在有限的环境影响下实现玉米高产和磷高效利用是玉米可持续生产面临的最大挑战之一。增加种植密度被认为是实现玉米高产的有效途径。然而,土壤中磷移动性低和磷矿资源稀缺阻碍了在高植物密度下同时优化磷利用和减轻磷相关足迹的方法的发展。本研究通过meta分析和物质流分析,评估了不同种植密度下不同类型磷肥对玉米产量的影响,并评估了磷从磷矿开采到用于玉米生产的磷的流动。在较高的种植密度下玉米产量显著高于较低的密度。与施用磷酸二铵和磷酸一铵相比,高密度玉米种植体系施用过磷酸钙、重过磷酸和钙镁磷肥具有更高的产量和更小的环境足迹。情景分析表明,将最佳磷肥品种和施用量与高密度种植体系相结合,玉米产量可提高22%。整个磷供应链的磷资源效率提高了39%,而与磷足迹减少了33%。因此,在玉米生产过程中,同时优化高密度条件下的磷肥品种和施用量,可以实现多目标协同,表明磷管理与种植技术相结合是实现玉米可持续生产的可行途径。这些发现为实现可持续农业发展提供了重要的选择。
植物的单性花可以有效促进异交,研究单性花的形成和调控机制对于理解植物性别决定过程有重要意义,也为研究者和农业生产者利用杂种优势提供便利。在黄瓜杂交制种过程中,将只开雌花的株系种植于只开雄花的株系周围,可以显著降低制种成本。筛选更多不同基因背景的只开雄花的材料,将增加可用于育种的种质资源。我们基于前期构建的EMS诱变自交系材料“406”的突变体库,发现了一个新的只开雄花的突变体。遗传分析、全基因组重测序和分子标记辅助验证表明,ACS11基因上发生的异义突变第301位丝氨酸(Ser)变为苯丙氨酸(Phe)导致全雄株的产生。体外酶活性测定表明,此突变导致酶活性完全丧失。本研究为黄瓜雄性亲本选育提供了新的种质资源,并为 ACS 酶的催化机理提供了新的认识。