淡水資源的緊缺是一個世界性的問題，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)和對水資源的高效利用是各國共同的必然選擇。農(nóng)業(yè)節(jié)水除有效的工程節(jié)水、農(nóng)藝節(jié)水、管理節(jié)水等措施之外，以提高植物自身的水分利用效率為主的生物節(jié)水也是重要內(nèi)涵之一,而且，可能是實現(xiàn)進一步節(jié)水增產(chǎn)的關(guān)鍵和最終的潛力所在。為了加快我國生物節(jié)水研究的深入開展，香山科學會議于2005年11月2～4日在北京舉行了以“生物節(jié)水技術(shù)及其發(fā)展前景”為主題的第267次學術(shù)討論會。中國農(nóng)業(yè)大學石元春院士，中國科學院水土保持研究所山侖院士，河南大學宋純鵬教授，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所農(nóng)業(yè)資源中心張正斌研究員任會議執(zhí)行主席，四十多位專家學者出席了本次會議。與會專家圍繞四個方面進行了深入探討：
1、生物節(jié)水的生理和分子基礎(chǔ)；
2、耐旱及高WUE轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究現(xiàn)狀及應用前景；
3、節(jié)水生態(tài)與節(jié)水栽培；
4、以耐旱和高WUE為目標的遺傳育種。
石元春院士致詞并作了題為“開拓中的蹊徑-生物節(jié)水”的綜述報告，他首先從植物-大氣—水分循環(huán)系統(tǒng)(SPAC)方面，就作物高效用水結(jié)構(gòu)與功能的優(yōu)化匹配，根系和氣孔間電波信號和化學信號的傳遞與調(diào)節(jié)，農(nóng)田水循環(huán)及調(diào)節(jié)等問題進行了論述，說明了生物節(jié)水的研究方向以及科學構(gòu)架。他強調(diào)今后發(fā)展高經(jīng)濟效益節(jié)水農(nóng)業(yè)的重要性，提出“以節(jié)水促進增產(chǎn)增收，以增產(chǎn)增收激活節(jié)水”的原則。他說，1999年他曾提出了生物節(jié)水的概念，即“所謂生物性節(jié)水,是指利用和開發(fā)生物體自身的生理和基因潛力，在同等水供應條件下能夠獲得更多的農(nóng)業(yè)產(chǎn)出”。他認為生物節(jié)水正在進入實質(zhì)性推進階段。遺傳性生物節(jié)水應該包括和開展以下幾個方面的工作：高耐旱超級種培育及產(chǎn)業(yè)化，常規(guī)育種與分子育種，旱作農(nóng)業(yè)與灌溉農(nóng)業(yè)研究，更要與生理/生態(tài)性生物節(jié)水，與農(nóng)藝節(jié)水技術(shù)相結(jié)合，提高生物體水利用效率的基礎(chǔ)性研究。另外，將土壤-植物-大氣作為一個物理上統(tǒng)一的連續(xù)體，用物理學方法，定量研究水分在這個不同介質(zhì)和界面的連續(xù)體中的運動規(guī)律，也是節(jié)水農(nóng)業(yè)的重要理論基礎(chǔ)。建議將生物節(jié)水研究課題要送到科技部、國家發(fā)改會、國家自然科學基金委等有關(guān)部門，要進入國家計劃。
山侖院士作了題為“生物節(jié)水研究現(xiàn)狀及展望”的主題評述報告。他指出，建立節(jié)水型社會，特別是發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)是一種必然選擇。節(jié)水農(nóng)業(yè)要實現(xiàn)的主要目標是：在保持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以正常速度增長的同時，如何做到充分利用當?shù)刈匀唤邓痛蠓鹊販p少灌溉用水，從而維持水資源的區(qū)域平衡和促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。生物節(jié)水技術(shù)是按照作物需水規(guī)律制定的，同時也是采取相應工程和農(nóng)業(yè)節(jié)水措施的依據(jù)。
