苦荞开花习性及其有性杂交技术研究

为探究苦荞开花习性及其有性杂交技术,本研究以品苦1号、米荞和HPE7为试验材料,通过观察苦荞开花习性和花器结构,采用刚开花人工去雄法进行杂交组合配置。结果表明,品苦1号、米荞和HPE7开花授粉的花朵数量存在较大差异,花朵的大小也存在微小的差异;人工杂交时选择刚开放的内外两轮花药粉红色、表面光滑没有授粉的花朵完成去雄工作;品苦1号和米荞为亲本的杂交组合,正交或反交结实率均达36%以上,表现出较高的亲和力;HPE7为父本的杂交组合,杂交种结实率均达35%以上,HPE7为母本的杂交组合,杂交种结实率为0,HPE7不适合作为母本使用。

基于表型性状和品质性状的苦荞核心种质构建

利用708份国内外苦荞资源的22个表型性状和3个品质性状数据,进行苦荞核心种质构建。通过比较遗传距离、取样方法、取样比例和聚类方法4个层面的不同组合策略优劣,确定了苦荞核心种质的最佳取样策略为“欧氏距离+多次聚类偏离度取样法+20%取样比例+最长距离法”,构建了包含141份苦荞资源的核心种质。核心种质和原始种质的均值差异百分率、方差差异百分率、极差符合率和变异系数变化率分别为0、84.00%、97.60%和115.42%。比较核心种质与原始种质各性状的均值、方差、极值、变异系数、多样性指数和主成分对核心种质进行验证和评价。核心种质与原始种质在25个性状上的均值无显著差异;核心种质在所有性状上的方差均大于或等于原始种质,其中22个性状的方差差异达到显著或极显著水平,表明核心种质有更强的异质性;多样性指数t检验表明,核心种质与原始种质多样性指数在所有性状上差异均不显著;主成分检验表明,核心种质与原始种质均有8个主成分,累计贡献率分别为77.525%和76.191%。本研究所构建的核心种质能较好地代表原始种质,可作为苦荞种质资源收集保存和有效利用的依据。

苦荞种质资源萌发期抗旱性综合评价

以PEG-6000为渗透剂对110份苦荞种质资源进行模拟干旱处理,研究了苦荞种子在0、5%、10%、15%、20%的PEG-6000溶液胁迫下的萌发情况,分析了种子的相对发芽势、相对发芽率、相对萌发指数、相对胚根长和相对胚根粗和萌发耐旱指数的变化。结果表明:15%PEG-6000可以作为苦荞种子萌发期耐旱性鉴定的适宜浓度;通过主成分分析法确定了相对发芽势、相对发芽率、相对萌发指数为关键指标,利用隶属函数结合权重分析法得到了萌发期苦荞种质资源耐旱性的综合评价值D。根据D值排序,筛选鉴定到耐旱型5份、较耐旱型28份、中间型48份、敏感型29份。通过聚类分析将110份苦荞种质资源划分为5个亚群,亚群Ⅰ是一类耐旱能力较强的亚群,亚群Ⅱ和亚群Ⅲ为中度耐旱亚群,亚群Ⅳ和亚群Ⅴ为典型的旱敏感亚群。

山西省燕麦产业现状及发展趋势

[目的]山西省是裸燕麦起源地之一,也是我国燕麦主产区之一。本文旨在为促进我省燕麦产业发展提供建议。[方法]对我省燕麦产业发展现状及国内外产业发展经验进行总结。[结果]我省具有悠久的燕麦种植历史和独特的传统饮食文化,燕麦科研和加工也做了大量富有成效的工作,燕麦产业基础雄厚。但目前我省燕麦产业发展还比较落后,不能满足不同消费人群对产品的需求,需要在专用品种选育引进、标准化种植、加工产品多样化和标准制定等方面加大力度,促进我省燕麦产业快速发展。[结论]燕麦产业作为我省传统产业,有深厚的文化底蕴和广阔的发展前途,但要做大做强还有很长的路要走。

