春播早熟酿造高粱品种生态适应性评价分析

[目的]通过春播早熟区酿造高粱生态适应性评价,鉴选出适宜我国春播早熟区的高产高效品种,并建立酿造高粱品质评价标准,促进高粱产业高质量可持续发展。[方法]本研究以春播早熟区广泛应用的25个高粱品种为试验材料,在赤峰、公主岭、通辽、白城4个试点对不同品种的产量、品质、生育期、株高等参数进行测定与分析,开展品种生态适应性评价。[结果]参试的25个品种在4个生态区的产量总体表现为:白城>赤峰>通辽>公主岭,凤杂32、吉杂224、辽糯11三个品种在春播早熟各生态区产量、品质、生育期等参数综合表现优异,为鉴选出的高效品种;通过2020和2021两年籽粒品质分析,建立了春播早熟区酿造高粱品质评价标准:淀粉含量≥70%、单宁含量0.8%~2.0%、脂肪含量≤5.0%、蛋白质含7.0%~12.0%;所有参试品种平均生育期115.3 d,产量排名前5位品种生育期为118.5~121.8 d,平均株高分别为161.2~174.1 cm。[结论]春播早熟区选择丰产稳产性高、品质符合酿造标准、生育期和株高适中的品种是实现该区域高粱高效、持续生产的关键。

不同高粱品系籽粒淀粉的构成与糊化特性相关性分析

[目的]高粱是重要的酿造原料,籽粒中淀粉含量和组分是影响高粱淀粉理化性质的重要因素,本研究通过不同淀粉组分与理化特性关系,揭示影响淀粉理化特性的主要因素,以期对优质高粱品种选育提供理论指导。[方法]以19个高粱品系为试材,测定籽粒中不同淀粉组分含量及糊化特性的指标,分析淀粉组分与糊化特性相关关系。[结果]19个高粱品系总淀粉平均含量为59.55%,直链淀粉含量平均值为11.55%,抗性淀粉含量平均值为8.07%,品系间抗性淀粉含量差异较大,支链淀粉含量平均值和支链淀粉比例的平均值分别为48.00%和80.75%,支直比的平均值为7.79%。6个淀粉组分相关性状间有3组呈极显著的负相关,2组呈极显著的正相关关系,以及一组呈显著的正相关关系。糊化特性方面,最终粘度,最低粘度和崩解值受支链淀粉比率和支直比的影响较大,峰值粘度,最低粘度和崩解值还与直链淀粉含量之间存在较大的关系,但与支链淀粉含量相关不显著,峰值粘度和崩解值还与总淀粉含量密切相关,而回生值则与直链,支链淀粉含量,支链淀粉比率以及支直比4个指标间存在显著的相关关系。籽粒中抗性淀粉含量主要对淀粉的峰值温度产生影响。[结论]高粱籽粒淀粉理化特性与淀粉组分及其比率密切相关,生产中要根据不同加工用途选择不同淀粉含量和组分的高粱品种。

酿酒专用糯高粱辽糯10轻简高效栽培技术

辽糯10是我国丰产稳产性好、生态适应性突出、品质契合酿酒需求的酿造高粱品种之一,其聚合高产、高淀粉、高抗等特点,在我国东北区、西北区、华北区、南方区等大部分地区应用广泛。文中归纳了辽糯10的品种特征及适应区域、种子播前处理、田间配置方式、肥料施用技术、灌溉、病虫草害防控、收获晾晒等关键栽培技术环节,旨在进一步挖掘辽糯10生产潜力,促进高粱产业高质量发展。