他介紹說，作為科學用語，節(jié)水(Watersaving)與節(jié)水農(nóng)業(yè)(Watersavingagriculture‘)一詞是由我國研究者提出并倡導的，與國外常用提法：高效用水(Waterefficient;Efficientwateruse)意思相同。“生物節(jié)水”一語1991年在我國科技文獻中出現(xiàn)，與植物高效用水的意義相同，主要通過提高植物水分利用效率(Wateruseefficiency,WUE)來實現(xiàn)，也與植物的抗旱特性密切有關(guān)。山侖認為，生物節(jié)水含義廣泛，包括了從分子、細胞、植株、群體、流域等不同水平上開展的研究。生物節(jié)水是一個有明確國家需求目標的科學命題，需要多學科的協(xié)同努力去解決。
關(guān)于生物節(jié)水原理。山侖在引用國內(nèi)外已有大量研究結(jié)果和田間實驗證據(jù)后認為，水分虧缺不總是必定降低產(chǎn)量，許多作物和果木在一定生育階段適度干旱可能對節(jié)水與增產(chǎn)都有利。其機理可以解釋為：干旱缺水對植物的影響有一個從“適應”到“傷害”的過程，不超過適應范圍的缺水，往往在復水后可以產(chǎn)生生理、生長和產(chǎn)量形成上的補償效應，在節(jié)約大量用水的同時，最終產(chǎn)量基本不受影響。但補償效應的生理與分子機制有待深入研究。
生物節(jié)水途徑包括了遺傳改良、生理調(diào)控和群體適應(作物互補)三個方面。其中，通過遺傳改良培育抗旱節(jié)水新品種、新類型應作為生物節(jié)水的一個核心目標。在群體適應方面，其基本點是利用不同作物的需水特性和耗水規(guī)律來進行農(nóng)用水資源的優(yōu)化配置，建立節(jié)水型種植體系，在當前這是一種可在較大范圍內(nèi)產(chǎn)生效果、較為現(xiàn)實的生物—農(nóng)藝節(jié)水策略。在生理調(diào)控研究方面，根據(jù)上述適度水分虧缺下可產(chǎn)生補償效應的原理，建立有限灌溉(非充分灌溉)制度是一項重要工作，這一方面可根據(jù)已有知識和經(jīng)驗應用常規(guī)灌技術(shù)和方法去實現(xiàn)；另一方面要采用新技術(shù)，逐步向精確灌溉的方向發(fā)展。當前，實施精確灌溉必須具備以下幾個條件：(1)掌握詳細可靠的作物需水規(guī)律資料；(2)運用先進的信息技術(shù)，主要是遙感技術(shù)和計算機自動監(jiān)控技術(shù)；(3)提供使兩者相銜接的大量技術(shù)參數(shù)，特別是作物水分虧缺程度指標，并將這些指標轉(zhuǎn)化為遙感標識和模型；(4)應用先進的適宜灌水方法。在培育節(jié)水耐旱新品種方面，從分子水平上，闡明作物抗旱性和高WUE的物質(zhì)基礎(chǔ)及其生理功能，從而通過基因工程手段進行基因重組，以創(chuàng)造節(jié)水耐旱與豐產(chǎn)兼?zhèn)涞男骂愋褪墙鉀Q這一難題的希望所在。他認為：(1)挖掘節(jié)水耐旱種質(zhì)資源是做好植物抗旱性和WUE遺傳改良的前提。針對干旱、半干旱地區(qū)的實際，應更多重視高WUE、耐脫水、中產(chǎn)性狀，而不是強吸水，多耗水，高產(chǎn)性狀。(2)重視不同層次上節(jié)水耐旱育種的相對獨立作用及相互關(guān)系，實行多學科協(xié)作，將常規(guī)育種和基因工程育種有效結(jié)合起來?；蚬こ逃N利于打破種間界限和克隆獨立抗旱性狀，在抗逆育種領(lǐng)域?qū)⑵鸬疥P(guān)鍵作用，但其實際作用和效果還有待逐步明確。(3)當前將獲得耐旱節(jié)水轉(zhuǎn)基因植物研究的重點放在林草植物上更為可行，因與一年生農(nóng)作物相比，林草植物豐產(chǎn)性與耐旱性的矛盾較小，生態(tài)效益在先，一旦存活下來就有機會實現(xiàn)其防護與產(chǎn)出目標。(4)從技術(shù)機理研究并進，切實加強生物節(jié)水基礎(chǔ)研究，如進一步深入研究植物耐旱機理，明確不同耐旱機制在增強植物整體抗性中所起作用大小，以尋求起關(guān)鍵作用的耐旱主效基因；擴展WUE的研究思路，從節(jié)水和增產(chǎn)兩個方面，多途徑地研究提高WUE的機理與策略，以及進一步澄清WUE、耐旱性、產(chǎn)量之間的關(guān)系，探討影響WUE與耐旱性的遺傳因素和環(huán)境因素之間的關(guān)系等，為建立科學有效的選育路線和方法提供依據(jù)。
