藜麦遗传改良现状与发展方向

藜麦育种研究是以改良和优化藜麦的品种,实现产量、品质和抗逆性的提高为目标,通过深入研究藜麦的遗传背景和基础,了解藜麦的遗传多样性,建立丰富的遗传资源库,为未来的育种工作提供更多的遗传材料。传统育种方法结合现代分子标记辅助选择和基因组选择技术等手段可以加速藜麦的遗传改良进程,转基因技术也为提高藜麦的抗病虫能力提供了新途径。然而,藜麦育种仍面临一些挑战,包括遗传改良速度较慢、抗病和抗虫育种仍面临挑战,以及品质改良有待提高。因此,加强研究合作、拓宽遗传资源来源、加强品种改良和开发适应性更强的品种等是未来藜麦育种研究的重点和方向。通过科研创新和广泛合作,藜麦育种的发展将会不断推进,为解决全球粮食安全和可持续发展作出贡献。

PEG胁迫对4种颜色藜麦种子萌发的影响

通过对不同聚乙二醇(PEG-6000)浓度下藜麦品种种子萌发及生长特性的深入研究,旨在为干旱地区的藜麦品种选择提供理论支持和技术指导。研究结果表明,在干旱胁迫下,不同颜色藜麦种子的发芽率和发芽势表现为灰色品种>白色品种>黑色品种>红色品种。红色藜麦种子在不同浓度的PEG-6000溶液处理下,其发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数均呈现一定程度的增加,特别是在PEG-6000浓度为9%时,红色藜麦种子的发芽性能达到最大值。此外,各色藜麦种子的胚根长度和鲜重也在这个浓度下达到最大值。然而,当PEG-6000的浓度增至12%时,对胚根长度和鲜重的抑制效应变得显著,且其数值降至最低水平。在低浓度范围(3%~9%)的PEG-6000溶液中,4种颜色的藜麦品种均表现出一定的耐旱能力,其中红色品种的耐旱性表现最出色。综上所述,通过对干旱条件下藜麦种子的萌发及生长特性进行细致研究,有望为干旱地区藜麦品种的选育与种植提供有益的科学依据和实际应用价值。

谷子苗期氮高效转录组分析与基因挖掘

氮利用效率是影响谷子产量和品质的重要因素。筛选氮高效谷子品种、挖掘控制氮利用效率的重要基因及解析其作用机制对于提高谷子氮利用效率、减少肥料使用、保护环境和保障粮食安全具有重要意义。通过比较氮高效和氮低效谷子品种在不同氮水平条件下表型性状和氮吸收能力发现,氮高效品种比低效品种具有较高的铵态氮和硝态氮吸收能力。设置3个氮素水平(0、3和6 mmol·L^(-1)),在谷苗两叶一心期处理7 d后,运用转录组测序(RNA-seq)技术比较不同品种在各个处理之间的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。结果表明,以0 mmol·L^(-1)氮处理为对照,共获得16000个DEGs。通过GO和KEGG富集分析发现,氨基酸合成与代谢、防御相关代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、光合生物的碳固定、丙酮酸代谢、卟啉与叶绿素代谢、MAPK信号通路-植物、氨基糖和核苷酸糖代谢在调控氮代谢生物反应过程中发挥重要作用。并预测到3348个转录因子,分属46个家族,其中预测转录因子数量最多的是MYB-related家族(189个),其次为bHLH家族(182个)、WRKY家族(158个)、MYB家族(156个)和HB-other家族(153个)。通过WGCNA分析筛选出KME值排名前30位的基因,其中有7个基因被注释到基因信息。RT-qPCR结果显示,Seita.9G488700、Seita.2G368800和Seita.5G063300表达趋势与RNA-seq结果一致,主要调控糖转运蛋白和碳水化合物运输与代谢过程。说明氨基酸合成与代谢、光合生物的碳固定、乙醛酸和二羧酸代谢途径等信号通路在谷子氮高效利用方面发挥重要作用。研究结果筛选到3个与氮高效利用相关的基因,完善了谷子氮高效基因组注释信息,为氮高效基因资源的挖掘利用提供理论指导。