基于1961-2020年FAO数据的世界高粱产业分析

[目的]高粱是世界第五大禾谷类作物,作为高光效C4作物具有抗旱、耐涝、耐盐碱、耐瘠薄等多重抗性,在保证全球粮食安全及促进边际土地利用方面发挥着不可替代的关键作用。[方法]本文以1961-2020年FAO数据为基础,结合海关等数据对世界高粱的分布、面积、总产量、单位面积产量、我国产业现状及进出口情况等进行了分析与探讨。[结果]分析发现,1961-2020年世界高粱年平均收获面积非洲>亚洲>美洲>大洋洲>欧洲,亚洲、非洲、美洲3大高粱主要生产洲非洲增加、亚洲下降、美洲平稳,总产量美洲>非洲>亚洲>大洋洲>欧洲,而单位面积产量欧洲、美洲和大洋洲高于世界平均水平,亚洲和非洲相对较低;2020年世界高粱主产国中高粱收获面积苏丹、印度、尼日利亚、尼日尔产量排在前列,总产美国>尼日利亚>埃塞俄比亚>印度>墨西哥>中国>巴西>苏丹>其他国家,美国总产量最高,为947.4万t;我国高粱收获面积排名第12,总产量排名第6,单位面积产量排名第2;内蒙古、吉林、贵州、黑龙江、辽宁、四川、山西、河南等省区为高粱主要产区;目前,我国是高粱进口大国,总体进口数量持续增加。[结论]世界高粱产业稳步发展,面积、总产量、单位面积产量等变化具有规律性和必然性,高粱生产不断向更为干旱瘠薄的非洲转移。中国作为高粱重要主产国在世界高粱产业格局中发挥着重要作用,应进一步加强相关研究与应用,调整优化产业政策,挖掘提高干旱、盐碱、瘠薄土壤高粱生产能力,满足市场的多样化需求。

高粱骨干系株高基因Dw1、Dw2、Dw3检测与评价

高粱产业亟需利用矮化基因实现轻简栽培。株高适当降低,增强抗倒性已成为高粱育种的重要方向。目前已确定了Dw1、Dw2、Dw3和Dw44个非连锁独立位点矮化基因,其中Dw1、Dw2和Dw3基因已成功克隆,但其在我国高粱骨干系中的分布情况尚不明确。试验利用PCR结合一代测序技术,检测了40份高粱骨干种质资源Dw1、Dw2和Dw3的基因型。发现了纯合dw1/dw1基因型材料34个;纯合dw2/dw2材料2个;纯合dw3/dw3基因型材料27个;“三矮”基因型材料dw1/dw1;dw2/dw2;dw3/dw3一份(编号30052);初步明确了Dw1、Dw2和Dw3基因在骨干系中的分布情况。表型关联分析结果表明,在供试的40个品系中,dw1可能对高粱株高降低的贡献较大;dw2作用不明显;Dw3/Dw3纯合型株高略高。试验鉴定评价了高粱骨干系中的株高基因,为矮化育种提供了分子生物学依据,“三矮”基因型材料30052可用于进一步Dw4基因定位研究。

借题发挥——为郑子瑜先生受聘复旦大学顾问教授而作

为纪念授予郑子瑜先生复旦大学顾问教授,复旦大学语言研究室宗廷虎先生编辑了这本纪念文集,并且决定在故校长、语言学家陈望道先生逝世十周年的时候出版,这是有特殊意义的。一方面是表彰郑子瑜教授在修辞学研究方面的、长期的辛勤劳动;另一方面也是为了表达我们对望道老师的深切怀念。郑子瑜先生对望老的学术工作有很高的评价,他也经常谈到陈望道先生的学术研究工作对自己的影响。也正因为如此,他对复旦大学怀有特殊的感情,他把自己的学术研究工作与复旦大学的同行们的工作紧密地联系在一起,而郑子瑜先生成为复旦大学的顾问教授,也是很自然的。

