基于基因表达式编程技术的牧草种子产量形成模拟与实证

The hypothesis was suggested that 'Light and temperature regulate forage seed yield' aimed at low forage seed yield in production and that demand highly exceeds supply in China. Developing new deduction thinking, significantly using Gene Expression Programming technique, dynamic models will be established for investigating the coupling effects of water and fertilizer on seed yield forming in 6 species grasses according to their growth development; and the switch mechanism between green growth and reproduction growth effects on the seed yield form will be also construed. Investigating kinetic influence on the seed yields and the yields components and their interactions will be studied via the coupling models of cooperation, resistance, folding effects and marginal utility. Special theory in grass seed production managements are systematically and synthetically estimating on algorithmic models under various locations and field conditions. It will domonstrate the hypothesis in order to theoretically progress the seed yields in production, the seed forming theory will be biomathematically and statistically developed based on the related algorithmic models. It will effectively contrabute to the global ecological environmental construction, national economic and social sustainable development.

针对我国牧草种子供不应求产量低下的现状，提出牧草种子产量光温调控假说。开拓新的演绎思维，有效利用基因表达式编程技术，按照其生长发育规律建立禾本科牧草种子形成及生产的高精度动态模型。从分析6种禾本科牧草营养生长和生殖生长转换对牧草种子形成的调控机制,探讨各因素间的交互作用及其对种子产量因子和产量的动态影响，分析研究其耦合的协同效应、拮抗效应、叠加效应和边际效应等的动态模型调控机制。以生物数学和统计学模型揭示各地点环境因素间的对其种子产量形成和质量的综合作用机制，解释牧草植物对环境条件影响的营养到生殖转换和种子形成机理，验证本项目提出的假说。系统综合地探明在不同光温地区和不同的管理措施下，从牧草种子形成的数字模型出发，求解科学化专业化禾本科牧草种子生产管理技术关系原理。为生产上大幅度提高牧草种子产量提供指导实践的基础理论。对全球生态环境建设、国家经济和社会生态可持续发展具有非常重要的战略意义。

牧草种子是发展草地畜牧业和美化环境不可缺少的物质基础。本项目针对我国牧草种子长期依赖进口，国产牧草种子产量低和质量劣的现状开展的。对于我国西部地区经济发展与生态环境美化建设具有非常重要的意义。主要研究内容和重要结果有：.①揭示了气候条件和土壤氮磷水对6种禾本科牧草种子产量和质量的作用机理。A. 建立了6种禾本科牧草种子生产的水肥调控模型。B. 其种子产量依次受生殖枝（Y1）、种子粒数（Y4）和单粒重（Y5）影响；其中Y1和Y5受分蘖期和灌浆期的气候条件（温度和光照）和土壤N、P和K影响；Y4受开花期气温、光照和风的影响。C. 该模型将在中国欧盟地平线H2020项目中进一步在更大范围气候条件下验证。.②项目执行期间，利用大样本数据12万余组，来自多年的690多个大田实验小区，在种子产量因子和气候土壤条件对其产量和质量的作用方面取得了较大的进展。项目共发表研究论文25篇，其中SCI收录3篇，国际会议论文6篇。和波兰、法国、塞尔维亚、英国和捷克等合作伙伴交流牧草种质380余份。.③项目培养研究生14人（包括留学生2人），毕业7人。其中2人分别获批国家留学基金资助赴欧盟博士联培和攻读博士学位。.④项目实施4年共邀请波兰、塞尔维亚、法国、捷克、英国和比利时等国的合作伙伴和团队成员共24人次来我方进行学术交流访问，为项目研究组进行了相关实验关键技术培训；并为我校草业科学及相关专业共做了55场学术报告，参加人员1600余人次。我方项目负责人8人次赴波兰、捷克、丹麦和塞尔维亚参加项目进展研讨。部分上述被邀教授，为西北农林科技大学草学研究生和本科生开设全英文课程3门。此外，召开了1次国际会议。提升了我国国际科技创新合作的层次与水平。.⑤在此基础上，作为主持人，新申请获批了科技部中国欧盟政府间国际合作重点专项和欧盟地平线H2020项目，该项目联合了欧盟13个国家的26家和中国12家大学、研究所和种子公司，拟在更大范围对其进一步深入研究，并且全面推动政府间科技创新合作。.