谷子秸秆水浸提液对5种作物种子萌发及幼苗生长的化感效应分析

从化感作用角度筛选适宜与谷子[Setaria italica(L.) Beauv.]进行间套轮作的农作物,为建立合理的谷子间套轮作体系提供参考依据。采用水提法制备谷子根、茎、叶浸提液,每种浸提液设4个浓度梯度(5、20、40、100 mg·mL^(-1)),以蒸馏水为对照(CK),研究谷子植株三部位浸提液对受体作物绿豆[Vigna radiate(L.)Wilczek]、红豆[Vigna angularis(Willd.) Ohwi et Ohashi]、玉米(Zea mays L.)、小麦(Triticum aestivum L.)和谷子种子萌发、幼苗生长的影响。结果表明,谷子根、茎、叶浸提液对受体作物种子发芽率和幼苗生长均有抑制作用,叶部浸提液抑制作用最强,根部浸提液的抑制作用最弱。随着浸提液浓度增加,其对受体种子的发芽率和幼苗鲜重、根长、芽长抑制作用加重。整体上看,谷子秸秆浸提液对5种作物种子萌发的抑制作用由小到大排序为绿豆<红豆<小麦<谷子<玉米。综合来看,绿豆更适宜与谷子进行间作、套作和轮作。

不同剂量^(60)Co-γ射线辐照藜麦种子的效应研究

为了研究^(60)Co-γ射线辐照在藜麦育种中的应用,探讨^(60)Co-γ射线辐射诱变藜麦的适宜剂量,本研究利用4种剂量^(60)Co-γ辐射4个不同藜麦品种,对辐射后的种子进行室内发芽试验和田间种植试验,并对M1代的生育过程、畸变率、突变率进行了调查和分析。结果表明,经过150~450 Gy的辐照剂量处理后,藜麦的形态特征和生长表现出显著变化;发芽率呈先上升后下降的趋势,150 Gy剂量可促进种胚活力,250 Gy以上剂量显著降低发芽率;辐射导致出苗延迟,高剂量下甚至无法正常出苗,出苗率也显著降低,表明辐射对幼苗生长产生负面影响;成株率随辐射剂量增加而下降,幼苗自然枯死增多,说明辐射对发芽种子胚芽的继续发育抑制显著;辐射导致遗传变异,包括早熟、矮化、穗颜色等方面,突变频率随剂量增加而增加。综上可知,藜麦的生长、发芽、出苗、成株等受到辐射剂量影响,适度辐射可促进发芽,但高剂量对生长和遗传特性产生负面效应。本研究对于辐射育种的可行性和作物改良意义重大,但需深入研究其机制和应用潜力。

干旱胁迫对不同品系藜麦苗期生长特性的影响

为了给干旱地区的藜麦品种选择提供理论支持和技术指导,分析研究了不同浓度聚乙二醇(PEG-6000)对藜麦苗期生长特性的影响。结果表明,不同品系的藜麦在干旱胁迫下的生长和生理响应存在差异,随着干旱胁迫的增强,藜麦的株高、叶面积和生物量呈下降趋势;不同品系藜麦对干旱胁迫的响应差异表明了它们的抗旱特性的不同,黑色和红色品系的藜麦在一定胁迫程度下表现出较好的适应性和较高的抗旱能力,而灰色和白色品系的藜麦对干旱胁迫的敏感性相对较高。因此,在干旱地区进行藜麦种植时,选择具有较强抗旱能力的黑色和红色品系会更加适宜。

烟剂对大棚藜麦菜光合作用和叶绿素含量的影响

在藜麦菜的温室大棚种植中,用12%百菌清烟剂与12%速克灵烟剂防治病害较为常用。为了研究这两种烟剂对藜麦菜的叶绿素含量和光合作用的影响,施用烟剂后第3天和第5天分别进行藜麦菜叶片叶绿素含量和光合速率的检测。结果显示,施用烟剂可以提高藜麦叶绿素的含量,提高光合速率,进而提高生产率。