中国高粱产业和种业发展现状与未来展望

高粱是全球第五大粮食作物,也是中国重要的杂粮作物。国家启动产业技术体系10年来,鉴定和创制出277份矮秆、抗病、高支链淀粉、低单宁的育种材料;利用突变体、自然群体全基因组关联分析克隆了高粱重要性状的控制基因;育成了71个矮秆耐密、适宜机械化作业的酿造专用高粱新品种,创新集成适合不同区域高粱轻简栽培技术,全国高粱种植面积增长26.8%,总产增长93.5%,单产提高52.7%,实现了高粱生产方式全面机械化的重大变革。在高端白酒转型升级的拉动下,以茅台、五粮液、汾酒等知名酒企为核心,形成了以"品牌+品种+产地+农户"高粱特色产业发展模式并取得了显著的增收效果。产业发展助推品种权保护与转让,面向产业与企业需求的联合育种与产业化开发带动高粱种业起步发展。在乡村振兴战略和健康中国战略新的时代背景下,高粱的抗旱、耐涝、耐盐碱、粮饲兼用、高光效等特性给中国高粱产业和种业发展带来了新的机遇;同时中国高粱种业和产业也面临着多用途开发不足、品种权保护力度不够、原始性创新能力有待加强、产业政策支撑不足等诸多挑战。未来中国高粱新品种选育和种业由酿造为主向多用途转变,针对企业酿造工艺需求对不同适宜地理环境开展定向育种将成为趋势,盐碱地、休耕区、镰刀弯地区高粱种植呈现恢复性增长。建立适合中国高粱产业和种业发展的现代化种业创新体系、推广体系和产业体系,构建科研院所、种子企业、推广部门和产后加工企业融合发展的种业产业链运行机制是未来中国高粱种业发展目标。中国高粱产业和种业未来的重点任务是创制抗除草剂、高淀粉、低单宁、抗蚜等目标性状的关键育种材料;开展基因编辑、标记辅助选择、全基因组选择、高效遗传转化等关键技术研究,构建现代高效育种平台;优质专用酿造、饲料、饲草、能源、帚用等多用途高粱新品种选育;登记品种DNA指纹鉴别和关键表型性状数据库构建;根据高粱产区生态特点、资源禀赋,布局优化产业基地和制种基地。

不同耐盐性高粱在盐逆境下的比较转录组分析

【目的】土壤盐渍化是制约作物生产的重要非生物胁迫因子之一,高粱耐盐性强,进行高粱耐盐基因挖掘及分子机制研究是开发和利用盐渍土壤的有效途径,通过转录组测序分析与高粱耐盐相关的基因调控机制和代谢通路,挖掘高粱耐盐潜力。【方法】通过以筛选出的极耐盐品种八叶齐和盐极敏感品种PL212为试验材料,采用盆栽沙培,在播种后20 d(5叶期)采用180 mmol·L-1的NaCl溶液漫灌模拟盐逆境,盐胁迫48 h后取幼叶,并连同对照(未经过盐处理)的同期幼苗共4个样品提取RNA,进行转录组测序,采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。【结果】耐盐和盐敏感材料分别在盐渍和非盐渍处理下的4个样品间共检测到1338个差异表达基因,包括819个上调基因和519个下调基因。聚类分析发现在应答盐渍胁迫逆境时,5个依赖性氧合酶超家族蛋白、4个富含半胱氨酸的激酶、3个谷胱甘肽S-转移酶和3个重金属运输/解毒超家族蛋白相关基因表现出明显的上调表达和下调表达,还发现1个K+转运蛋白基因在耐盐调节中起着重要作用。GO分析发现在15418个基因中获得4528个有效GO注释条目,同时耐盐和盐敏感材料在遭受盐逆境时的生物过程、细胞组分和分子功能3个方面均存在较大差异。生物过程中代谢过程、细胞过程耐盐材料明显高于盐敏感材料,耐盐材料的生理过程中较盐敏感材料增加了多生物过程和定位这两个过程,很可能与耐盐材料盐抗性较强密切相关。差异基因KEGG分析结果显示耐盐和盐敏感材料在对照和盐渍胁迫条件下的苯丙烷类生物合成、苯丙氨酸代谢、类黄酮生物合成3个途径中差异基因表达较多,可能是造成耐盐和盐敏感材料耐盐性差异较大的重要原因。【结论】高粱耐盐调控基因表达涉及生物过程、细胞组分和分子功能多个方面,生物过程和定位这两个过程是提高高粱耐盐性的关键;苯丙烷类生物合成、苯丙氨酸代谢、类黄酮生物合成3个途径的基因表达很可能是造成盐害的重要原因。