荞麦育种研究进展

荞麦是一种重要的杂粮兼药用植物,我国是世界荞麦的主产区之一,也是荞麦的起源中心和遗传多样性中心。我国荞麦的种质资源十分丰富,但荞麦科研起步较晚,育种技术也相对落后。荞麦的产量低而不稳,品种混杂退化严重,影响了我国荞麦在国际市场的竞争力。阐述了迄今为止国内外对荞麦育种的研究现状,其主要包括选择育种、诱变育种、倍性育种、基因工程育种、杂交育种等,并对今后荞麦育种的研究进行了展望。

收获期霉变与正常燕麦籽粒表面菌群差异分析

为探究秋季多雨条件下燕麦籽粒发生霉变的原因,采用宏基因组高通量测序技术对收获期燕麦霉变籽粒和正常籽粒表面菌群多样性进行了检测,分析霉变和正常燕麦籽粒表面菌群的差异。结果表明,霉变籽粒表面细菌和真菌的物种丰度和群落多样性均明显高于正常籽粒;从属水平看,霉变籽粒表面细菌主要为欧文氏菌属(Erwinia,20%)、假单胞菌属(Pseudomonas,15%)、克雷白氏杆菌属(Klebsiella,6%)、金黄杆菌属(Chryseobacterium,3.7%)、Ramlibacter(2.6%)、农杆菌属(Agrobacterium,1.9%)、短小杆菌属(Curtobacterium,1.6%)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus,1.6%)和地杆菌属(Pedobacter,1.3%);正常籽粒表面细菌主要为薄层菌属(Hymenobacter,2.1%)、欧文氏菌属(Erwinia,1.8%)和假单胞菌属(Pseudomonas,1.4%)。霉变籽粒表面真菌主要为链格孢属(Alternaria,38.7%)、核腔菌属(Pyrenophora,25.2%)、赤霉菌属(Gibberella,7.2%;Davidiella,2.39%);正常籽粒表面真菌主要为核腔菌属(Pyrenophora,21.7%)、链格孢属(Alternaria,7.6%)、Radulidium(7.4%)、Davidiella(3.9%)、赤霉菌属(Gibberella,1.24%)、隐球菌属(Cryptococcus,1.1%)。初步推测籽粒霉变可能是由链格孢菌Alternaria引起的。

燕麦资源生物学性状多样性分析

为了扩充山西省燕麦育种材料遗传基础,收集289份燕麦种质资源,并对22个生物学性状进行分析评价。结果表明,供试燕麦种质间各性状遗传差异较大,具有较丰富的遗传多样性。根据种质间各性状的遗传差异,对供试材料进行聚类分析,选取68份具有代表性的燕麦材料在距离系数为3.8时划分为6类,其中,种质群Ⅰ包括9份材料,种质群Ⅱ包括12份材料,这2类可作为燕麦矮化育种亲本;种质群Ⅲ包括22份材料,可作为培育饲草品种的亲本;种质群Ⅳ包括5份材料,可作为高产品种的育种亲本;种质群Ⅴ包括8份材料,无突出优异性状;种质群Ⅵ包括12份材料,可作为以株高和穗长为育种目标的燕麦亲本。

燕麦核不育雄蕊转录组测序及分析

以重组自交构建的燕麦(Avena L.)近等基因系为研究对象,通过构建转录组测序文库并进行Illumina RNAseq双端测序及生物信息学分析,了解雄蕊生长发育过程,特别是花粉发育基因调控过程。共获得原始数据23.13Gb,有效数据20.61 Gb。通过de novo拼接,获得的unigene总长度约为95.95 Mb,均contig长度为716 nt,N50长度为1.07 kb。转录物注释结果显示,82992条转录物序列具有同源比对信息,COG和GO功能分类工具分别将已注释转录物序列划分为25个和56个功能类别。通过对2个材料间转录物序列及表达水平比较,初步确定在雄蕊形成过程中3643条序列表达量上调,50条序列表达量上调10倍以上;12312条序列表达量下调,2041条序列表达量下调10倍以上。