缺钾胁迫下谷子转录组分析及相关基因挖掘

钾是作物生长不可缺少的元素,挖掘提高作物钾吸收能力的基因,增强作物对缺钾的耐受性具有重要的意义。以‘冀谷45’为供试材料,幼苗长至6叶期时进行缺钾胁迫7 d,通过农艺指标及转录组分析挖掘缺钾胁迫的相关基因。结果表明,缺钾胁迫影响谷子的生长发育,株高、叶宽、叶长、茎粗、苗期地上部干重及叶绿素含量低于CK,而根长、根表面积显著增加。转录组分析显示,缺钾胁迫后217个基因表达上调,38个基因表达下调。GO功能富集发现,差异表达基因主要富集于核糖体的结构成分、有机氮化合物代谢过程、蛋白质代谢过程、细胞蛋白质代谢过程、无膜细胞器等类别。KEGG功能富集结果表明,差异表达基因主要富集于核糖体、植物激素信号转导、谷胱甘肽代谢等19个通路。进而筛选出35个与激素表达显著相关的基因,19个氧化应激相关差异表达基因,10个转录因子家族及11个与转导信号相关的基因,1个与氨基酸及核苷酸的糖代谢相关的基因。候选基因Seita.9G193900属于CYP45084A亚家族,调控S型木质素合成的关键酶;Seita.5G365500属于WRKY家族,调控抗病响应基因PAD3等基因的表达;Seita.3G216900是RNA聚合酶Ⅱ转录亚基37E相关介质——HSPA1s辅助蛋白;Seita.4G286000为几丁内质内切酶基因CHIB,调控糖的合成与酵解。以上结果初步揭示了谷子缺钾胁迫相关基因的转录调控,为谷子耐缺钾相关基因的克隆与功能验证奠定基础。

禾本科杂粮作物养分高效机理及指标研究进展

我国耕地中低产田面积大,养分缺乏始终是限制作物产量的一个主要因素。谷子、糜子和高粱为我国传统的禾谷类杂粮作物,具有光合效率高,耐旱耐瘠薄的特点,较大宗粮食作物更适应干旱、贫瘠的土壤。然而,养分利用效率研究主要集中在玉米、小麦等主粮作物,小杂粮作物研究进展相对缓慢。本文系统总结了谷子、糜子和高粱氮、磷、钾高效利用的研究结果,归纳了几种杂粮作物养分高效的筛选指标,形态指标包括地上部干重、穗粗、穗重、草重、产量等,生理指标包括氮同化酶活性、磷积累量、光合养分效率等,养分吸收效率主要指标包括根系大小、根系长度、侧根分支和根直径,及可能参与养分高效的候选基因如NRT1、PHR1、钾转运蛋白HAK和钾离子通道蛋白Shaker等。未来可从以下几方面推进杂粮作物养分高效的研究:杂粮作物光合效率高和根系耐旱耐贫瘠的特点;利用转录组学方法深入分析引起杂粮作物光合作用和养分吸收效率的种间和种内变异的机理,特别是与氮组分、磷组分变化相关的机制;分析杂粮作物的根系形态及其主导的根系微生物互作特征对养分高效吸收的影响。这些研究将为培育养分高效高产的杂粮品种和高效栽培技术提供理论基础和指导。

提高河北省谷子生产“双效”和发展谷子适度规模经营的建议

生产效率低、效益低以及非适度经营规模一直是制约谷子生产的主要因素。在总结归纳河北省谷子生产效率和效益以及谷子生产经营适宜规模的基础上,从河北省谷子产业的科技支撑优势,自然环境、人文优势,以及市场贸易优势等3个方面阐述其发展优势。最后,提出了提高谷子生产效率、生产效益以及发展谷子适度规模经营,并为河北省乃至全国谷子生产提供科技支撑的相关建议:一是加大科研支持力度,提高谷子生产科技水平,促进谷子生产效益提升;二是研发新型简化栽培技术、完善机械化生产,促进谷子生产效率提升;三是减少化肥农药的使用,增加生物有机肥的使用;四是提高河北省谷子规模效益,发展适度规模经营;五是完善河北省惠农政策补贴制度及监督机制,切实保障生产效益。