不同除草剂处理下高粱出苗及光合物质生产

研究莠去津、金都尔、2,4-D丁酯和乙草胺4种除草剂单剂及复配剂对辽杂10号高梁出苗、净光合速率和干物质积累的影响。结果表明,播后苗前处理,莠去津、金都尔、2,4-D丁酯和乙草胺用量分别在6 750、1 050、900和750mL/hm2以下时,对高粱出苗影响较小且除草效果较好;5叶期莠去津、乙草胺和2,4-D丁酯复配组合为X15(3 750mL/hm2+600mL/hm2+750mL/hm2),莠去津、2,4-D丁酯和金都尔复配组合为X20(4 500mL/hm2+975mL/hm2+675mL/hm2),可保证较高的出苗率和相对较低的伤苗率,且在除草种类和数量上较单一除草剂具有优势。苗后处理,在杂草可控的前提下,建议5叶期以后进行喷施。本试验表明,幼苗对除草剂的敏感程度为乙草胺>(莠去津+2,4-D丁酯+乙草胺)>(莠去津+2,4-D丁酯+金都尔)>金都尔>2,4-D丁酯>莠去津。净光合速率下降是导致高梁较高伤苗率的重要原因,不同药剂处理后干物质积累的变化趋势与幼苗对除草剂敏感程度的变化趋势相反。

高粱种质资源的多样性和利用

全世界收集到的高粱种质资源168500份,其中国际热带半干旱地区作物研究所有36774份,占总数的21.8%,美国42221份,占25.1%,印度20812份,占12.4%,中国12836份,占7.6%,其他国家55857份,占33.1%。上述国际研究所和国家在对高粱种质资源进行收集、整理、登记的基础上,对其遗传的多样性和各种性状做了鉴定,从中筛选出许多具有优良农艺性状、品质性状、抗性性状的资源,满足了高粱遗传改良的需要,成为当代和未来人类有价值的资源。建立核心种质对种质资源的保存、维护和利用是一种经济、实用和有效的方法。

高粱丝黑穗病菌3号生理小种抗性遗传研究及抗病基因分子标记

【目的】筛选抗丝黑穗病菌3号生理小种基因的分子标记,从而实现实验室内对抗丝黑穗病的选择,免去在育种中对抗丝黑穗病的田间鉴定。【方法】本研究采用SSR技术,应用分离群体分组分析法,分别利用恢复系分离群体(2381R/矮四)和保持系分离群体(Tx622B/7050B),筛选抗丝黑穗病菌3号生理小种基因的分子标记。【结果】试验得出结果如下,高粱对丝黑穗病菌3号生理小种的抗性属于质量性状遗传,抗性表现为显性,只要亲本之一抗病,F1代即表现抗病;发现了2个在抗病品系中稳定出现、可作为高粱抗丝黑穗病菌3号生理小种基因标记应用的SSR标记:Xtxp13和Xtxp145。Xtxp13位于B染色体上,Xtxp145位于I染色体上,与抗病基因的重组率分别为9.6%和10.4%,距离抗病基因的遗传图距分别约为9.6cM和10.4cM。【结论】高粱对丝黑穗病菌3号生理小种的抗性可能受2对彼此独立的非等位基因控制,并且基因之间存在着互作;筛选SSR标记时发现,高粱抗丝黑穗病基因的分子标记较易在保持系群体中找到,在恢复系群体中DNA片段多态性较少,表明恢复系和保持系在抗性机制上可能存在差异。

