物或大棚內(nèi)作物，同樣處理比對照表現(xiàn)出的生長優(yōu)勢顯著超過室外。
3)突破了喜溫作物夜溫過低光合作用紊亂，對第二天白天光合作用的影響。夜溫極限低溫僅2-3℃第二天仍能高光效。
3、突破了喜溫作物生育所需積溫和溫度強(qiáng)度極限。中熟玉米在高海拔藏區(qū)10℃以上活動積溫僅1318℃，有效積溫493℃，就能成熟高產(chǎn)。優(yōu)質(zhì)高賴氨酸玉米在拉薩也能正常成熟高產(chǎn)。
4、突破了多種作物極限至死和非正常生長溫限。
1)地上部分能耐短時間很強(qiáng)極限低溫。吉林省對處理玉米、水稻、大豆、黃瓜進(jìn)行抗凍試驗(yàn)，-3℃6小時均無任何不良表現(xiàn)。在藏區(qū)中甸麥類、蠶豆等-15℃仍有部分綠葉安全越冬，無風(fēng)條件下玉米幼苗地表極限溫度-9.5℃仍能綠葉；彩稻幼苗在黑龍江穆棱能耐1-2小時-9--10℃低溫；大豆幼苗在黑龍江通北林業(yè)局曙光林場能耐-6--7℃低溫，對照及附近正常栽培大片大豆全部凍死，而處理未受任何可見影響；玉米日均溫8-10℃仍能較正常揚(yáng)花授粉，粳稻13-14℃仍能正常揚(yáng)花授粉。
2)地下根也能耐長時間低溫和短時間極限低溫，如昆明1998年粳稻-5℃仍能安全越冬，1999年秈稻能-7℃安全越冬，第二年施農(nóng)家肥后均能正常揚(yáng)花授粉結(jié)籽。
3)耐熱性能也很突出，同種玉米在熱帶不能種玉米的夏季高溫下也能正常高產(chǎn)。新種寒地型草在北京百年未遇最高溫度仍能安全度夏。廣東省英德市科委于1999年6月進(jìn)行晚播試驗(yàn)晚稻，同田同期播種的水稻，7月底遇高溫，用那氏778誘導(dǎo)劑處理的水稻秧苗，未有任何受害癥狀；而對照苗床秧苗枯死達(dá)65％。廣西崇左縣新和鄉(xiāng)1999年8月晚稻移栽時，遇極度高溫，用那氏778誘導(dǎo)劑處理的秧苗生長正常，對照則全部未返青死亡。2000年在吉林省春小麥夏收后，不是正常情況的死亡，而是再次萌發(fā)，并且產(chǎn)量可達(dá)第一次的7O％。
5、突破了多種機(jī)理多種機(jī)制多種農(nóng)藥還不一定能對一種作物病害有效的禁區(qū)。利用高層次相對平衡下的防衛(wèi)潛能表達(dá)，特別是高氧、高氫、高H2O2、高糖及相關(guān)酶等強(qiáng)生理活性及其產(chǎn)物的直接作用和相關(guān)作用，并與病原菌的互作動態(tài)改變，達(dá)到了真正無污染防病抗病的內(nèi)源防衛(wèi)系統(tǒng)表達(dá)的突破。由于光合速率大幅度提高，相應(yīng)的氧化還原及一系列相應(yīng)生理代謝活動大幅度增強(qiáng)和適應(yīng)過氧化機(jī)制；光合產(chǎn)物特別是糖的大幅度增加，及次生代謝產(chǎn)物的大幅增加及過氧化酶類等上升；加之根面效應(yīng)的遞增增效等，能把多種作物品種本身具有的抗病性充分調(diào)動表達(dá)在生理活性強(qiáng)烈的部位，如根、葉和莖上。特別是對不同禾本科作物的有些品種，正常合理栽培管理不僅抗病性大幅度提高極少生病，即便是高密度條件下有少量葉病發(fā)生，及時加強(qiáng)調(diào)控后3-5天，就可用肉眼和顯微觀察到與農(nóng)藥抗病明顯不同的“超敏反應(yīng)”的抗病機(jī)制結(jié)果。
一種光調(diào)生理代謝強(qiáng)化為中心的潛能發(fā)揮機(jī)理和相關(guān)的防衛(wèi)機(jī)制方法已能在多種作物根、莖、葉的病害禁區(qū)產(chǎn)生突破。正確應(yīng)用，合理管理，水稻、旱稻能高抗稻瘟病、白葉枯、紋枯病、立枯病、腐敗病、條紋葉斑病、胡麻葉斑病等。玉米高抗莖腐病、大小斑病，小麥抗白粉病、紋枯病，雙子葉植物高抗白粉病、猝倒病、霜霉病，棉花高抗黃萎、枯萎病等，豆類、三七能高抗根腐病，白菜抗根腫病，辣椒高抗晚疫病、根腐病……特別是很多真菌類病害，如根腐、疫霉、霉菌等引起的農(nóng)藥都難起作用的病，卻能起很好的極顯著作用效果。