华北夏谷水肥优化管理综合评价

目前水肥优化管理的评价方法难以兼顾产量、经济效益、养分效率、灌溉产出等多项目标,为优化谷子种植水肥管理方案,采用L_(9)(3^(4))正交试验设计,在成熟期取样,测定谷子形态、生物量、产量、养分含量,分析养分收获指数、肥料偏生产力、灌溉产出和经济效益,运用变异系数法和模糊隶属函数法分别确定指标的权重和隶属度,综合评价谷子水肥优化管理。结果表明,在灌溉、氮、磷和钾肥等4个因素中,对产量影响程度排序为:灌溉>氮肥>钾肥,磷肥产量无显著影响。每生产100 kg籽粒产量,平均吸收1.90 kg氮、0.31 kg磷、0.55 kg钾。氮、磷、钾肥和灌溉具有协同效应:灌溉对谷子植株养分分配与累积影响达到极显著水平,氮、磷和钾肥协同影响谷子植株养分分配与累积,氮和钾肥对水分利用率也有显著影响。谷子水肥管理优化需以目标为导向,当以环境友好、资源高效、投入低廉为主要目标时,采纳SF1组合为宜,即水150 t·hm^(-2)·次^(-1),灌溉4次,氮肥150kg·hm^(-2),磷肥75 kg·hm^(-2),钾肥75 kg·hm^(-2),当以高产、高经济效益兼顾某单一资源高效利用为主要目标时,采纳SF9组合为宜,即水450 t·hm^(-2)·次^(-1),灌溉4次,氮肥300 kg·hm^(-2),磷肥150 kg·hm^(-2),钾肥75 kg·hm^(-2)。研究对谷子高效生产具有一定指导价值。

夏播饲用谷子农艺性状与品质评价

研究旨在为饲用谷子育种提供优质种质资源,为高品质饲草生产奠定理论依据,对日粮饲料配比有一定的指导意义。通过研究河北省17份夏播饲用谷子品种(系)鲜草产量、干草产量、茎叶比等农艺性状,测定灌浆初期其粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF),采用豆科与禾本科等级划分标准、饲料相对值(RFV)和饲料分级指数(GI)3种评价指标对17份饲用谷子进行了品质评价和等级划分。结果表明:1)S2014794、S20151375和S2014742的鲜草产量和干草产量均较高(最高分别达37.26和18.92t·hm^(-2)),可用作高产饲用谷子品种资源;而虎的尾2、郑10和Z281的籽粒产量较高,并且其灌浆初期与成熟期鲜草和干草产量也属于中上等水平,因此可用作高产粮饲兼用谷子品系资源;茎叶比随着生育期的推进而升高,成熟期>灌浆期>抽穗期,S2014907、S20151375、K2908和K1955茎叶比较低,可作为叶量丰富型品种资源;衡HN201026和虎的尾2可作为高杆型品种资源。2)S2014907、S2014742的CP含量分别为11.81%,11.63%,极显著(P<0.01)高于其他品种;郑10和金绿谷的NDF分别为39.95%和40.06%,极显著(P<0.01)低于其他品种;饲草4号的ADF为14.73%,极显著(P<0.01)低于其他品种。不同的饲草评定方法对饲草等级划分结果不同,但总体趋势一致,采用豆科与禾本科等级划分标准,饲用谷子的品质为中上等水平,是较好的饲草品种。利用GI划分的饲草等级比利用RFV划分的等级普遍降一级,综合3个等级划分,郑10、K3970、金绿谷、饲草4号、K359、K2908、YC264、冀草谷1号饲用价值比较好,可作为高营养价值品种资源。

