温室园艺农业工程技术于2022年10月14日在北京出版

随着全球人口的不断增加，人们对粮食的需求日益增加，并且提出了更高的需求，以提供食品营养和安全性。种植高产和高质量的农作物是解决食物问题的重要手段。但是，传统的育种方法需要很长时间才能培养出优质的品种，从而限制了繁殖的进展。对于年度自我授粉的农作物，从最初的父母交叉到新品种的生产可能需要10到15年。因此，为了加快农作物育种的进度，迫切需要提高育种效率并缩短生成时间。

快速繁殖意味着最大程度地提高植物的生长速度，加速开花和结果，并通过在完全控制的环境增长室中控制环境条件来缩短繁殖周期。工厂工厂是一种农业系统，可以通过设施中的高精度环境控制来实现高效的作物生产，并且是快速繁殖的理想环境。工厂中的光，温度，湿度和二氧化碳浓度等种植环境条件相对可控制，并且不受外部气候的影响或多或少。在受控的环境条件下，最佳的光强度，轻度时间和温度可以加速植物的各种生理过程，尤其是光合作用和开花，从而缩短了作物生长的产生时间。只要有几种具有发芽能力的种子就可以满足繁殖需求，使用植物工厂技术来控制农作物的生长和发育，提前收集水果。

光周期，影响农作物生长周期的主要环境因素

光周期是指一天中光周期和黑暗时期的交替。光周期是影响农作物的生长，发育，开花和结果的重要因素。通过感知光周期的变化，农作物可以从植物生长转变为生殖生长以及完整的开花和果实。不同的农作物品种和基因型对光周期变化的生理反应不同。一旦阳光时间超过临界阳光的长度，长鼻子植物通常会因延长光周期的延长而加速开花时间，例如燕麦，小麦和大麦。中性植物，无论光周期如何，都会开花，例如大米，玉米和黄瓜。短期植物，例如棉花，大豆和小米，需要比临界阳光长度低的光周期才能开花。在8h光和30°高温的人工环境条件下，amaranth的开花时间比现场环境早40天以上。在16/8 h的光周期（光/黑暗）的处理下，所有七个大麦基因型都早已开花：富兰克林（36天），盖尔德纳（35天），吉米特（33天），指挥官（30天），车队（29天数），鲍丁（26天）和洛克（Lockyer）（25天）。

在人工环境下，可以使用胚胎培养物获得幼苗，然后照射16小时，每年可以产生8代小麦的生长期。豌豆的生长期从现场环境中的143天缩短到16h光的人工温室中的67天。通过将光周期进一步延长至20H，并将其与21°C/16°C（白天/晚上）结合，可以将PEA的生长周期缩短到68天，而种子设定速率为97.8％。在受控环境的条件下，经过20小时的光周期处理后，从播种到开花需要32天，整个生长周期为62-71天，比在田间条件下的时间短30天以上。在人工温室的情况下，有22h光周期，小麦，大麦，强奸和鹰嘴豆的开花时间平均缩短了22、64、73和33天。结合种子的早期收获，早期收获种子的发芽率平均可以达到92％，98％，89％和94％，这可以完全满足育种的需求。最快的品种可以连续产生6代（小麦）和7代（小麦）。在22小时的光周期状态下，燕麦的开花时间减少了11天，开花后21天，至少可以保证5种可行的种子，并且每年可以连续繁殖5代。在具有22小时照明的人造温室中，小扁豆的生长期缩短为115天，它们每年可以繁殖3-4代。在人工温室中24小时连续照明的情况下，花生的生长周期从145天减少到89天，并且可以在一年内传播4代。

轻质质量

光在植物的生长和发育中起着至关重要的作用。光可以通过影响许多光感受器来控制开花。红光（R）与蓝光（B）的比率对于作物开花非常重要。 600〜700nm的红光波长包含660nm叶绿素的吸收峰，可以有效地促进光合作用。 400〜500nm的蓝光波长将影响植物的光颗粒，气孔开口和幼苗生长。在小麦中，红光与蓝光的比率约为1，最早会引起开花。在R：B = 4：1的光质量下，中期和晚期大豆品种的生长周期从120天缩短到63天，植物的高度和营养生物量降低，但种子产量不受影响，这可以满足每植物至少一种种子，未成熟种子的平均发芽率为81.7％。在10h照明和蓝光补充剂的状态下，大豆植物变得短而浓郁，在播种后23天开花，在77天内成熟，可以在一年内繁殖5代。