一、生物節(jié)水的生理和分子基礎(chǔ)
蘇維埃研究員作了題為“植物的水分運輸與水孔蛋白”的報告，他指出在“開源”方面，發(fā)達的根系有利于植物從干燥的土壤中吸收到更多的水分，根系的水孔蛋白也可能參與了這一過程。他們觀察到陸稻的根系較水稻的根系更為發(fā)達，同時水孔蛋白的含量也較多；當利用逆境誘導型啟動子驅(qū)動的水孔蛋白RWC3基因轉(zhuǎn)到一個水稻品種中，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因水稻在滲透脅迫時有較高的水導度和更好的水分狀態(tài)。轉(zhuǎn)油菜水孔蛋白正義BnPIP1基因的煙草具有更高的抗旱性，這些結(jié)果都說明了水孔蛋白有助于植物在受干旱脅迫時吸收和運輸水分，即“開源”過程。“節(jié)流”機制具體表現(xiàn)為卷葉、蒸騰作用降低、導管的空化、水分質(zhì)外體運輸比例的下降等。氣孔是控制水分蒸騰的最靈敏最有效的開關(guān)，水孔蛋白也很可能參與了氣孔的運動和水分運輸?shù)脑S多過程。滲透調(diào)節(jié)在植物抗旱節(jié)水方面也有重要作用。
王學臣教授作了題為“氣孔運動的分子調(diào)控與提高作物的水分利用效率”的報告。他認為在提高作物自身的抗旱能力和水分利用效率研究方面，主要包括常規(guī)品種改良和生物技術(shù)育種，生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的使用。氣孔通過優(yōu)化調(diào)控光合速率和蒸騰速率，可提高作物的抗旱性和節(jié)約用水達30%以上。目前他們構(gòu)建了含有氣孔特異表達的誘導型啟動子與功能基因(ABA合成的相關(guān)酶或水孔蛋白基因，正、負調(diào)控子相關(guān)基因)的表達載體，篩選與氣孔特異表達啟動子相互作用的轉(zhuǎn)錄因子基因，以提高植物的抗旱性與水分利用效率。
楊建昌教授作了題為“作物產(chǎn)量與水分利用效率—高產(chǎn)節(jié)水灌溉問題討論”的報告。他指出，農(nóng)業(yè)上實施的調(diào)虧灌溉(RDI)、根系分區(qū)灌溉(PRI)等節(jié)水灌溉技術(shù)提高了WUE，其節(jié)水的一個重要原理可能是調(diào)節(jié)氣孔的開關(guān)，但大多以降低產(chǎn)量為代價。他認為要進一步研究高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)與水分高效利用協(xié)調(diào)統(tǒng)一，肥水耦合影響作物產(chǎn)量與水分利用效率的機理，以及建立一個適用性廣、測定簡易、診斷準確的高產(chǎn)節(jié)水灌溉指標，這些都是高產(chǎn)節(jié)水灌溉中急需解決的一個重要問題。
在討論中，梅旭榮研究員指出，要研究提高低效水(凋萎點)的利用效率，要研究高水肥品種和高WUE品種怎樣發(fā)揮遺傳潛力？分子生物學是否可以解決這些問題？節(jié)水型農(nóng)作制度的問題還遠遠沒有解決，需要進一步研究。我國獲得的遙感產(chǎn)量及干旱預測信息還不準確，要研究節(jié)水的生物信息學，需要分子生物學，生理學、生態(tài)學、信息學等方面的手段并進行交叉研究。利用對地觀測技術(shù)，在空間尺度上對地面大氣、植物、土壤干旱狀況獲得大量準確的信息，用于指導抗旱生產(chǎn)。鄧西平研究員認為，把抗旱、節(jié)水微觀機制與作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成過程有機聯(lián)系起來的整合研究，被認為是即將興起的又一個前沿領(lǐng)域，要加強研究:(1)作物整體抗旱性的生理基礎(chǔ)研究，為旱地作物的水分高效利用以及灌區(qū)農(nóng)田的精確灌溉提供理論依據(jù)和應用原則。(2)不同基因型作物水分利用的生理遺傳差異及其機理研究，為缺水地區(qū)作物布局的合理調(diào)整及種植制度的改進提供指導。(3)根冠關(guān)系對作物水分利用效率的調(diào)控原理，建立作物抗旱、節(jié)水潛力的生理生態(tài)模型,為有限水資源的高效利用提供理論依據(jù)。