谷子抗旱性鉴定研究进展

干旱是制约粮食生产主要因素,谷子(Setaria italica)是抗旱性作物,但受旱后生长、生理和生产均受影响。文章综述谷子抗旱性鉴定研究进展,从谷子抗旱性鉴定时期及方法、干旱胁迫对谷子形态、生理、生化特性影响、化学制剂对提高谷子抗旱性作用三方面开展论述,介绍目前抗旱性鉴定研究现状,明确干旱胁迫下谷子形态、生理、生化方面变化趋势,分析该领域存在问题,为今后谷子抗旱性鉴定工作提供借鉴。

覆膜对夏播谷子生长发育与产量的影响机制及其相关性分析

为了探索地膜覆盖技术对谷子生长发育及产量的影响,明确地膜增产机理,为夏谷区节水栽培提供技术支持。试验于2015年在石家庄栾城郄马试验站进行,采用裂区试验设计,主区为覆膜方式(不覆膜和覆膜),副区为品种(冀谷19、冀谷36和冀谷38),测定了不同处理谷子抽穗期植株形态特征、旗叶SPAD值、旗叶净光合速率、产量及其构成,并对各指标进行了相关性分析。结果表明:覆膜与不覆膜相比,谷子顶三叶叶面积增加了12.83~26.36 cm2,叶绿素SPAD值增加了8.2%~17.1%,净光合速率增加了34.9%~44.5%,产量增加7.3%~10.8%。各品种间产量表现为冀谷36显著高于冀谷19和冀谷38,覆膜显著提高了谷子产量,以冀谷38提高得最多。与产量显著正相关的是倒二叶叶面积、旗叶净光合速率、顶三叶叶面积和;倒一叶(旗叶)叶面积与单穗粒重及穗长显著正相关。因此,覆膜技术通过提高抽穗期顶部叶片特别是旗叶的生长及生理状况,进而影响穗部的发育,最终影响谷子产量。

不同形态氮对谷子生长和氮利用的影响

试验以冀谷38为材料,采用蛭石养苗法给谷子幼苗分别浇灌无氮、铵态氮、硝态氮和铵态氮-硝态氮混合营养液,通过对谷子形态、干物质重和氮素含量等指标的测定,研究不同形态氮对谷子生长发育和氮利用的影响。结果表明,硝态氮促进谷子生长,提高其株高、穗长、根长、根面积、根茎叶部干物质重,但降低穗部干物质重和穗氮占比;铵态氮延缓谷子生长,抑制根系对钾离子的吸收,但有助于提高穗部干物质重、各器官氮素累积量和穗氮占比;铵态氮-硝态氮混合处理时,植株生长、穗部发育和氮素累积较为均衡。这表明铵态氮是谷子较易利用的形态氮,谷子对铵态氮的吸收高于硝态氮,硝态氮促进谷子营养器官的生长,铵态氮促进谷子氮素累积和提高穗部产量,铵态氮-硝态氮混合处理对谷子生长、穗部产量、氮素利用均有提升效果。

硒的不同价态和浓度对谷子硒含量和生理指标的影响

为了明确硒的不同价态和浓度对谷子硒含量和生理指标的影响,采用营养液水培方法研究了硒酸钠(Na2SeO4)和亚硒酸钠(Na2SeO3)对谷子根部硒含量、叶部硒含量及生理指标的影响。结果表明,硒酸钠处理对根部硒含量的积累影响显著高于亚硒酸钠处理;在低硒浓度(<1×10^-2mmol/L)时,硒酸钠对叶部硒含量的影响高于亚硒酸钠,在高硒浓度(>1×10^-2mmol/L)时,亚硒酸钠对叶部硒含量的影响高于硒酸钠,3×10^-2mmol/L亚硒酸钠浓度最有利于叶部硒含量的积累;硒浓度越高叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性越低;无机硒含量和形态对叶绿素含量的影响不显著,但不同处理的叶绿素含量存在一定差别。