红光与远红光（FR）的比率也影响植物的开花。光敏色素有两种形式：远红光吸收（PFR）和红光吸收（PR）。在低R：FR比率下，光敏色素从PFR转化为PR，这导致了长期植物的开花。使用LED灯来调节合适的R：FR（0.66〜1.07）可以增加植物的高度，促进长日植物的开花（例如晨间荣耀和Snapdragon），并抑制短天植物的开花（例如万寿菊） ）。当R：FR大于3.1时，小扁豆的开花时间会延迟。将R：FR减少到1.9可以获得最佳的开花效果，并且可以在播种后的第31天开花。红光对开花抑制的影响是通过光敏色素PR介导的。研究指出，当r：fr高于3.5时，五种豆科植物（豌豆，鹰嘴豆，豆豆，小扁豆和羽扇豆）的开花时间将延迟。在Amaranth和大米的某些基因型中，远红色的光分别用于开花10天和20天。

肥料公司₂

CO₂是光合作用的主要碳源。高浓度CO₂通常可以促进C3年度的生长和繁殖，而低浓度CO₂可能会因碳限制而降低生长和繁殖产量。例如，随着CO的增加，C3植物的光合效率（例如大米和小麦）增加₂水平，导致生物量和早期开花的增加。为了实现CO的积极影响₂浓度增加，可能有必要优化水和养分供应。因此，在无限投资的条件下，水培法可以完全释放植物的生长潜力。低分子₂浓度延迟了拟南芥的开花时间，而高co₂浓度加速了大米的开花时间，将大米的生长期缩短到3个月，并每年繁殖4代。通过补充Co₂在人造生长盒中，到785.7μmol/mol，大豆品种“ enrei”的繁殖周期被缩短到70天，并且可以在一年内繁殖5代。当Co₂浓度增加到550μmol/mol，cajanus cajan的开花延迟了8〜9天，果实的设置和成熟时间也延迟了9天。 Cajanus Cajan在高CO上积累了不溶性糖₂浓度，可能会影响植物的信号传播并延迟开花。此外，在增加CO的增长室中₂，大豆花的数量和质量增加，这有助于杂交，其杂交速率远高于该领域种植的大豆。

前景

现代农业可以通过替代育种和设施育种加快农作物繁殖的过程。但是，这些方法存在一些缺点，例如严格的地理要求，昂贵的劳动力管理和不稳定的自然条件，这些问题无法保证成功的种子收获。设施育种受气候条件的影响，加成产生的时间有限。但是，分子标记物繁殖仅加速了育种靶性状的选择和确定。目前，快速育种技术已应用于谷歌，豆科植物，十字花科和其他农作物。但是，植物工厂的快速生成繁殖完全摆脱了气候状况的影响，可以根据植物生长和开发的需求来调节生长环境。将工厂工厂快速育种技术与传统繁殖，分子标记繁殖和其他繁殖方法相结合，在快速繁殖的条件下，可以减少杂交后获得纯合线所需的时间，同时，早期的几代人可以是选择缩短获得理想特征和繁殖世代所需的时间。

工厂快速繁殖技术的主要局限性是，不同农作物的生长和发展所需的环境条件完全不同，并且需要很长时间才能获得快速繁殖目标作物的环境条件。同时，由于工厂工厂的建设和运营成本很高，因此很难进行大规模的添加繁殖实验，这通常会导致种子产量有限，这可能会限制随访现场角色评估。随着工厂工厂设备和技术的逐步改善和改进，植物工厂的建设和运营成本逐渐减少。通过将工厂快速繁殖技术与其他繁殖技术相结合，可以进一步优化快速繁殖技术并缩短繁殖周期。

结尾

引用的信息

刘·凯兹（Liu Kaizhe），刘·霍奇（Liu Houcheng）。植物工厂快速繁殖技术的研究进度[J]。农业工程技术，2022,42（22）：46-49。