糜子GRF转录因子全基因组鉴定及在茎分生组织中的表达特征

为了解糜子(Panicum miliaceum L.)GRF(growth-regulating factor)基因家族成员全基因组信息及其在营养生长阶段分生组织中的表达特征,本研究通过生物信息学和转录组测序相结合的方法,分析了糜子GRF基因家族成员的染色体分布、基因结构、系统进化关系、顺式作用元件及其在营养器官茎分生组织中的表达特征。结果表明:糜子GRF基因家族包含21个成员,家族成员含有1~4个内含子和2~5个外显子,编码蛋白长度为224~618个氨基酸,等电点为4.93~9.69;PmGRF基因不均等分布于12条染色体上,除PmGRF13定位于细胞核和叶绿体外,其余均定位于细胞核。系统进化分析显示,糜子21个GRF基因分为4个亚族(A、B、C和D)。顺式作用元件分析表明,在糜子GRF基因上游2000 bp序列中,普遍存在数目不等、种类不同的参与光响应、激素响应、干旱诱导、低温和其他环境胁迫响应的顺式作用元件。对糜子高秆品种陇糜12号和矮秆品种张778拔节期节间和节部分生组织分别取样进行转录组测序及qRT-PCR分析,结果发现:PmGRF3、PmGRF12在矮秆品种张778中表达量显著高于高秆品种陇糜12号,而PmGRF4、PmGRF16和PmGRF21的表达特征与之相反;PmGRF2和PmGRF5在张778节间分生组织中的表达量显著高于陇糜12号,其余GRF基因不表达或差异表达不显著,表明PmGRF2、PmGRF3、PmGRF4、PmGRF5、PmGRF12、PmGRF16和PmGRF21等7个基因与糜子株高的形成相关。

施氮水平对谷子干物质积累分配及氮素利用率的影响

为探明施氮水平对谷子干物质积累分配和氮素利用的影响,在西北半干旱雨养农业区,以常规种陇谷13号和杂交种张杂谷13号为试验材料,设置4个氮浓度梯度:0(N_(ck))、45(N_(低))、90(N_(中))、135(N_(高))kg/hm~2,测定2个品种在不同施氮水平下的产量、干物质积累、分配和氮素利用效率。结果表明,陇谷13号在N_(高)处理下,较N_(ck)处理花后干物质对籽粒贡献率提高32.5%、穗粒质量提高30.0%、株高提高14.5%、籽粒干物质积累量提高20.5%,产量增加11.1%;张杂谷13号在N_(中)处理下较N_(ck)处理花后干物质对籽粒贡献率提高21.0%、穗粒质量提高20.7%、籽粒干物质积累量提高21.5%、产量增加11.6%。陇谷13号在N_(中)处理下氮肥农学效率最高,为3.75 kg/kg;而张杂谷13号在N_(低)处理下氮肥农学效率最高,为9.57 kg/kg。在不同的施氮水平下,陇谷13号氮肥用量为135 kg/hm~2时产量最高,张杂谷13号氮肥用量为90 kg/hm~2时产量最高,表明杂交谷子品种更耐低氮环境,是化肥减氮生产中的优势品种类型。

糜子新品种陇糜21号选育报告

为了给生产上提供高产稳产、抗旱抗病、品质优良的糜子新品种。以糜子自育品种陇糜7号为母本、从宁夏农业科学院固原分院引进的品种宁糜15号为父本,采用有性杂交后经多年系统选育育成的高产、抗逆的糜子新品种陇糜21号。2021年在甘肃省灵台县、会宁县、静宁县、华池县、陇西县、合水县等6个试点进行的生产试验中,陇糜1号平均折合产量3619.00 kg/hm^(2),比对照品种陇糜14号增产11.47%。在2021—2022年国家糜子品种糯性组区域试验中,2 a平均折合产量3391.35 kg/hm^(2),较对照品种陇糜14号增产10.91%。该品种生育期104~113 d,株高148.3~167.7 cm,主茎节数6.2~7.7节。主穗长29.2~34.1 cm,侧穗。花序绿色,籽粒黄色,卵圆形,米色黄色。穗粒重7.0~8.3 g,千粒重8.0~9.3 g。适宜在甘肃省庆阳、平凉、白银、定西,陕西省榆林、延安,内蒙古达拉特旗和宁夏固原等地及相似生态地区种植。

