10月，知识产权出版社出版张明龙和张琼妮合编的《农作物栽培领域研究的新进展》。16开本409页，48万字，责任编辑：王辉；中国版本图书馆CIP数据核字（2022）第173743号。
本书以现代生物工程与技术理论为指导，分析了国内外在植物生理、植物生态和农作物栽培及利用等农作物栽培基础研究的新信息；分析了粮食概况，以及水稻、麦类、玉米及其他谷类、豆类和薯类等粮食作物栽培研究的新信息；还分析了蔬菜、花卉、瓜类、果品、纤维作物、油料作物、糖料作物、饮料作物、嗜好作物、药用作物以及其他经济作物栽培研究的新信息。
本书前言
农作物栽培活动，大约产生于新石器时代的原始社会后期。人们经过以往长期的采集作业，渐渐摸清植物的一些生长规律，学会开垦土地进行种植，通过人工培育的方式获取粮食、蔬菜、饲料和工业原料等植物性产品。此后，随着社会生产力的发展，农作物栽培活动不断向前推进。其主要表现是：适于种植的农作物种类增多，用来耕种的土地范围扩大，单位面积的投入产出率提高，能够获取的成品总量增加，产品营养价值及口味品质改善等。人们每天必须摄入一定量的糖、脂肪、蛋白质和维生素等营养物质，才能健康地生存下去。然而，这些营养物质无论来自植物性食品，还是动物性食品，其最初来源都或多或少与农作物栽培相关。亘古以来，农作物栽培领域一直是人类社会得以存在和发展的基础。21世纪期间，国内外学者高度重视农作物栽培领域的研究，有力地向前推进了学术探索的步伐，搜集和梳理这方面取得的创新成果，可以发现主要有以下特色：
（一）注重农作物基因组测序原理研究
自从基因技术出现以来，农作物栽培领域的学术成果，大量集中到基因组测序及其相关分析方面，使其迅速成为该领域研究的重点和热点。
基因组测序选择的研究对象，表现出由重点向全面的运行迹象。早期进行基因组测序的多是重要粮食作物，如水稻、小麦、大麦、玉米和马铃薯，以及常见经济作物，如黄瓜、番茄、葡萄、柑橘、棉花、黄麻、茶叶、青蒿和杨树等，时至今日已经全面铺开，凡有栽培价值或发展前景的农作物，几乎都已经完成或列入基因组测序计划。
基因组测序涉及的研究内容，表现出由简单到复杂的发展过程。早期通常在某个农作物中选择有代表性的一条染色体展开测序，用以揭示其典型形态特征的有关基因位点，为农作物保持和发扬特有功能指明方向。接着，对某个农作物包含的多条染色体展开全面测序，用以系统了解其生化特性、细胞形态或动态过程、解剖构造、器官功能，以及抗病性、抗旱性和耐寒性等生理特征，通过步步为营的方式全面破译其遗传密码，为该农作物保持和发扬优良性状打开通道。近来，对一些重要农作物，不仅对其栽培型品种的基因展开测序，而且对其野生近亲的基因也展开测序，用来获得高质量的基因组参考序列，促进野生种资源的高效利用，拓宽农作物育种的遗传基础。
基因组测序使用的分析方法，表现出不断换代升级的创新趋势。它已经从起始的第一代测序系统，升级到第三代测序系统。最新的全基因组第三代测序系统（PacBio），融合了新颖的单分子测序技术和高级的分析技术，在测序历史上首次实现人类观测单个DNA聚合酶的合成过程，它可以大幅度降低染色体精细图谱的拼图难度。目前，农作物全基因组测序常见的方法是，把第三代测序系统，与第二代因美纳（Illumina）测序平台结合在一起，并运用高通量染色体构象捕获技术等方法，获得农作物基因组各条染色体的精细图谱。
（二）注重农作物器官性状研究
1．农作物营养器官性状研究取得的新进展
