針對江蘇省冬季早春設施環境寡照以及設施蔬菜連作障礙的問題,圍繞種子處理關鍵技術、連作障礙消減技術以及嫁接苗愈合期光環境調控技術,設施種植環境工程與裝備創新團隊聚焦設施高效栽培關鍵環節開展理論和技術創新,近兩年取得良好進展。
1.外源物質促進種子萌發,提高工廠化育苗生產過程中種子利用率
團隊首次發現微酸性電解水(Slightly acidic electrolyzed water,SAEW)不僅能夠對種子進行消毒,并能夠顯著促進西瓜種子萌發,對其作用機制的進一步研究結果表明:60 ppm的微酸性電解水可能是通過提高CmCYP707A1 和 CmCYP707A2的轉錄水平從而降低種子內源ABA的含量,使得西瓜種子打破休眠;同時SAEW通過降低西瓜種子內源ROS的含量,提高種子的萌發率。該研究結果能夠顯著提高工廠化育苗中西瓜種子的利用率,并將種子消毒與催芽環節有效地結合,縮短了育苗時間與工序,為后續研發基于電解水技術的種子消毒/催芽聯合智能裝備提供理論基礎。
2.外源物質顯著緩解西瓜連作障礙
團隊發現SAEW能夠顯著緩解西瓜連作障礙,促進西瓜幼苗生長,表現出很好的壯苗作用。對其作用機制的進一步研究結果表明:SAEW可以改變西瓜連作障礙土壤(寧夏回族自治區7年連作土壤)中微生物多樣性,并顯著抑制根際致病菌(尖孢鐮刀菌,Fusarium oxysporum)的生長,從而促進西瓜種苗的生長,降低枯萎病等土傳病害的發病率,最終緩解西瓜連作障礙。該研究結果提供了一種方便、無毒的方法,可以將其運用到西瓜設施與露地栽培中,為后續研發基于電解水技術的連作障礙消減智能裝備提供理論基礎。
3.補充遠紅光能夠顯著促進西瓜嫁接苗砧木生根,縮短嫁接苗愈合期
團隊研究發現補充遠紅光(低比值紅光/遠紅光)可以通過激活與生長素相關基因的轉錄水平從而提高生長素在根部的積累,促進愈傷組織的形成,最終誘導西瓜嫁接苗砧木不定根的形成并促進西瓜嫁接苗的生長。該研究結果為縮短西瓜嫁接愈合期、提高嫁接苗品質以及設施生產領域光環境調控技術的選擇提供科學依據和技術支持,同時也為實現高效節能的工廠化西瓜嫁接種苗生產,研發智能嫁接愈合室提供理論基礎。
上述研究成果得到國家自然科學基金、江蘇省農業科技自主創新資金、江蘇省博士后科研基金、江蘇省蘇北專項資金、上海合作組織現代農業發展基金等項目資助,在Horticultural Plant Journal(中科院一區,IF=4.24)、Frontiers in Microbiology(中科院二區,IF=6.064)、Scientia Horticulturae(中科院二區,IF=4.342)等知名期刊發表論文3篇,軟件著作權一項。