二、節(jié)水生態(tài)與節(jié)水栽培
李鳳民教授作了“芻議植物抗旱節(jié)水的生態(tài)學基礎(chǔ)”的報告，他指出，盡管在抗旱性研究方面發(fā)表論文的數(shù)量大量增加，取得了不少重要進展，但對野生植物與栽培作物抗旱節(jié)水的差異性，尚沒有給以足夠重視。作物生產(chǎn)是一個種群過程，作物學家的研究很少涉及種群生態(tài)學理論，特別是其中的生活史對策理論，而生態(tài)學家則一般以自然為對象，二者缺乏有效的合作。他在根系生長冗余，根系效率的演化，根源信號的演化與調(diào)控三個方面研究了小麥農(nóng)家種和現(xiàn)代品種的差異。強調(diào)要緊密結(jié)合各個地方的生態(tài)環(huán)境進行生態(tài)抗旱性的應用研究。
馬瑞崑研究員作了題為“降低作物復種指數(shù)，實現(xiàn)節(jié)水高產(chǎn)和持續(xù)發(fā)展的報告。他建議，以水資源量確定復種指數(shù)，實現(xiàn)水的供需平衡。在目前干旱缺水的狀況下，一年兩熟向兩年三熟、一年一熟過度，或部分水澆地改為旱田或季節(jié)性旱田。以提高經(jīng)濟效益為核心目標，實行種地養(yǎng)地結(jié)合、農(nóng)牧結(jié)合、糧棉油蔬果結(jié)合是實現(xiàn)水資源平衡和社會可持續(xù)發(fā)展的必然要求。
李生秀教授作了“養(yǎng)分對提高植物水分利用效率的作用和機理”的報告，水分和養(yǎng)分是一對聯(lián)因互補的因子，水肥耦合能顯著提高產(chǎn)量。我國旱農(nóng)業(yè)地區(qū)是水分和養(yǎng)分脅迫同時存在的地區(qū)，研究它們之間的相互作用和合理配合，并正確地應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)就顯得更加突出和重要。
黃占斌教授作了“植物高效用水的化學調(diào)控”的報告，他指出美國首研淀粉型保水劑，70年代利用玉米大豆涂層和造林；日本有沙漠綠化計劃；英國有防侵蝕聚合物；法國利用“水合土”改良旱區(qū)土壤。全世界保水劑產(chǎn)現(xiàn)已超過100萬噸。國內(nèi)有20多種保水劑產(chǎn)品，60多種作物試驗示范，年應用100萬畝。但大多數(shù)化學節(jié)水制劑推廣應用面積較小，有關(guān)部門應加強研究，支持應用。
康紹忠教授作了題為“依據(jù)作物生命需水信號與環(huán)境信息的農(nóng)業(yè)高效節(jié)水調(diào)控技術(shù)”的報告，他指出農(nóng)業(yè)節(jié)水的重點其區(qū)域應該是北方，環(huán)節(jié)是田間而不是渠系；措施是生物+農(nóng)藝+工程+管理。要建立挖掘植物本身的生理節(jié)水潛力+創(chuàng)造高效用水環(huán)境的先進灌水技術(shù)。分根交替灌溉方式就是利用根源ABA作為一種水分脅迫的根信號連續(xù)地產(chǎn)生，以調(diào)控氣孔開度來提高植物水分利用效率。要大力進行數(shù)字化生物節(jié)水信息管理與決策支持系統(tǒng)，進行科學灌溉和節(jié)水高效生產(chǎn)。