⑴研究根的主要成果：发现从根部到枝叶存在畅达的信息传输通道，发现根部具有感知光线的传输机制，发现根部能通过分泌机制改变土壤微生物群，发现气生根能够分泌富含碳水化合物的黏液。发现巨型稻发达的根系能深入土层30厘米。通过植物磷吸收途径揭示菌根共生的自我调节机制，揭开豆科植物与根瘤菌共生体系的调控机制，发现豆科植物与根瘤菌共生固氮使其躲过大灭绝时期。发现已知最古老植物根尖干细胞群，发现植物根部是靠逐步进化形成的。
⑵研究茎的主要成果：发现决定植物茎部分枝或曲直的基因，发现调节植物茎部淀粉积累的基因，发现能够有效增加水稻茎枝数和产量的基因，发现能使小麦茎秆更硬从而能更好地抵抗茎蛀害虫锯蝇的基因。发现库克松树干会向赤道地区倾斜，揭示竹子茎秆快速生长特性的遗传机制。培育出茎中含有更多糖分的玉米，培育出高含钙量的马铃薯块茎，利用植物自然长势把树木直接“种”成家具，利用香蕉杆和茎提取纤维织布。
⑶研究叶的主要成果：发现决定叶片形状的基因群，发现控制叶子黄化的遗传基因，发现叶子能用神经系统传递伤口疼痛，通过离体叶片揭示植物再生的伤口信号转导机制，分析叶片捕食虫子的功能机制，观察叶片吸取水分的运作方式，揭示叶片光合作用的新原理。利用叶子中胞间连丝功能提高粮食作物产量，揭示大麦叶绿体超分子复合体的空间结构，培育出具有更繁茂叶子的玉米，利用日光诱导叶绿素荧光估测粮食作物产量。
2．农作物生殖器官性状研究取得的新进展
⑴研究花的主要成果：发现一种能让花开得更鲜艳的蛋白质，剖析植物在特定时间开花的原因，发现调控花期的基因组结构及枢纽，发现控制花期的叶脉生物钟基因，探索花朵传播花粉的不同方式，寻找花儿产生的源头，破解矮牵牛花蓝色之谜。发现气温升高会破坏花朵和蜜蜂的共生关系，在空间站育出“第一朵太空花”， 培育成世界首株蓝色玫瑰花。发现可导致水稻花序分生组织累积的基因，揭示水稻小穗内小花数目的发育调控机制，发现控制大麦开花期的基因，发现韭菜花中S-烃基半胱氨酸亚砜积累量最高，发现对玫瑰花香形成至关重要的水解酶，揭示合成梅花花香重要成分的基因家族，发现决定兰花花朵形状的蛋白，揭示干旱和低温对荔枝成花的综合影响。
⑵研究果实的主要成果：发现控制米粒大小和分量的关键基因，发现香米“致香”的基因，揭示影响稻谷口感和食味品质的基因，培育出可加工成免煮即食的稻米；培育出高蛋白质的紫小麦颗粒，发现大麦粒中一种全新的碳水化合物，从高粱中提取出光致变色材料。开发出具有防病保健功能的蔬菜水果果实。公布胡萝卜中产生类胡萝卜素的基因，发现长豇豆超长豆荚形成的遗传主因，揭示形成蟠桃扁平果形的遗传基础，发现草莓基因组不同位点可以控制性别，揭示猕猴桃丰富营养成分的基因组学机制。
⑶研究种子的主要成果：发现自花受精的种子也能长成健康植物，发现植物种子带来的繁殖模式越来越繁荣，探索蒲公英种子的高超飞行功能，发现植物种子具有运输和积累铁的功能。开发双层包衣以提高种子的抗旱能力，成功复活三万年前的远古植物种子，成功恢复大蒜有性繁殖能力而获得成熟种子。研究显示多种粮食作物种子受驯化影响而体积变大，借助种子成功实现水稻的无性繁殖，首次克隆油菜种子含油量调控基因。发现牵牛花种子可胜任星际旅行，推进植物种子资源库建设。
（三）注重农作物优异抗逆特质研究
1．农作物抵抗不利环境特质研究的新进展
⑴研究农作物抗盐碱特质的主要成果：建成首个以耐盐碱植物为主的种质资源库。测定耐盐植物小盐芥基因的全序列，运用基因技术提高谷物耐盐性，发现乙醇可提高农作物的耐盐性，发现菟丝子转运可移动信号提高寄主耐盐性。推进在沙漠地区利用微咸水种植农作物的探索，利用盐地碱蓬改良盐碱地，筛选和改良适合盐碱地生长的农作物，培育出有望把盐碱地变粮仓的海水稻，十万亩海水稻产量测评平均亩产超千斤；培育出可在盐碱地维持高产的小麦新品种，培育出抗盐碱性的高产玉米新品种，获得野生大豆耐盐基因并成功用于新品种培育，揭示玫瑰耐盐和耐旱等特性的分子遗传基础。