燕麦蛋白质近红外定量模型的创建及其在育种中的应用

[目的]研究利用近红外光谱分析法定量分析燕麦完整籽粒粗蛋白含量的可行性,探讨不同地区种植的同一燕麦品种蛋白质含量的变化,以期为燕麦的营养品质育种提供参考依据。[方法]收集蛋白质含量变幅较大的124份代表性燕麦样品,利用近红外谷物品质分析仪进行光谱扫描,采用常规化学分析方法(GB/T 5009.5—2010)测定样品蛋白质含量,借助近红外定标软件Win ISI,采用偏最小二乘法(PLS)建立燕麦粗蛋白含量的定标模型。利用定标模型对14个地区219份(17个品种)燕麦完整籽粒粗蛋白含量进行测定,分析不同地区、不同类型燕麦样本间的差异。[结果]124份燕麦籽粒样品的粗蛋白含量为15.49%~23.77%,分布范围较广,具有较好的代表性。成功建立了燕麦蛋白质含量的定标模型,决定系数较高,标准误差较小,回归方程具有较高的准确性。因此,利用近红外光谱分析技术检测燕麦籽粒中粗蛋白含量是可行且可靠的,可替代化学测定方法。[结论]近红外光谱分析技术为检测燕麦籽粒粗蛋白质含量提供了一种新方法。

燕麦种质抗旱性与生物学性状相关性分析

干旱是影响燕麦高产、稳产的主要因素之一,培育抗旱性强的品种是解决干旱危害的根本途径,快速有效的抗旱鉴定是抗旱育种的关键。对1 111份不同抗旱性的燕麦种质的9个生物学指标进行了分析。结果表明,幼苗习性和旗叶叶相与抗旱性密切相关(P<0.01);株高(rs=-0.058)、有效分蘖(rs=-0.355)与抗旱性呈负相关,其中,有效分蘖与抗旱性呈显著负相关(P<0.01);主穗小穗数(rs=0.212)、主穗粒质量(rs=0.348)、千粒质量(rs=0.533)与抗旱性呈显著正相关(P<0.01),其相关性大小为千粒质量>主穗粒质量>主穗小穗数;主穗长、单株粒质量与抗旱性相关性较低。

基于SSR标记的山西省不同地区苦荞遗传多样性分析

[目的]阐明山西省苦荞种质资源遗传多样性和遗传结构,为苦荞种质资源的保护与高效利用提供理论依据。[方法]利用13对荧光SSR引物对来自山西省不同地区的49份苦荞资源DNA进行PCR扩增,扩增产物经毛细管电泳,得到片段大小。利用Powermarker 3.25软件进行遗传多样性分析,用MEGA 6.0软件构建UPGMA聚类图,采用Structure2.3. 1软件进行群体遗传结构分析。[结果]13对引物对49份山西苦荞资源扩增出等位变异42个,变化范围2~5个,平均3.2个;等位基因频率的变化范围为0.336 7~0.938 8,平均为0.649 1,基因多样性指数变化范围为0.116 6~0.719 9,平均为0.447 5,多态信息含量的变化范围为0.112 9~0.668 6,平均为0.386 9。全部材料聚类分析表明,49份材料被分为2个类群;按地区来源划分成的9个群组进行聚类分析,结果表明资源的地理来源地有较为明显的分化。群体结构分析将参试材料划分为5个类群。[结论]山西省苦荞种质资源多样性水平中等,有4份苦荞资源与其他资源遗传距离较远。

燕麦成熟胚组织培养体系的优化及其影响因素

优化燕麦成熟胚再生体系,缩短再生培养时间,为燕麦成熟胚转化体系的建立奠定基础。以燕麦品燕1号成熟胚为试验材料,采用全胚乳和无胚乳2种方式进行外植体脱分化培养。结果表明,无胚乳处理形成的愈伤组织质地最佳,胚性强;IM2(MS+3 mg/L 2,4-D+1 mg/L 6-BA+1 mg/L NAA+500 mg/L CH+500 mg/L Pro)芽分化诱导培养基对愈伤组织的再分化效果最佳;不同基因型的愈伤组织在IM2芽分化诱导培养基上诱导能力差异较大。