谷子轻简高效生产技术集成模式的综合效益评价——以河北省谷子为例

根据国家谷子糜子产业信息平台及调研数据,以河北省为例,采用密切值模型评价不同区域(平原区和山地丘陵区)的谷子(Setaria italica)轻简高效生产技术集成模式的综合效益。结果显示,平原地区的机耕+机播+联合收割机(简化栽培技术)种植模式综合得分为0且最低,排在第一位;山地丘陵区的机耕+机播+联合收割机(简化栽培技术)和机耕+机播+联合收割机(苗后除草剂)种植模式综合得分分别为0.013 0和0.065 7,排在第一和第二位。因此,平原区谷子种植的最佳技术模式是机耕+机播+联合收割机(简化栽培技术),而山地丘陵区谷子种植采用机耕+机播+联合收割机(简化栽培技术)和机耕+机播+联合收割机(苗后除草剂)均可以达到较好的效益。最后从品种技术、农机、国家政策方面提出发展谷子轻简高效生产技术模式的对策建议。

谷子与花生/大豆间作对产量效益的影响及其品种间差异

[目的]探索适合谷子间作的作物,明确谷子与花生或大豆间作的产量和经济效益。[方法]以2个谷子品种(汇华金米和冀谷39)、2个花生品种(冀花4号和黑玉珍)、2个大豆品种(冀豆12和冀豆17)为材料,研究不同种植模式—谷子与花生或大豆间作对作物产量以及经济效益的影响。[结果]间作对谷子的穗长、倒伏率无显著影响,对株高、产量和千粒重有极显著影响;谷子品种、种植模式2因素对谷子产量、株高、穗长影响程度的顺序为谷子品种>种植模式>谷子品种×种植模式,对谷子倒伏率影响程度的排列顺序为谷子品种≈谷子品种×种植模式>种植模式,对谷子千粒重影响程度的排列顺序为种植模式>谷子品种>谷子品种×种植模式。谷子与花生/大豆间作提高谷子产量,降低豆科作物产量,与单作相比,谷子与花生间作后谷子产量提高9.0%~33.2%,花生产量减产19.7%~36.6%。谷子与大豆间作后谷子产量提高4.8%~15.4%,大豆减产8.1%~34.9%。所有间作处理中仅冀谷39和冀花4号间作的土壤当量比超过1.00,其他处理为0.84~0.94。产量经济效益由高到低排序为花生单作>谷子+花生间作>谷子单作>谷子+大豆间作>大豆单作。[结论]谷子与花生/大豆间作提高了谷子产量,降低了花生和大豆的产量,相比谷子单作模式,谷子与花生间作提高了总经济效益,与大豆间作降低了总经济效益。

基于不同领域的密切值模型研究进展

为了研究和促进密切值模型在农业技术综合评价中的应用,本研究通过文献检索的方式,对近几年的国内密切值模型的应用文献进行了综述。结果发现,该模型广泛应用于经济、社会、医学、环保等各个领域,同时,不乏将密切值模型进行改进的研究文献。该模型在农业技术研究领域也有学者应用,但是应用不多,本研究就是分析密切值模型的研究方法,期待密切值法能够在农业领域得到更为广泛的应用,进而为中国农业技术综合评价提供服务。

谷子优势种植区产业发展现状·问题及建议——以河北省武安市为例

新时期,面对农业绿色高质量发展以及乡村振兴战略需求,武安市谷子产业力争在全产业链打造上取得突破,建设全国谷子产业示范样板,为武安市农业绿色高质量发展以及乡村振兴贡献力量。梳理了武安市谷子产业的环境、生产、组织形式、加工现状、存在问题,提出了几点建议,武安市的谷子产业的发展模式经验有利于其他县市发展特色杂粮产业借鉴,指导河北省乃至全国特色产业发展,为相关部门提供参考依据。