⑵研究农作物抗干旱特质的主要成果：使用基因组学探索沙漠中植物韧性的进化历程，沙漠科考发现逾百年树龄天然胡杨，开发出预测植物响应干旱地区气候影响的模型，在沙漠地区用滴灌方式试种粮食作物。培育出可抗短期干旱的作物品种，发现乙酸可帮助农作物增强耐旱能力，发现植物耐旱非编码核糖核酸，发现水稻抗旱性的调控基因，实验证明海藻糖-6-磷酸前体分子能增强小麦抗旱能力，发现谷子具有突出的抗旱耐瘠薄特性，发现木豆所特有的耐干旱基因，力图破解木薯抗旱耐贫瘠的分子调节机制，发现适合干旱和半干旱地区栽培的辣木，发现花苜蓿具有极强的抗旱耐寒和耐贫瘠特性。
⑶研究农作物耐高温抗严寒特质的主要成果：发现叶片断裂后生成的2-己烯醛可助农作物耐高温，发现热休克蛋白是植物响应高温逆境胁迫的重要物质，发现蓖麻种子富含高温下不易挥发的蓖麻油酸，发现耐热藻类有助于白化珊瑚获得恢复。同时，从南极草中发现一种抗冻基因，开发出抗寒转基因水稻新品种，成功培育抗冷和抗旱的双季早粳稻新品种；发现糖苷态挥发性物质可能是蜡梅花抗寒的关键因素，发掘控制桃抗寒性的关键基因及其变异机制，探索青稞和苦荞麦适应高海拔冷凉区域的驯化基因。
⑷研究农作物抗污染特质的主要成果：发现柳树能在受到铅、锌、镍、铬和铜污染的酸性土壤中生存，发现蜈蚣草可在短时间内迅速把污染物砷从土壤中转移出来。培育出几乎不吸收重金属镉的水稻新品种。发现变异植物具有更强大的抗化学毒品能力，发现南瓜胶质可以吸附并带走人体内的某些重金属，发现软枣猕猴桃或有抗辐射功能，发现绿茶活性物质既能解毒又能防毒，
2．农作物抵抗病虫害特质研究的新进展
⑴研究农作物抵抗病害特质的主要成果：发现栎树等树木可依靠抗病基因延长寿命，发现单宁是植物抵御病毒而形成的次生代谢产物，研究表明植物能通过良好的空间连结来抵抗疾病。发现泥炭藓可提取保护农作物的抗病生物制剂，发现植物会通过减少可供糖分来击退病原体，揭示植物免疫系统中的抗病蛋白，揭示植物与敌共存的免疫抗病策略。揭示激活稻瘟病防卫基因的机制，成功克隆出一个抗稻瘟病新基因，成功克隆水稻白叶枯病“克星”基因。利用沙伦山羊草基因培育抗病小麦，发现小麦抗条锈病新基因，分离出小麦赤霉病抗性基因，发现小麦抗穗发芽病基因，确定小麦抗黑锈病基因的具体位置，发现小麦抗秆锈病基因。开发出能抵抗条纹病毒的玉米新品种，培育出抗芽腐病大豆新品种。克隆出黄瓜抗黑星病基因，利用野生香蕉克隆出抗病基因，选育出世界首个抗黄萎病棉花品种，获得花生抗晚斑病和锈病的R基因簇，研究油桐树抗枯萎病的基因及其机制，发现甲藻发光是抵御食草动物的防御机制。
⑵研究农作物抵抗虫害特质的主要成果：发现叶绿素能帮助植物加强抗虫防御机制，发现植物能通过装病躲避虫害进攻，发现植物能用沙粒作“盔甲”对虫害进行自卫，发现番茄属植物能让毛虫同类相食，发现并利用香蕉中的抗线虫基因，着手培育可抵抗气候变化与害虫的咖啡新品种。
（四）注重主要农作物物种栽培研究
1．主要粮食作物栽培研究的新进展
