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水、肥、光、热、气,是植物生长必需的五大要素,缺一不可。
我国是严重缺水国家,干旱缺水面积占国土面积的52%。我国西北、华北、内蒙及青藏高原绝大部分地区属于干旱半干旱地区,其中的耕地面积占全国耕地总面积的64%。
水,是我国农业生产的主要限制因素之一。
植物的耐旱性、抗旱性决定植物的产量。
提高植物耐旱性和抗旱性,是提高农作物产量的重要途径之一。
通过生物技术提高农作物的耐旱性、抗旱性,对我国农业有着十分重要的意义。
在前期的研究中,我们将放线菌剂按1.5g/kg左右的比例拌入土壤中,发现了放线菌的抗病促生功能。但将放线菌大量拌入土壤的施用方式在大田作物中成本过高,难以推广应用。
对于大田作物,我们设想的解决方案:将放线菌活菌粉包裹在种子表面,再按常规方法播种。采用给大田作物种子穿上活菌粉衣服的方式接种,菌剂用量少,成本低,操作简单易行,可通过种子公司进行种子包衣预处理,进行大面积推广。
为了促进种子表面包裹的放线菌生长繁殖,我们给用于种子包衣的放线菌粉中加入比例不同的聚丙烯酰胺保水剂,希望保水剂吸收种子周围土壤中的水分,集中在种子表面,形成水分含量较高的特殊区域,促进种子表面的放线菌生长繁殖,进而增强放线菌的促生作用。
种子包衣盆栽试验在2009年春天进行,以棉花为供试作物,光照培养室。
当年的“五.一”假期正处在棉花幼苗期。研究生离校,连续多天未浇水。
收假时,发现有些棉花幼苗已萎蔫,叶片下垂,但有些植株依然挺拔,叶片伸展正常,两者形成鲜明对比。这种令人惊奇的现象,使我们马上意识到这些棉花幼苗的凋萎与挺拔可能与放线菌有关。
我们立即对意外干旱胁迫下盆栽试验棉苗的凋萎植株数量进行了统计。同时,继续保持不浇水,人为维持干旱胁迫,观察棉苗在缺水条件下的反应。
统计结果显示,干旱胁迫时仍然保持挺拔的棉苗,大部分是种子表面包裹放线菌纯菌剂的处理。在干旱胁迫第10天,放线菌种子包衣处理的棉苗萎蔫率较对照降低43.5%;干旱胁迫第20天,放线菌种子包衣处理的萎蔫率为3.3%,而未包衣对照的棉苗萎蔫率为46.7%,对照萎蔫率为菌剂处理的14倍;或放线菌种子包衣处理的萎蔫率较对照降低92.9%,显示出了放线菌的强烈抗旱作用。
除了萎蔫率大幅度下降,菌剂包衣处理棉苗根系重量、根茎总量分别增加17.3%、22.1%。
歪打正着,因错得福,因管理粗心失误,我们发现了放线菌的抗旱功能。
聚丙烯酰胺是常用的保水抗旱材料,但种子表面单纯包裹聚丙烯酰胺保水剂时,棉苗萎蔫率仍高达33.3%,而纯放线菌包衣的萎蔫率仅3.3%,菌剂的萎蔫率仅为保水剂的1/10。
放线菌种子包衣的抗旱作用远优于人们熟知的聚丙烯酰胺保水剂。
一次失误,导致了放线菌抗旱功能的发现。
如果没有“五一”放假期间忘记浇水的失误,就没有意外的干旱胁迫,也就不会有放线菌抗旱功能发现。
谁说试验错误都是“错”的呢?
其实,历史上许多伟大的发明就诞生于试验操作的错误中!
硫化橡胶:1839年的一天,美国人查尔斯.古德伊尔,因不小心将生橡胶与硫磺的混合物洒落在火热的炉子上,他在清理烤焦的橡胶残留物时发现,这些经过加热处理的橡胶,已失去了生橡胶的缺点:呈现出加热时不变粘,遇冷时不变硬,始终柔软而富有弹性特点。
一次错误,催生了硫化橡胶的诞生,开启现代橡胶工业的新时代。
没有现代橡胶工业,就没有今天高速公路上飞驰的汽车,就没有腾空而起的飞机!
青霉素:1928年9月的一天,英国科学家亚里山大.弗莱明正在研究一种病原细菌,葡萄球菌。由于操作粗心,培养皿的盖子没有盖好,空气中的杂菌落到已涂抹接种了葡萄球菌的培养基上。过了一段时间,当他在准备清洗这些污染了杂菌的培养皿时,惊讶地发现,污染菌青霉的菌落周围干干净净,没有葡萄球菌生长,他断定青霉产生了某种对葡萄球菌有抑制作用的物质。由该现象开始,发明了神奇的抗菌药物青霉素,该药在二战期间及其后的漫长岁月中,挽救了无计其数的生命。直至今天,青霉素还在拯救着无数的生命。
但如果对误操作的结果不加以认真分析,就简单放弃,则会与偶然出现的机遇失之交臂,留下千古遗恨。
我们感谢近百年前弗莱明实验室工作人员的粗心:没有按要求盖好培养皿,使杂菌落入已接种葡萄球菌的培养皿;我们更要感谢弗莱明对污染培养皿的细心分析。
不然,青霉素不会问世。
我们,因一个偶然的失误,使放线菌的抗旱功能浮出水面。
我们团队目前还在继续进行着放线菌抗旱功能的深入研究。
相关论文连接:http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-XBNX201008018.htm
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