這一防衛(wèi)高效表達(dá)的一系列新特征，將對人類的防病抗病及細(xì)胞類病變治療，也將有重要啟示和作用。
6、突破了多種作物避蟲、耐蟲禁區(qū)。由于光的可利用波段范圍擴(kuò)大，特別是高能波段的可利用性和增強(qiáng)效應(yīng)，活性氧增多的表皮細(xì)胞木質(zhì)強(qiáng)化，葉片茸毛的密厚，和高耗能次生代謝產(chǎn)物的可大量增加等，作物表現(xiàn)出對蚜蟲、白粉虱、潛葉蠅、螟蟲、菜青蟲及其它非幼苗蛀莖、吃根類蟲害明顯的階段性避趨和耐抗性。
7、突破了作物既能耐旱又能耐澇，既耐鹽堿又耐酸雨的可雙向極限自調(diào)控和耐抗生化選擇性除草劑中干擾光合作用進(jìn)程類除草劑等難題。這些特征多年來在中國各地多種糧食、棉花、蔬菜、果樹、花卉等作物上出苗后均表現(xiàn)出顯著特征。在2000年中國北部、西北地區(qū)大旱之年，這一特征特別明顯。同品種對照比處理早10-15天發(fā)生萎蔫，新疆2000年出現(xiàn)棉花出苗后一次水不澆、一次肥不施，一次地不鏟，一次農(nóng)藥未用，單株棉桃可達(dá)60-80個，最多可達(dá)120個的奇跡。吉林大旱之年多數(shù)玉米大幅度減產(chǎn)達(dá)50％，而處理的本單13玉米則出現(xiàn)連片第一穗玉米有效穗可達(dá)30-32cm的前所未有的高產(chǎn)表現(xiàn)。黑龍江省不僅旱稻、包括水稻都出現(xiàn)重干旱一般葉已嚴(yán)重發(fā)黃，而處理仍生機(jī)盎然，葉色極好。連片示范優(yōu)質(zhì)稻畝可增產(chǎn)30％，有的優(yōu)質(zhì)稻則可增產(chǎn)近1倍的高產(chǎn)。浙江省臺州的旱稻，播種后就遇到干旱，從分蘗到孕穗又連續(xù)46天干旱并且溫度連續(xù)高達(dá)38℃，揚(yáng)花后又遇臺風(fēng)，洼地水悶10多小時，對照倒伏幾乎絕收，處理抗倒耐悶，穗粒數(shù)達(dá)400-500粒的可占40％，比最高產(chǎn)96年個別最大穗378粒還多百粒以上，平均穗粒數(shù)比今年對照多230粒，畝產(chǎn)可超過900kg，株高比對照矮20-30公分；而吉林省旱稻處理則比對照高15-20公分。今年各省高梁、小米等旱作均可比對照增產(chǎn)30％-50％。
處理后作物耐旱的典型特征一般都可在兩個水平上表現(xiàn)，一是細(xì)胞水平，一是形態(tài)特征水平。在有的作物上還表現(xiàn)在分子水平上。理論上講，抗凍性強(qiáng)，細(xì)胞水平抗旱性也強(qiáng)，實(shí)踐表現(xiàn)上，苗期人為離開土、水后，對照明顯要比處理早凋萎1-2天；處理后在生長中期根系發(fā)達(dá)、莖粗硬、葉厚及葉上多毛等的不同，是進(jìn)一步增強(qiáng)抗旱能力的形態(tài)特征表形，因此可比對照晚10-15天左右發(fā)生萎蔫；而如果再有產(chǎn)生類似的玉米誘變源效應(yīng)表達(dá)，則是分子水平耐旱表達(dá)的體現(xiàn)。山東1999年干旱，處理制種玉米產(chǎn)量增產(chǎn)近1倍，而且脯氨酸含量也比對照增加50％，這從生理生化機(jī)制也部分證明了內(nèi)部抗逆特征。
一般作物耐旱很少同時能耐澇，而處理則既耐旱同時也耐澇。理論上耐澇性與高肥量及高肥效應(yīng)成正比。處理后耐澇性的大幅度增強(qiáng)，如水稻拔節(jié)期水沒頂最多可達(dá)5天，玉米可10-15天半泡在水中不會發(fā)生明顯負(fù)作用，有的品種甚至還更明顯增產(chǎn)。同等肥力，明顯不同肥效，這至少剛好與處理后高肥效利用率機(jī)制發(fā)揮作用相符合。