糜子核心种质成株期抗旱性鉴定评价与抗旱种质筛选

【目的】干旱是影响糜子生长发育及产量的主要制约因素之一,筛选优异抗旱资源及鉴定指标,为抗旱品种的选育和抗旱分子机制的研究奠定基础。【方法】以200份糜子核心种质资源为研究对象,于2021—2022年在甘肃敦煌连续开展2年的田间成株期抗旱性鉴定,试验设置正常灌水和干旱胁迫2个处理,测定叶面积(leafarea,LA)、主茎直径(mainstem diameter,MSD)、主茎节数(number of main stem nodes,NMSN)、主穗长(main panicle length,MPL)、穗下节间长度(pedunclelength,PL)、株高(plantheight,PH)、单株草重(strawweightperplant,SWPP)、单株穗重(panicleweight perplant,PWPP)、单株粒重(grainweightperplant,GWPP)、千粒重(thousandgrainweight,TGW)和小区产量(yield perplot,YPP)11个指标,采用综合抗旱系数(CDTC值)、抗旱指数(DRI值)和抗旱性度量值(D值)对糜子成株期抗旱性进行综合评价。【结果】在不同水分处理条件下,叶面积、主茎直径、主茎节数、主穗长、穗下节间长度、株高、单株草重、单株穗重、单株粒重、千粒重和小区产量11个指标在不同种质间均表现为显著差异。干旱胁迫处理下,糜子的生长受到抑制,11个指标测定值均较正常灌水处理明显降低,且小区产量对干旱胁迫较敏感。相关性分析发现,11个测定指标的抗旱系数间均呈现出一定的相关性,其中,单株穗重和单株粒重的相关性最强,相关系数为0.943。主成分分析将11个鉴定指标转换成6个主成分,累计方差贡献率达80.667%。基于CDTC值、DRI值和D值的糜子资源抗旱性排序基本一致。根据D值利用聚类分析将200份糜子种质资源抗旱性划分为4类,第Ⅰ类为强抗旱型有10份,第Ⅱ类为抗旱型有70份,第Ⅲ类为干旱敏感型有81份,第Ⅳ类为干旱极敏感型有39份。株高、单株粒重、单株穗重和主穗长与D值的相关性较高,相关系数分别为0.756、0.697、0.696和0.679。通过逐步回归分析构建了糜子成株期抗旱评价的回归方程:Y=-1.509+0.362X1+0.174X2+0.349X3+0.389X4+0.307X5+0.251X6+0.218X7。【结论】抗旱性度量值法适宜于糜子成株期抗旱性评价;筛选出巴林左疙塔黍(00000525)、高台乌糜子(00002677)和民乐红糜子(00002687)等10份强抗旱性材料;株高、单株穗重和主穗长可作为糜子成株期抗旱性鉴定的主要指标。

糜子新品种陇糜20号

陇糜20号是甘肃省农业科学院作物研究所与中国科学院近代物理研究所合作对糜子自育品种陇糜7号采取50GY剂量的12C6+离子束辐射诱变,经过多年选育而成。2022年通过甘肃省科技发展促进中心组织的科技评价(甘科促成评字[2022]第048号)。陇糜20号粳性,中晚熟,商品性状优良,增产增收潜力明显,适宜在陕西榆林及延安、河北石家庄、宁夏固原、黑龙江齐齐哈尔和甘肃庆阳、平凉、白银、定西等地及其相似生态区种植。