Study on Germplasm Resources of Tartary Buckwheat (Fagopyrum tataricum) in Shanxi Province

This study analyzed the tartary buckwheat recorded in the books Catalogue of Crop Germplasm Resources in Shanxi Province and Catalogue of Chinese Buckwheat Germplasm Resources by Excel 2003 and DPS 7.5 from the aspects of distribution areas,main agronomic traits and nutritional components,so as to lay a foundation for the selection of excellent buckwheat germplasm resources and improvement of buckwheat varieties.The results showed that different buckwheat varieties vary in plant height,node number of the main stem,grain weight per plant,grain weight per plant and kilo-grain weight.Compared with the national average values,buckwheat in Shanxi is higher in protein and fat,but lower in vitamin E and vitamin PP;it is rich in Ca,Mg,Cu,P,Se,Fe,Mn and Zn;and it contains 18 amino acids with the content of glutamic acid being the highest and the content of tryptophane being the lowest.After analyzing and classifying the tartary buckwheat germplasm resources recorded in Catalogue of Grop Germplasm Resources in Shanxi Province and Catalogue of Chinese Buckwheat Germplasm Resources,breeders could breed new varieties with high yield and quality and strong stress resistance by crossbreeding with these germplasm resources.

山西省苦荞品种资源的研究

对山西省苦荞品种资源的分布区域、主要农艺性状和营养成分进行分析,开展苦荞资源研究,对筛选优异苦荞种质资源和改良苦荞品种具有重要的指导意义。利用Excell 2003和DPS 7.5软件,从品种资源的分布区域、主要农艺性状和营养成分含量3个方面,对《山西省农作物品种资源目录》和《中国荞麦品种资源目录》记载的山西省苦荞品种资源进行了统计分析。结果表明:山西省各地均有苦荞种植,但不同苦荞品种在生育期、株高、主茎节数、主茎分枝数、单株粒重和千粒重性状上存在着明显差异,表现出苦荞地方品种资源的多样性。山西省苦荞资源的蛋白质和脂肪含量平均值高于全国平均水平,维生素PP含量平均值与全国平均水平相当,而维生素E含量平均值低于全国平均水平;微量元素Ca、Mg、Cu、P和Se等含量极为丰富,Fe、Mn和Zn等含量亦较高;含有的18种氨基酸中谷氨酸含量最高,色氨酸含量最低。并采用欧氏距离,利用类平均法对调查材料进行了系统聚类分析。通过对《山西省农作物品种资源目录》和《中国荞麦品种资源目录》中保存的苦荞资源进行分析,对不同的品种资源进行了分类,育种工作者可以选择具有互补性状的种质资源,通过杂交育种途径,选育出丰产、优质、抗逆的新品种。

山西省甜荞品种资源的研究

《中国荞麦品种资源目录》保存有357份山西省荞麦资源,其中257份甜荞。山西省甜荞资源具有丰富的产量性状、子实品质,为荞麦遗传改良提供了丰富的材料基础。育种工作者可以选择具有互补性状的种质资源,通过杂交育种途径,选育出丰产、优质、抗逆的新品种。

旱地燕麦品种品燕4号的选育

品燕4号是以皮、裸燕麦种间杂交育成的裸燕麦高代品系9814为母本、皮燕麦Iowax421为父本,采用皮裸燕麦种间有性杂交和系谱法选育而成的裸燕麦品种,于2015年通过山西省农作物品种审定委员会认定。本文详细介绍了品燕4号的选育过程、产量表现、特征特性、适宜区域和栽培技术要点。

荞麦新品种引种比较试验

笔者对来自不同地区的7个甜荞新品种(系)和8个苦荞新品种(系)连续进行3年田间鉴定试验,结果表明,甜荞组中品甜荞2号综合性状优良,比对照增产,适宜在晋中地区推广种植,苦荞组中六苦2017综合性状优良,比对照增产,适宜在忻州地区推广种植。