作物耐鹽堿是另一個極重要的人類急需解決的難題，無論是干旱，還是溫室效應(yīng)海水內(nèi)浸，還是固定保護(hù)地栽培必然產(chǎn)生的鹽堿化等，都是人類正面臨的難題。雖處理后作物耐鹽堿能力似乎與出苗時一定的適宜溫度相關(guān)，如在東北大慶早種的鹽堿地上玉米比對照優(yōu)勢并不明顯，而在新疆重鹽堿地上夏種的棉花和山東已不能栽種作物的重鹽堿地上夏種玉米，棉花可比一般地增產(chǎn)10-20％，玉米可正常生長；而對照玉米多數(shù)不出苗，少數(shù)出苗也無法正常生長，有的地連苗都出不了。而適溫播種是最易辦到的農(nóng)藝措施。
耐抗酸雨不僅表現(xiàn)在最敏感的葉菜葉片的可見部分上，對照葉片全部枯死，處理未見任何異常。在內(nèi)部機(jī)制的表現(xiàn)，是以含硫營養(yǎng)物質(zhì)的增多，如較珍貴的蛋氨酸在黃瓜上可比對照增28％，玉米干籽比對照增12.5％，這些增多充分說明了耐抗酸雨的內(nèi)部協(xié)調(diào)機(jī)制變化。
耐抗生化選擇抑制光合作用類的除草劑，如阿乙合劑噴施土壤后播種大豆、蕃茄、玉米、黃瓜、水稻，對照蕃茄、黃瓜、水稻等幼苗產(chǎn)生明顯藥害甚至死亡，而處理仍完全正常。
多種細(xì)胞水平抗性和生理協(xié)調(diào)性機(jī)制能使水果、蔬菜在自然條件下的保鮮、耐貯性明顯增強(qiáng)。
8、突破了增產(chǎn)幅度的禁區(qū)且品質(zhì)優(yōu)良。如山東玉米可比對照增50％以上，而蛋氨酸還增12.5％，酪氨酸增40％。云南有些貧困山區(qū)玉米增產(chǎn)幅度可達(dá)50-100％以上，個別地方如漾濞縣雙澗鄉(xiāng)雀山村，1999年比對照增產(chǎn)400-500％以上。萵苣可比對照大3-4倍且更鮮嫩甜，無化肥種植西紅柿單株比對照產(chǎn)量增2-3倍；辣椒同等管理對照單株產(chǎn)1斤，處理可產(chǎn)5斤，且明顯甜味增加……杏樹可比對照增產(chǎn)近3倍且口感更好，單重增多20-30％，桃、李、棗、梨等多數(shù)果樹都能明顯增產(chǎn)。吉林的優(yōu)質(zhì)高面筋小麥能一種二收，頭茬能比對照增產(chǎn)30％，二茬產(chǎn)量可達(dá)一茬的70％以上。黑龍江直播日本優(yōu)質(zhì)彩稻，單株分蘗一般可達(dá)40苗以上，最多可達(dá)60-70苗，產(chǎn)量可增30％，最好的可增產(chǎn)將一倍。在新疆旱區(qū)無水澆、不施肥、不管理、不打農(nóng)藥的地膜棉花許多單株可結(jié)桃80個左右，最多可結(jié)桃120多個。東北三省粘玉米普遍可比對照增產(chǎn)50％以上；蓖麻、油葵產(chǎn)量均可比對照增30-50％，提色素鮮花產(chǎn)量也可比對照增加50-100％。
9、突破了化肥與高產(chǎn)的必然正比關(guān)系及豆科植物固氮量的禁區(qū)。真正開創(chuàng)了人工利用作物建立無污染無投入可高效固氮的生物工廠新開端。在無農(nóng)藥污染、結(jié)構(gòu)好的肥沃土地上，花生不僅產(chǎn)量可比對照增加30-50％，同時，根瘤可比對照增多4-5倍。在有機(jī)肥充足和本身土壤肥沃，結(jié)構(gòu)較好、還未被化肥嚴(yán)重污染的田地上，各種作物少施和不施氮肥，也能獲得明顯超過大量施用氮素化肥的產(chǎn)量。若施氮素化肥少，增產(chǎn)幅度又太大時，蛋白質(zhì)總量雖略有下降，但氨基酸總量，特別是多種有效氨基酸含量、重要營養(yǎng)成分維生素C等還仍可明顯增加，并超過大量施化肥的含量。