靖远县小杂粮产业发展概况分析及对策建议

本文回顾了靖远县小杂粮产业发展历程,阐述了小杂粮产业发展现状及其在农业生产中的地位和作用,重点讨论了小杂粮在粮食安全、农民增收及地方特色农业发展中发挥的重要作用以及小杂粮产业发展的主要措施和典型经验,提出把解决小杂粮产业发展的关键制约因素作为提高效益的潜力所在,从完善政策、制定发展规划、扶持发展龙头企业以及开展新技术新品种试验示范等方面作出分析,对做大、做优、做强靖远小杂粮产业,巩固拓展脱贫攻坚成果、助力乡村振兴具有重要意义。

西北旱作区不同地膜覆盖种植方式对谷子生长发育的影响

选用垄膜覆盖沟播、全膜双垄沟播、全膜平铺穴播、全膜平铺沟播等4种地膜覆盖方式,研究了不同地膜覆盖种植方式对谷子光合作用、生长速度及其产量的影响。结果表明,地膜覆盖种植提高了谷子生长期间的净光合速率和水分利用效率,在抽穗期,地膜覆盖种植方式的光合速率比露地种植的高9.8%~28.5%,水分利用效率比露地的提高3.0%~18.1%;同时,地膜覆盖种植明显加快了谷子生育期间的生长速度,在苗期至成熟期,地膜覆盖种植方式的平均生长速度较露地快28.7%~35.5%。地膜覆盖种植方式增产显著,产量在3 429.00~4 233.60kg.hm-2之间,比露地沟播种植方式增产30.87%~61.57%。

黄土高原半干旱区不同覆膜方式对土壤水热环境及糜子耗水特性的影响

【目的】探明黄土高原旱作区不同覆膜方式中的土壤水温效应及糜子增产机制。【方法】2015—2016年,以陇糜10号为试验材料,设置全膜双垄沟留膜免耕穴播(A1)、全膜双垄沟穴播(A2)、全膜平铺膜上覆土穴播(A3)、全膜平铺穴播(A4)、露地等行距条播(CK)5个处理,研究土壤水热效应及其对糜子耗水特性、水分利用效率及产量的影响。【结果】与露地条播(CK)相比,两年间在糜子生育期内,A1、A2、A3、A4处理5—25 cm土层平均温度变化及土壤平均温度日变化均表现出不同程度的增温效果。糜子生育期内,丰水年份(2015年)A1、A2、A3、A4处理较CK贮水量分别提高94.7、67.9、58.0、21.0 mm,而耗水量表现为CK>A1>A4>A2>A3,且各处理在不同土层、不同生育阶段耗水均衡;严重干旱年份(2016年)A1、A2处理较CK贮水量提高83.9、57.4 mm,而A3、A4较CK降低27.1、25.3 mm,耗水量表现为A3>A4>A1>A2>CK,其中,A3、A4、A1、A2较CK依次加强了对80—100 cm土层水分的利用,且播种至苗期4种覆膜方式较CK耗水量降低,均衡调控了拔节至成熟期的耗水强度;基于4种覆膜方式间土壤水热环境的不同和对糜子生育期内耗水特性的差异,A1、A2、A3、A4处理较CK水分利用效率分别提高1.3—3.9、5.2—5.5、3.4—3.5、4.1—4.2 kg·hm-2·mm-1,增产9.0%—43.3%、34.8%—58.2%、20.8%—49.4%、29.0%—52.9%,且干旱年份的增产幅度更高。【结论】4种覆膜栽培均改善了糜子生育期内的土壤水热环境,调节了其不同生育阶段的耗水强度,显著提高作物水分利用效率、产量及其相关性状,增产潜力依次为A2>A4>A3>A1。

