辽西北生态区高粱高淀粉高产栽培技术集成与应用

高粱作为中国北方干旱和半干旱地区的主要作物,在谷物生产中占有重要地位。淀粉是高粱子粒的主要成分,高粱子粒的淀粉含量及直链淀粉与支链淀粉的比例决定着高粱子粒的品质,并对子粒的出米率、适口性及酿造等方面有重要影响。该项目通过分析高粱子粒淀粉积累规律以及与淀粉积累有关的内(品种)、外(环境和栽培措施)调控因子,揭示了高粱淀粉积累差异的生理基础,合理地解析出适于高粱淀粉积累的水分和温度条件,对于进一步深化种植业结构调整,适应气候变化以及不同生态区的高粱种植都有非常重要的实践指导意义。在国家科技部、辽宁省等科技项目的支持下,开展了辽西北生态区高粱高淀粉高产栽培技术集成与应用研究,取得的创新成果为:(1)揭示了高粱子粒淀粉积累差异的生理基础对389份国内外高粱种质子粒的总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量的变异进行了分析,明确了高粱子粒淀粉含量的范围和分布频次;对比了淀粉与碘试剂复合物的反应颜色,明确了鉴别粳或糯高粱的颜色分界点;揭示了不同淀粉含量高粱的淀粉积累特征的差异;揭示了高粱淀粉积累差异的酶学机理。(2)明确了环境条件对高粱淀粉积累的影响及生理机制以淀粉含量不同的高粱品种为研究材料,分别在高粱开花期和灌浆期进行干旱胁迫,明确了不同时期干旱高粱淀粉积累的影响,揭示了干旱条件对高粱淀粉积累差异的酶学机理。阐明了适宜高粱淀粉积累的温度范围。同时,利用差异蛋白质组学明确了N素对干旱条件下高粱生理活性的调控途径。(3)明确了栽培技术措施对高粱淀粉积累的影响并技术集成从科学施肥、合理密植、适时播种等角度出发,集成一套高粱高淀粉高产栽培技术模式(已获得国家发明专利),按本方法生产的高粱支链淀粉含量可提高5.2%~11.1%以上,并在辽宁西北部地区及吉林和黑龙江部分适宜地区应用推广。(4)成果推广应用,效益显著。授权发明专利1项,研制地方标准2项,鉴定成果1项,获各类奖励1项,发表论文16篇,其中SCI收录2篇。项目成果在辽宁省西北部生态区以及吉林省和黑龙江省等适应生态区进行推广应用,2016~2018年累计推广面积5.37万hm^(2),实现新增产值8036.5万元。