總之，過去作物生理上認(rèn)為完全相悖的一些矛盾性狀如早熟與高產(chǎn)，施化肥量與高產(chǎn)，早熟、抗逆與高產(chǎn)，早熟與優(yōu)質(zhì)，優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)等，均在很大程度上已能和諧統(tǒng)一。并且越是優(yōu)質(zhì)品種，無人為污染條件下，表現(xiàn)綜合效果越明顯。
本發(fā)明的應(yīng)用以濃度為基礎(chǔ)，以溫度為保證，以浸種時間為調(diào)節(jié)。
1)濃度可應(yīng)用范圍很大，從1∶1到1∶200都有效，但不同作物、不同條件，較佳應(yīng)用效果還是有明顯的選擇性。如玉米在特別熱或特別冷氣溫條件下，以1∶20的濃度綜合性狀最好，如地溫0℃時的萌發(fā)；但在地溫5℃左右卻是1∶40萌發(fā)更快、更好；但需短期內(nèi)根系伸長快，則可以低濃度如1∶60；但在溫度偏低，特別是水溫偏低，但又不是特別冷的氣溫條件下，則以1∶40左右生長效果較佳。濃度很高如1∶1時，良種仍能正常出苗生長，但濃度很低時仍能在某些抗性上表現(xiàn)出明顯作用，如蔬菜用1∶200極低濃度仍能表現(xiàn)出高抗酸雨性能。不同作物出苗率對濃度有時有明顯反應(yīng)，如有的雙子葉植物1∶60時出苗最好，1∶120時出苗反而不如1∶60。但隨浸種時間延長達(dá)到一定程度，1∶60出苗率則又不如1∶120的好。
2)浸種溫度對不同作物影響也不相同，較典型的如蠶豆，若下種時用冷水，則效果明顯差，甚至出苗長勢產(chǎn)量都不如對照；但以60℃左右下種，則效果特別明顯；但小籽粒種60℃浸種，則多數(shù)明顯不如對照。水稻60℃下種并保持10-15分鐘，多數(shù)能則高抗惡苗病等，較低溫度下種則對惡苗病幾乎不表現(xiàn)抗性。
3)浸種時間，對有的作物無明顯影響，但對有的作物則對出苗率和中后期生長有顯著影響，但多數(shù)品種超過一定浸種時間出苗率都會下降，若再延長時間又會發(fā)生變化，但多數(shù)已不利于生產(chǎn)需要。如水稻浸種過長影響產(chǎn)量及抗性，麥類浸種時間過長，則中后期易早衰。多數(shù)玉米品種正常條件下浸種24小時最好，但若播種后可能長期浸泡在水中，卻以浸種6小時左右表現(xiàn)最好，豆類等均有類似的基本規(guī)律。
調(diào)控劑是與GPIT配套產(chǎn)品之一，僅以下幾種特殊情況使用1、作物非正常情況栽培；大跨度越區(qū)種植生育期過長；因障礙性低溫不能正常揚(yáng)花授粉；因延遲型低溫等因素造成作物不能正常成熟。
2、特殊災(zāi)害年；嚴(yán)重病害發(fā)生年作物剛開始發(fā)生病害。
3、高密度種植；高產(chǎn)田地因氣候等條件影響，造成群體結(jié)構(gòu)過大，通風(fēng)透光不好，影響作物正常生長的；高肥水條件下生長過旺盛不能正常抽穗結(jié)實(shí)的稻田。
調(diào)控劑對于禾本科植物，孕穗至乳熟期均可酌情使用，但孕穗至在揚(yáng)花前使用效果最佳。
本發(fā)明由于僅強(qiáng)化了作物本身的信息和誘導(dǎo)了潛性基因信息產(chǎn)生表達(dá)，構(gòu)建了以光能高效利用為中心的強(qiáng)生理代謝機(jī)制，因此無轉(zhuǎn)基因生態(tài)污染可能的后顧之憂。同時，本發(fā)明對表型表達(dá)的適應(yīng)性能強(qiáng)化，特別是對光溫的適應(yīng)性強(qiáng)化，但對劣種的自然淘汰功能，對農(nóng)藥、化肥污染高度敏感性，對環(huán)境條件適應(yīng)進(jìn)程的特殊表達(dá)，不僅對無污染高效農(nóng)業(yè)作用顯著，而且對光溫敏不育系育種、繁種等也有重要應(yīng)用價值；對質(zhì)量性狀的加強(qiáng)強(qiáng)化試驗(yàn)已能使玉米常規(guī)種硬粒隱性變?yōu)轱@性表達(dá)。