糜子种质材料的抗倒伏性、农艺性状及力学特性

2016年在敦煌绿洲灌水区对来自中国不同生态区的59份糜子种质材料进行田间抗倒伏性鉴定与评价。结果显示:59份种质材料中17份未倒伏,占28.8%,42份有不同程度的倒伏,占71.2%。农艺性状与倒伏率的相关性分析表明,糜子株高、株穗质量及茎粗与倒伏率显著相关。茎秆机械强度、倒伏指数与倒伏率极相关,相关系数分别是-0.364和0.833。倒伏指数和农艺性状的相关性与倒伏率和农艺性状的相关性吻合度最高,说明倒伏指数能全面可靠地代替倒伏率评价糜子种质材料的抗倒伏性。同时筛选鉴定的‘陇糜7号’‘陇糜10号’‘内糜3号’抗倒伏性强,综合性状优良,是糜子抗倒伏基因资源的理想材料。

糜子育成品种苗期抗旱性评价与鉴定指标筛选

在年降雨量不足40 mm的敦煌市,对我国不同地区育成的56份糜子品种,采用反复干旱法进行了苗期抗旱性鉴定,利用反复干旱存活率和抗旱性综合评价值D的聚类结果筛选出一级抗旱品种4份,分别是陇糜5号、吉3、蒙粳糜1号和蒙粳糜7号;配对t测验显示:反复干旱胁迫后糜子苗高、植株含水量、单株叶面积、生物学产量分别降低了16.097 cm、0.393 g/株、10.358 cm2/株、0.075 g/株,差异达到了极显著水平,而根长、相对生长率反向增加了0.555 cm、3.213%;主成分分析中,植株含水量、生物学产量、单株叶面积3个指标在第1主成分中起决定作用(系数均≥0.881),且与两种抗旱评价参数值相关性均达到了极显著水平,因此,确定植株含水量、生物学产量、单株叶面积作为糜子苗期抗旱性鉴定1级指标。

不同生育阶段灌水处理对谷子生长发育的调控效应

在敦煌年降雨量39 mm条件下,研究了拔节期、抽穗期、灌浆期不同生育阶段灌水处理对谷子农艺性状及产量的影响。试验结果表明:不同生育阶段灌水对谷子主要农艺性状及产量都有较大影响,与全生育期不灌水相比,拔节期、抽穗期、灌浆期各灌1次水处理谷子生育期缩短5.4 d,株高增高51.1 cm,穗长增长1.2 cm,株穗重、株粒重和株草重分别增重14.2、12.3 g和3.1 g,产量增加225.85 kg·666.7m-2;全生育期不灌水处理谷子产量最低,仅105.78 kg·666.7m-2,抽穗期和灌浆期共灌2次水,拔节期、抽穗期、灌浆期共灌3次水和抽穗期仅灌1次水各处理,产量分别达339.91、331.64 kg·666.7m-2和288.31 kg·666.7m-2,灌2次水产量最高。表明抽穗期灌水对谷子产量形成影响最为显著。灰色关联度分析表明,单株粒重、单株穗重和主穗长与产量相关性最为密切。

甘肃省糜子区试品种(系)稳定性的AMMI分析

AMMI模型被广泛应用于直观评价作物区域试验中品种(系)对试点的适应性。本研究应用AMMI模型对2005～2006年甘肃省糜子区域试验品种(系)的稳定性进行了分析,结果表明,8702-3-1-3-2-1-3对不同环境具有很好的适应性,属高产稳产品系;9113-1-3-1丰产性好,但对环境变化较敏感,属高产而稳产性差的品系。AMMI模型是评价糜子品种(系)稳定性、适应性和丰产性的有效方法。

甘肃省糜子地方品种资源核心种质的构建

根据甘肃省糜子地方资源来源分组,经组内聚类,按照20%取样比例确定相应数量类群,根据各基因型在类群中的平均离差度确定取样样本,构建初级种质库,并对核心种质遗传多样性指数、特征性状值、符合率进行检测评价。共构建甘肃省糜子核心种质122份,占总资源的21.6%。核心种质较好地反映了甘肃省糜子地方资源的遗传多样性,代表了供试种质。