在討論中，王根軒認為，不論基因型和植被類型,可能存在著共同的最大雨水利用效率(RUEmax=0.4g/mm/m2/yr)。他研究表明，利用氣孔開合振蕩節(jié)水的最大限度是45%-50%。研究不同生物的節(jié)水生態(tài)位問題，對全國作物布局調(diào)整很重要。吳普特研究員認為生物節(jié)水處于技術(shù)儲備階段，還有很大的潛力可挖，更加需要加強科技力量和資金的投入進行深入廣泛研究。生物節(jié)水在技術(shù)層面上應該研究的問題很多，但抗旱節(jié)水品種是第一。另外要加強生物節(jié)水材料的研究。張衛(wèi)建教授指出，南方的生物節(jié)水也是個重要問題，目前是北糧南運，與水資源分布優(yōu)勢相反。要研究發(fā)展南方冬季農(nóng)業(yè)，例如，冬季馬鈴薯，就可以高效利用南方水、土、光、溫資源。南方許多地區(qū)是地形干旱問題，要通過作物布局調(diào)整，例如，發(fā)展單季稻就可以躲避干旱等，因此南方生物節(jié)水開發(fā)潛力很大。上官周平教授認為，生物節(jié)水研究是一個有明確應用目標的領(lǐng)域，因此對該領(lǐng)域的理論研究，不應僅局限于一些純機理性的研究，既在解決科學問題上要具有重大作用，又要為解決我國國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展所面臨的水危機、生態(tài)安全、糧食安全等方面做出實實在在的貢獻。生物節(jié)水的研究對象，要從大田作物擴展到草地、森林植被和經(jīng)濟作物。生物節(jié)水的內(nèi)容應該包括：種質(zhì)資源的保護、創(chuàng)新與遺傳多樣性，品種培育，逆境信號的感知及其對生物過程調(diào)控，生物水分供需錯位及變異規(guī)律的量化表達，生物各器官的生長發(fā)育，相互適應性和協(xié)同性機制，節(jié)水型生物體系為中心的溶質(zhì)遷移過程及其設計，以及生物節(jié)水技術(shù)的適用性和安全性評價。他提倡生物節(jié)水研究要運用數(shù)學方法才能變成為一門真正的科學。梁宗鎖教授和俞嘉寧副教授就共同關(guān)心的問題指出，要加強生物節(jié)水在中草藥生產(chǎn)中的應用和研究，生物節(jié)水技術(shù)對中草藥的質(zhì)量有很大的影響。這方面的研究有很好的應用前景和經(jīng)濟價值。郭秀林副研究員指出，要加強生物節(jié)水技術(shù)在設施農(nóng)業(yè)及蔬菜、水果生產(chǎn)中的應用，衡量的指標應包含水分利用效率的經(jīng)濟價值。
三、耐旱及高WUE轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究現(xiàn)狀及應用前景
宋純鵬教授作了題為“提高植物水分利用效率和抗旱性的分子遺傳學技術(shù)”的報告。他指出，要利用模式植物比較基因組的研究結(jié)果進行抗旱節(jié)水的研究，他們目前正在利用紅外篩選技術(shù)進行擬南芥的抗旱性和抗氧化研究，研究不同環(huán)境反應的啟動子，特異組織和特異基因表達。希望在抗旱節(jié)水遺傳材料構(gòu)建，要在新的研究理論體系和機制上進行突破。
黎志康研究員作了題為“高產(chǎn)、節(jié)水和抗旱作物是不可實現(xiàn)的夢想嗎”？他指出種植抗旱節(jié)水作物品種具有很大的節(jié)水和增產(chǎn)潛力，作物WUE/抗旱性(DDT)遺傳改良的核心問題。過去國內(nèi)外應用常規(guī)育種技術(shù)培育抗旱作物品種的進展一直非常緩慢，有兩大原因，一是過去主要是通過改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境(包括灌溉、施肥和栽培管理等)和培育高產(chǎn)作物品種來提高農(nóng)作物的生產(chǎn)水平，而節(jié)水抗旱作物品種的培育一直未受到重視。二是作物抗旱性是極為復雜的生物適應現(xiàn)象，受許多基因和環(huán)境的共同影響，其遺傳和分子基礎(chǔ)尚不清楚。因此，應用常規(guī)育種技術(shù)培育節(jié)水抗旱作物品種的最大難點，是整合抗旱性與當前作物品種高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的綜合作物遺傳改良技術(shù)。要研究和利用水稻種質(zhì)資源中抗旱性的隱蔽遺傳變異，進行水稻抗旱性的回交改良，即優(yōu)良品種逐步“增值”的育種方法。目前已經(jīng)在全國水稻分子育種協(xié)作網(wǎng)中開展了廣泛的資源和育種研究協(xié)作，正在利用世界上眾多的水稻資源，進行水稻抗旱性的遺傳基礎(chǔ)—遺傳網(wǎng)絡的發(fā)現(xiàn)和驗證研究，以系統(tǒng)研究水稻抗旱性與產(chǎn)量潛力及WUE的關(guān)系。