本發(fā)明對多種農(nóng)作物品種產(chǎn)生更好口感，更優(yōu)內(nèi)在營養(yǎng)質(zhì)量，如特別是對維生素C、蛋氨酸、酪氨酸等都能有較大幅度增加，并對多種具保健價值的次生代謝產(chǎn)物有更顯著增加，再加無污染栽培特性，從而全面增加了品質(zhì)優(yōu)良的內(nèi)涵。
本發(fā)明可應(yīng)用于幾乎所有作物和植物，本發(fā)明所產(chǎn)生的一系列新推理、新方法和特異性狀及功能，對于人類充分利用自然、優(yōu)化美化環(huán)境，保護(hù)、改善、改造惡劣環(huán)境條件下的農(nóng)業(yè)生態(tài)條件，是不可替代的骨干支撐技術(shù)，是發(fā)展真正的生態(tài)農(nóng)業(yè)的重大里程碑。
特別是低溫高濕條件下不粉種，喜溫作物0℃左右就可萌根，不適條件下根冠比的數(shù)倍或十?dāng)?shù)倍于同類種及地上部本身具備的超原種質(zhì)極限抗逆功能，在條件較適合極短時間內(nèi)，就能極快速地超速生長發(fā)育等。這些綜合表型特性，是高度抗逆的集合，結(jié)合適合的優(yōu)良種質(zhì)，正是中國西部惡劣環(huán)境區(qū)、三江源頭等荒漠變綠洲的原夢寐不可求的創(chuàng)新技術(shù)，也是世界類似惡劣環(huán)境可改變的喜訊。因此，本發(fā)明的應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展，是近代科學(xué)史上，中國人對人類和世界首次最重大的貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明將具備誘導(dǎo)調(diào)控功能的物質(zhì)與作物(或植物)以種為主及根、葉、莖等產(chǎn)生適合的接觸，從而對受體作物產(chǎn)生表型誘導(dǎo)調(diào)控作用，不僅使其原有的潛性功能在信息、能量、營養(yǎng)和環(huán)境、微生物等系統(tǒng)從更高層次新水平達(dá)到相對平衡，產(chǎn)生具備表達(dá)的可能，并在適合條件下產(chǎn)生較強(qiáng)適應(yīng)表達(dá)，還可在系統(tǒng)群體表型遞增效應(yīng)的共激機(jī)制下，由新的適應(yīng)機(jī)制產(chǎn)生一系列連鎖優(yōu)良性狀雙向自調(diào)控及新功能表達(dá)的機(jī)制和方法。
2.本發(fā)明使作物信息表達(dá)系統(tǒng)對各種信息的激活敏感、迅速反饋及產(chǎn)生的一系列相應(yīng)和互作乃至共激新機(jī)制的方法。一些過去基本不會影響信息產(chǎn)生應(yīng)答表達(dá)的，誘導(dǎo)后會產(chǎn)生明顯變化甚至強(qiáng)烈表達(dá)。如1)強(qiáng)烈的淘汰劣種功能；對人為污染條件的劇毒農(nóng)藥、絡(luò)合劑、氣孔抑制劑、化肥等的不當(dāng)使用，會對良種產(chǎn)生顯著的抑制甚至毒害作用。這些作用可使良種萌發(fā)嚴(yán)重受影響，產(chǎn)生向性失衡或喪失；并可產(chǎn)生形態(tài)特征劣變，光合作用下降，生育期延長等后期不良反應(yīng)。2)有否屏蔽環(huán)境條件，甚至蓋土深淺等，都會對萌根量、發(fā)芽率、出苗率及速度有重要影響。蓋土過深不僅使出苗速度可能嚴(yán)重受影響，甚至?xí)怀雒绲羶?nèi)展葉。同時又有一系列超常表達(dá)可能，如水促高產(chǎn)條件不滿足時雙子葉植物苗期超高比值的大根冠比和地上部分長時間的“延滯生長”，但適合條件下很快能轉(zhuǎn)為“超速生長”、“超量固氮”、“超敏反應(yīng)”和與此密切相關(guān)的“三性敏感”等和信息反饋典型相關(guān)的良性雙向自控表達(dá)機(jī)制和方法。