甜荞花型比率对其主要产量性状的影响

甜荞栽培种有长花柱(Pin,P型)和短花柱(Thrum,T型)2种花型,理论上2种花型比率约为1:1。田间调查发现,不同甜荞品种的花型比率略有不同,且花型比率的不同对甜荞的产量有较大影响。为揭示甜荞花型比率与其主要产量性状之间的关系,进而为育种和生产上提供提高甜荞产量的途径和方法,本研究以‘蒙0208’、‘综甜2号’、‘品甜荞1号’3个甜荞品种为材料,以单株粒数和单株粒重2个产量性状为主要调查指标。通过构建T:P分别为1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1的甜荞花型比率,探讨甜荞花型比率与产量性状之间的关系。研究结果表明,花型比率为4:6或6:4时,3个甜荞品种的2个产量性状表现最佳。当花型比率为1:1时,P型花植株的单株粒数和单株粒重优于T型花植株,某种花型的单株粒数和单株粒重一般是在其占比少的时候表现更好。可以推断,当群体中T花型的比率高于80%时,甜荞的产量明显降低。

基于肥效试验晋北干旱区苦荞麦施肥指标体系构建

试验以黑丰1号为材料,采用“3414”设计,研究不同施肥处理对荞麦产量、单一肥料贡献率、土壤供肥率的影响,以明确单营养、二元营养、三元营养的肥效及高产施肥的最佳方式。结果显示,处理9(N2P2K1)产量最高,达2200.5 kg/hm2;处理1(N0P0K0)产量最低,为1339.5 kg/hm2;缺N、缺P、缺K处理的相对产量分别为90.2%、83.7%和87.0%,即3种肥料对产量的影响大小为P>K>N;单因素分析结果显示,施过磷酸钙311.25 kg/hm2最高产量为1797 kg/hm2,施氯化钾112.3 kg/hm2最高产量为2211 kg/hm2,最高产量的施氮量不存在。二因素分析结果显示,当N、P施肥量分别为尿素50.1 kg/hm2、过磷酸钙269.1 kg/hm2时,可获得最高产量1802.1 kg/hm2;当N、K施肥量分别为尿素55.8 kg/hm2、氯化钾616.2 kg/hm2时,最高产量可达到1977.0 kg/hm2;当P、K施肥量分别为过磷酸钙373.5 kg/hm2、氯化钾204.56 kg/hm2时,即得最高产量2006.25 kg/hm2。三因素分析结果表明,施N在水平3附近、施P在水平3下、施K在水平1下,产量达1950 kg/hm2以上。研究利用“3414”试验设计,建立了肥料效应函数模型,明确了晋北干旱区苦荞高产施肥参数,结果可为建立晋北干旱区苦荞麦肥效最优效益方案提供理论依据。

不同基因型荞麦遗传转化体系初探

本研究旨在利用遗传转化基础,打破荞麦杂交困难、种质创新难的瓶颈,提升荞麦研究水平。本试验以甜荞‘PI647061’和苦荞‘ZNQ152’为材料,设置正交实验对下胚轴进行组织培养,并通过农杆菌介导法侵染愈伤组织,用组织化学染色观察GUS基因的瞬时表达。试验结果表明:MS+2.0 mg/L 2,4-D+1.0 mg/L 6-BA可使下胚轴出愈率达90%以上。10种不同基因型荞麦下胚轴在MS+0.5 mg/L NAA+1.0 mg/L 6-BA中分化率最高,再生率最高达52.6%。以携带遗传转化载体pRI201-AN-GUS的农杆菌LBA4404侵染愈伤组织,经选择培养后获得再生幼苗,进而在叶片中成功观察到GUS基因表达的蓝色斑点,转化阳性率为1.23%。本研究为探索关于荞麦优良基因的转化及建立有效的遗传再生体系提供了理论和实践基础。