在討論中，梁建生教授認為，生物節(jié)水是解決農(nóng)業(yè)用水短缺的最有效途徑，但在生物節(jié)水研究領(lǐng)域的存在若干問題，重單向研究，輕系統(tǒng)研究；重分子層次研究，輕生理和整體層次研究。他認為，生物節(jié)水，基礎(chǔ)研究先行；要加強不同學科、不同地區(qū)和科研機構(gòu)與高校的協(xié)調(diào)與合作。
四、以耐旱和高WUE為目標的遺傳育種
張正斌研究員作了“作物水分利用效率的遺傳改良研究展望”的報告，他系統(tǒng)地從植物不同種屬和品種的水分利用效率差異，水分利用效率的遺傳及基因定位和分子標記及基因克隆和轉(zhuǎn)基因，水分利用效率的育種改良等方面介紹了國內(nèi)外最新研究進展。2001年美國啟動了一個“植物水分利用效率基因組”研究項目，2005年歐洲和西非及北非國家啟動了一個“硬粒小麥水分利用效率改良及穩(wěn)產(chǎn)性”研究項目(IDuWUE)；歐洲和地中海地區(qū)啟動了“提高地中海地區(qū)農(nóng)業(yè)水分利用效率”的研究項目(WUEMED)。這些都說明生物節(jié)水特別是水分利用效率研究已經(jīng)受到國內(nèi)外有遠見科學家的重視。2005年澳大利亞的Malse等在nature上發(fā)表論文，從擬南芥中克隆出了一個富亮氨酸重復片段受體激酶基因，可以改變?nèi)~片氣孔數(shù)目和葉片結(jié)構(gòu)，已被證實能調(diào)控植株的蒸騰效率，對改良作物抗旱性及高效利用水分展示出良好前景。
張正斌指出，在小麥進化過程中，旗葉WUE、單株WUE和大田群體WUE有遞增的趨勢，說明小麥WUE確實得到遺傳改良。在年降水在400-600mm的半干旱地區(qū)，旱地小麥產(chǎn)量從建國前的畝產(chǎn)幾十斤提高到現(xiàn)在的畝產(chǎn)200-500公斤。說明抗旱育種很重要，水分高效利用育種更重要；因為水分高效利用可以將抗旱性和豐產(chǎn)性統(tǒng)一于一體。WUE是一個可以定量化的綜合研究指標，包括了抗旱、耐旱、節(jié)水、高效用水和高效產(chǎn)出等多個方面的內(nèi)容。在華北平原水澆地小麥畝產(chǎn)千斤，上世紀80年代以前灌溉6-10水，到現(xiàn)在節(jié)水灌溉2-3水，甚至1水就可以，說明在灌溉節(jié)水潛力還有很大潛力可挖。通過遺傳育種學家的長期努力，使C3植物水稻、小麥等的最高產(chǎn)量潛力已經(jīng)趕上甚至將要超過C4植物玉米、高粱等，例如，在600kg/畝的超高產(chǎn)生產(chǎn)水平上，由于各種作物的需水量的不同，小麥的WUE可能要高于玉米再高于水稻。從作物抗旱節(jié)水品種遺傳改良方面來看，一方面要加強抗旱高水分利用類型種質(zhì)資源的篩選和利用，二是通過從國內(nèi)外干旱半干旱地區(qū)進行抗旱高水分利用效率類型植物新種和作物新品種的引進和馴化，三是利用常規(guī)育種和轉(zhuǎn)基因等生物新技術(shù)，培育抗旱節(jié)水優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的農(nóng)作物新品種。在作物自身水分高效利用的生理遺傳機理研究方面，他認為，應該從作物生長發(fā)育、形態(tài)結(jié)構(gòu)、組織細胞、分子基因、代謝調(diào)控等層次，在以下幾個方面進行深入研究：一是作物的抗旱機理，二是作物的水分高效利用機理；三是提高作物高收獲指數(shù)的機理；四是抗旱和水分高效利用及高產(chǎn)的協(xié)調(diào)關(guān)系；五是水分和養(yǎng)分耦合共同高效利用的生理遺傳機理，六是水分和光合高效利用和轉(zhuǎn)運的機理；七是抗旱和水分高效利用及高產(chǎn)協(xié)調(diào)關(guān)系的。他指出，不同作物類型和品種，有些抗旱節(jié)水的共同機理，但明顯還有些不同機理，要根據(jù)當?shù)厣鷳B(tài)條件決定抗旱節(jié)水的生理遺傳育種研究問題和方向。他建議有關(guān)部門支持以下項目研究：(1)生物節(jié)水機理與應用研究，(2)植物WUE功能基因組及應用研究；(3)作物高WUE品種篩選及應用研究；(4)生物節(jié)水模式及示范推廣研究；(5)高水效農(nóng)業(yè)模式及示范推廣研究。