3.本發(fā)明在活體上抑制多種病原菌活性與高抗多種細(xì)菌真菌侵染相關(guān)的良種抗逆方法。如長期低溫高濕條件下不粉種；玉米大豆等喜溫作物水份充足時土溫0℃左右可萌根；濕種旱播后無水澆不會霉種；高抗現(xiàn)在很多農(nóng)藥都很難有效的病害如霉菌類、根腐菌類、紋枯病類、疫霉菌類等病害及產(chǎn)生“超敏反應(yīng)”抑制病害的機(jī)制和方法。
4.本發(fā)明使良種在適合溫度、濕度下高耐鹽堿同時也高抗酸雨的機(jī)制和方法。
5.本發(fā)明人工誘導(dǎo)、調(diào)控從作物內(nèi)因?yàn)橹靼l(fā)掘光信息作用，擴(kuò)大對光波段范圍適應(yīng)，大幅度提高光合速率，高低溫和強(qiáng)弱光下的光節(jié)律穩(wěn)定性增強(qiáng)，光周期利用敏感等方面都發(fā)生作用，從而全面提高光合作用效率和光溫強(qiáng)互作的有效積溫效應(yīng)等，使作物在逆境下能大幅度增產(chǎn)，內(nèi)在品質(zhì)能自然綜合優(yōu)化的機(jī)制和方法。
6.本發(fā)明使作物在信息激活反饋敏感、光合作用效率全面大幅度提高、光溫強(qiáng)互作效應(yīng)增強(qiáng)等的相應(yīng)強(qiáng)生理代謝機(jī)制作用下，產(chǎn)生綜合超強(qiáng)抗逆適應(yīng)，特別是幼苗根冠比可數(shù)倍乃至十?dāng)?shù)倍于同類品種的地上部分，并能長時期“延滯生長”的變化適應(yīng)，對多種逆境極強(qiáng)的廣適性和超強(qiáng)抗性，使所有作物都能產(chǎn)生超越原栽培表達(dá)，抗御非生物性逆境的各種生理極限，并同時具備在相對適宜條件下產(chǎn)生“超速生長“表達(dá)的機(jī)制和方法。
7.本發(fā)明經(jīng)誘導(dǎo)、調(diào)控后作物在形態(tài)特征、細(xì)胞水平乃至分子水平的非生物性抗逆增強(qiáng)，如抗冷耐凍同時耐熱、耐旱又能耐澇，使優(yōu)質(zhì)小麥可“一種二收”、栽培水稻能“越冬再生”的機(jī)制和方法。
8.本發(fā)明作物在水份合適時的高肥效利用率及對氮素化肥敏感，豆科作物在形態(tài)建成后正常生長時期，能高效固氮、超量固氮，可超過對照固氮量1-8倍的機(jī)制和方法。
9.本發(fā)明使極限試驗(yàn)法加生物信息系統(tǒng)互聯(lián)動態(tài)平衡修正的農(nóng)業(yè)研究通用結(jié)論方法。
全文摘要
本發(fā)明利用植物生命過程都屬開放性系統(tǒng)交換物質(zhì)、能量并進(jìn)行氧化還原,又是被動抵抗逆境,因此,在進(jìn)化適應(yīng)競爭中,必備高度靈敏、精巧有效的信息應(yīng)答反饋系統(tǒng)潛性功能可供誘導(dǎo)調(diào)控。本發(fā)明能使光合速率大幅度提高、信息敏感激活應(yīng)答反饋、動力學(xué)變構(gòu)表達(dá);使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高偏肥低比能量信息反饋遲緩的不平衡表達(dá)達(dá)到高層次新平衡表達(dá);并在適度逆境支持激發(fā)補(bǔ)償機(jī)制的持續(xù)自組裝新復(fù)合蛋白循環(huán),從而使作物產(chǎn)生一系列優(yōu)良特殊性狀功能連續(xù)表達(dá)。
文檔編號A01H1/00GK1342399SQ0012872
公開日2002年4月3日 申請日期2000年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月9日
發(fā)明者那中元, 鄭光生, 那郅燁 申請人:那中元