⑴研究水稻栽培的主要成果：试验并推广水稻水气平衡栽培法，创建能使水稻生长周期缩短一半的植物工厂，在太空开展水稻栽培实验。开发具有抗寒冷、抗干旱、抗洪或节水、耐盐碱、早熟高产，以及金属元素含量符合健康要求等优异特质的水稻新品种。培育高产水稻品种业绩辉煌，研究增加水稻粒重、提高水稻穗粒数、增加水稻分蘖和优化水稻株型等水稻高产的影响因素。研究稻瘟病和水稻白叶枯病的防治方法。实施水稻全基因组测序工作，完成水稻5个“近亲”全基因组测序，通过大规模基因重测序确认亚洲栽培稻起源，基因研究表明东南亚水稻种植源自中国。异源四倍体野生稻快速从头驯化获得新突破；诞生全球首张水稻全基因组育种芯片，成功克隆出杂交稻种子；通过基因改造让水稻实现无性繁殖。
⑵研究麦类作物栽培的主要成果：培育有抗病功能、耐涝或耐盐碱、更有利于健康，以及拥有多基因聚合的小麦新品种。研究无需改变基因而大幅度提高小麦产量的新方法，创造全国超强筋小麦单产最高纪录。研究防治小麦真菌病害和小麦穗发芽病。绘出首幅小麦基因组物理图谱，绘出普通小麦基因组草图，完成小麦野生远祖基因组测序，公布最完善的小麦基因组图谱。成功绘制出大麦基因组草图，推出高质量的大麦基因组参考序列。成功绘制出首幅青稞基因组图谱，公布首个藜麦高质量参照基因组，研究燕麦的利用方式，探索荞麦属物种多样性及应用价值，构建苦荞麦基因组变异图谱。
2．主要经济作物栽培研究的新进展
经济作物栽培研究的涉及面宽，信息量大，探索对象包括蔬菜、花卉、瓜类和果品等园艺类作物，以及纤维作物、油料作物、糖料作物、饮料作物、嗜好作物、药用作物和其他经济作物。其中以园艺类作物为主体，研究内容大多又集中于这些作物的基因组测序及相关分析方面。从研究对象来看，主要集中在以下各领域。
⑴蔬菜作物领域：主要研究过根菜类的萝卜，白菜类的白菜、甘蓝、西兰花和榨菜，绿叶蔬菜类的菠菜、香菜、芹菜和莴苣，葱蒜与生姜类的洋葱、韭菜、大蒜和生姜，茄果类的番茄、辣椒和茄子，豆类的长豇豆和豌豆，食用菌类的松乳菇、白块菌和松露，水生蔬菜的水芹、菱角，还研究过芦笋等。
⑵花卉作物领域：主要研究过蔷薇科的玫瑰花、月季花、梅花和樱花，兰科的玉龙杓兰、贡山小红门兰和小兰屿蝴蝶兰，菊科大丽花和杭白菊，毛茛目的牡丹、荷花和蓝星睡莲，百合目的郁金香、秋水仙和水仙，还研究过杜鹃花和木槿花等木本花卉，牵牛花、矮牵牛花和金鱼草花等草本花卉。
⑶瓜类作物领域：主要研究过黄瓜、甜瓜与西瓜，南瓜与冬瓜，丝瓜与蛇瓜，苦瓜与佛手瓜，瓠瓜及葫芦等。
⑷果品作物领域：主要研究过蔷薇科梨果的苹果、枇杷和梨，蔷薇科核果的杏、樱桃、桃、扁桃、蟠桃和李，蔷薇科瘦果的草莓，芸香科的柑橘属水果，葡萄科水果，热带水果的香蕉、菠萝、荔枝、龙眼、番木瓜、榴莲、芒果和火龙果，还研究过石榴、中华猕猴桃、枣、杨梅、柿等水果，以及辣木科与壳斗科坚果、胡桃科与银杏科坚果。
本书包括3章内容。第一章农作物栽培基础研究的新信息，从考察植物生理开始，接着分析植物生态、农作物栽培及利用等方面的创新进展状况。第二章粮食作物栽培研究的新信息，从研究粮食作物栽培概况出发，进而阐述水稻、小麦、大麦、青稞、藜麦、燕麦、荞麦、玉米、谷子、糜子、高粱、大豆、木豆、豌豆、马铃薯、红薯、木薯、山药与芋等粮食作物栽培研究的新成果。第三章经济作物栽培研究的新信息，其新成果的研究对象，主要涉及蔬菜、花卉、瓜类和果品等园艺类作物，同时还涉及棉花、桑蚕丝、黄麻、苎麻、香蕉纤维和木质纤维等纤维作物，花生、油菜、向日葵、油用亚麻、芝麻、蓖麻、油橄榄树、油棕榈、麻疯树、油桐树、桉树、阿甘树等油料作物，甘蔗、甜菜、果糖和木糖等糖料作物，茶叶、咖啡和可可等饮料作物，烟草、大麻和罂粟等嗜好作物，青蒿、人参、灵芝、铁皮石斛、延胡索、甘草等药用作物，以及藻类、牧草与竹子、杨树和橡胶树等其他经济作物。