景蕊蓮研究員作了“作物抗旱節(jié)水基因資源的發(fā)掘與利用”的報告，她指出，發(fā)掘利用生物的抗旱節(jié)水基因資源是促進節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大戰(zhàn)略選擇。植物的不同物種、同一物種的不同品種之間在抗旱性和水分利用效率方面存在顯著差異。作物種間WUE的差異可達2-6倍，同一物種不同品種之間WUE的差異也相當顯著。充分發(fā)掘并利用作物抗旱、節(jié)水、增產(chǎn)的遺傳潛力，對于生物節(jié)水農(nóng)業(yè)具有重要意義。我國已經(jīng)收集、保存了712個物種的
38萬份農(nóng)作物種質(zhì)資源，并對近10萬份材料進行了抗旱性的初步鑒定評價，但是，這些種質(zhì)資源中有哪些重要的抗旱節(jié)水基因值得開發(fā)利用等問題還亟需探討。在討論中，柴守璽教授指出，在一些地方對抗旱育種不重視，對節(jié)水育種重視；對常規(guī)育種不重視，但常規(guī)育種是目前的骨干力量，對轉(zhuǎn)基因和生物技術(shù)育種很重視，但這方面沒有實際應用。因此，建議國家政府部門要調(diào)整科技投入導向。
五、關(guān)于生物節(jié)水的概念與研究方向
湯章成研究員指出，要把生物節(jié)水的旗幟打出去，生物節(jié)水的概念需要進一步確定。以前國家在工程節(jié)水方面投入了很多錢，農(nóng)藝節(jié)水已經(jīng)有了大量的積累，生物節(jié)水目前明顯缺少深入研究，生物節(jié)水的潛力和作用有多大，還需要研究和回答，適時提出這個研究課題是很有意義和非常必要的。要研究節(jié)水、產(chǎn)量與生態(tài)之間的關(guān)系，個例與群體的關(guān)系；潛力與現(xiàn)實的關(guān)系。張愛民研究員指出，生物節(jié)水研究要界定定義和條件，在節(jié)水灌溉地區(qū)，就要研究提高產(chǎn)量和水分利用效率等問題，在旱地就要研究抗旱性和耐旱性及水分利用效率問題。生物節(jié)水研究應該包括生態(tài)節(jié)水和生理節(jié)水，生物節(jié)水要進行宏觀和微觀相結(jié)合研究。楊正禮研究員指出，生物節(jié)水內(nèi)涵以廣為妥，要有基礎(chǔ)、核心和手段及目標。初步構(gòu)建生物節(jié)水的學科支撐構(gòu)架應該包括：植物遺傳育種、植物生理生態(tài)和生物農(nóng)藝節(jié)水三個層面。要建立生物節(jié)水信息化平臺，要研究生物節(jié)水技術(shù)實施的配套政策、法規(guī)等問題。
總之，在農(nóng)業(yè)節(jié)水中生物節(jié)水是一個未知數(shù)最多但潛力很大的課題。一致認為，生物節(jié)水應該是一個應用目標十分明確，與節(jié)水農(nóng)業(yè)緊密聯(lián)系的科學問題，屬節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)體系中重要組成部分。在學術(shù)探索上，應該針對植物的動態(tài)需水規(guī)律，運用現(xiàn)代信息技術(shù)，從建立模式體系入手，通過國家層面的有效組織，實現(xiàn)真正意義的學科交叉與整合。應該聯(lián)合國內(nèi)外的科技力量，吸引更多優(yōu)秀人才，建立生物節(jié)水的研究團隊，形成資源共享的網(wǎng)絡平臺，并納入國家重大科技專項，積極開展研究，以期為推動我國節(jié)水農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，建立資源節(jié)約型社會做出應有貢獻！