白银市干旱区不同糜子品种的生态适应性研究

为解决白银市干旱区糜子生产中存在的品种混杂与选种盲目等问题,采用随机区组试验设计,在会宁县不同区域引进12个优良糜子品种,通过田间小区种植鉴定,比较分析不同品种的生育期、株高、穗部性状和产量,从中筛选出4个适宜白银市干旱区种植的优势糜子品种。其中最适宜推广种植的糜子新品种是陇糜17号,该品种生育期适中、植物性状优良、产量高且稳定,在2个试点的表现突出。

甘肃省糜子地方资源农艺性状遗传多样性分析

以甘肃省600份糜子地方资源为试材,对其株高、千粒重和生育期等11个农艺性状进行主成分分析。结果表明:主要农艺性状可归纳为生育期、株高、米色、主穗长、单株粒重、花序色和抗落粒性7个主成分,累计贡献率为84.97%。该结果可为糜子育种合理选配亲本提供参考依据。

糜子新品种陇糜9号

陇糜9号是甘肃省农业科学院作物研究所通过有性杂交选育的粮草兼丰糜子新品种,2010年通过国家品种鉴定。该品种丰产性好,在3年31点（次）全国区域试验中平均产量3148.5kg/hm^2,较统一对照榆糜3号增产6.51%,其中19点增产,增产点占总参试点的61．3％。

糜子新品种陇糜13号选育报告

陇糜13号是2003年以会宁大黄糜为母本,以系选优系8711-1-3-2-2为父本进行有性杂交,经过多年水旱穿梭选育和多点鉴定,育成的高产稳产糜子新品种。生育期117~126 d,平均株高165.4 cm,穗长35.2 cm,茎粗0.60 cm,主茎可见节数7.1节,株有效穗数1.0个,单株穗重9.29 g,单穗粒重6.34 g,千粒重8.0 g,单株草重14.28 g,出谷率68.25%。黄米水分含量10.61%(干基)、粗蛋白含量178 g/kg(干基)、粗脂肪含量40.3 g/kg(干基)、粗淀粉含量739.1 g/kg(干基)、赖氨酸含量3.6 g/kg(干基)、铁含量75.5 mg/kg(干基)。在甘肃省多点区域试验中,陇糜13号2 a 14点(次)折合产量3 814.95 kg/hm^2,较对照品种陇糜10号增产12.27%。人工接种鉴定,黑穗病发病株率2.01%,表现高抗黑穗病。适宜在甘肃省庆阳、平凉、白银、定西等地及其相似生态区海拔1 650~1 900 m的地区春播、海拔1 200~1 400 m的地区复种。

糜子新品种陇糜14号的选育

陇糜14号是甘肃省农业科学院作物研究所以伊选黄糜作母本、晋黍8号作父本通过有性杂交选育的丰产糜子新品种,2018年通过了甘肃省科技发展促进中心组织的科技评价。陇糜14号丰产性好,2年多点区域试验平均产量3521.6kg/hm^2,较对照陇糜10号增产7.4%。陇糜14号抗黑穗病,人工接种鉴定黑穗病发病株率5.6%。经农业农村部谷物制品质量监督检验测试中心(哈尔滨)检测,陇糜14号黄米粗蛋白15.73%,粗脂肪2.73%,粗淀粉76.49%,赖氨酸0.26%,直链淀粉18.46%,胶稠度135mm,消碱值5.8级,烹制干饭食味品质较好,粗脂肪含量低黄米不易酸败耐贮藏。该品种适宜在海拔1650~1900m的地区春播,海拔1200~1400m的地区复种。

糜子品种陇糜10号的选育及栽培要点

陇糜10号由甘肃省农业科学院作物研究所杂交选育而成,2012年分别通过了甘肃省糜子品种认定和国家糜子品种鉴定（甘肃省认定编号：甘认糜2012001;国家鉴定编号：国品鉴杂2012018）。该品种的突出特点是高产稳产、适种范围广,适宜在内蒙古呼和浩特和达拉特旗、陕西定边、宁夏固原和盐池、甘肃平凉和会宁、河北张家口等地区及其相似生态区种植。