种子引发对盐渍土壤条件下高粱芽苗生理特性的影响

为探索引发种子对不同盐渍土壤条件下高粱芽苗的生理效应,增强高粱芽苗期的耐盐能力,采用盆栽沙培试验,将氯化钠和硫酸钠复配引发(CSP)、氯化钠单独引发(SSP)和不引发(NSP)处理后的高粱种子分别播种在0、40、80、120 mmol·L-1和160 mmol·L-1盐溶液漫灌的细沙盐渍土壤条件下,研究上述各种状态下种子萌发和幼苗生理特性。结果表明:种子引发可提高盐胁迫下高粱的发芽率、成苗率和活力指数,尤其是盐复配引发(CSP)效果更为明显;引发后的种子(特别是CSP)可显著减少中、高盐胁迫条件下叶片和根系相对含水量的下降幅度,减缓叶绿素a+b、叶绿素a的下降;氯化钠和硫酸钠复配引发(CSP)下净光合速率在盐浓度低于80 mmol·L-1时下降幅度较小,气孔导度和蒸腾速率与之变化趋势基本一致;种子引发增强了SOD、POD、CAT和APX活性,同时减少了MDA和O·2,其中MDA、O·2和POD反应较为敏感,三种种子引发处理对高粱芽苗期抗氧化系统的影响效应表现为:复配引发(CSP)>单盐引发(SSP)>不引发(NSP)。盐渍土壤条件下种子引发,特别是氯化钠和硫酸钠复配引发种子可增强其生理适应性,进而提高高粱芽苗期的耐盐性。

2个适合机械化种植的高梁品种产量、光合特性及密植潜力比较

以适合机械化种植的2个高粱品种(辽杂37、晋杂34)为试材,研究其种植密度分别为9.0万、10.5万、12.0万、13.5万、15.0万、16.5万株/hm^2时对产量、产量构成因素、叶面积指数、叶绿素含量、光合速率、群体透光率及生育期的影响。结果表明,辽杂37、晋杂34在种植密度为13.5万株/hm^2时,穗数、穗粒数、千粒质量相互共同作用效果相对最佳,最有利于获得较高的产量;产量构成因素中,单位面积穗数的变化最为活跃,穗粒质量次之,而千粒质量受种植密度影响较小;辽杂37、晋杂34种植密度为13.5万株/hm^2时,2个品种的叶面积指数分别为3.59、3.49,光合速率较对照变化相对较小;辽杂37、晋杂34这2个品种的密植潜力存在差异,辽杂37群体的光合速率、叶绿素含量等比晋杂34更具优势,更具密植潜力。

中国高粱贸易与美国高粱生产成本收益分析

2013年以来,受饲料替代品需求激增和进口配额政策等因素影响,中国高粱进口量急剧增加,严重影响当前农业供给侧结构性改革的玉米去库存。结合中国高粱进出口情况并分析美国高粱生产成本,研究发现,补贴政策是美国高粱价格优势与竞争优势的主要原因,中国高粱进口具有明显的价差驱动型特征。因此,中国需加快完善农业支持和保护体系,切实保障农业生产者利益。同时,完善农产品进出口制度,加强玉米等主要农产品替代品进口的管理,防止主要农产品替代品进口激增对中国农产品市场的冲击。

不同糯性高粱胚乳淀粉形成与积累过程的酶学调控机制及显微结构变化

【目的】高粱是酿造白酒和食醋的主要原料,其淀粉组成和结构是影响高粱酿造品质的主要指标。通过研究淀粉积累过程中相关酶活性和淀粉粒超微结构的变化动态,解析高粱淀粉合成与积累的酶学调控机制,了解不同糯性高粱胚乳淀粉的超微结构特点,以期为酿造高粱的优质育种和栽培技术研究提供理论依据。【方法】以辽粘3号、辽杂19和辽杂10号3种不同糯性的高粱品种籽粒为研究对象,利用酶学及扫描电镜技术检测淀粉积累过程中相关酶活性的变化,观测淀粉积累过程中淀粉粒的形成过程及结构特征,利用相关分析研究淀粉合成过程中相关合成酶类的调控作用。【结果】淀粉合成过程中,不同胚乳类型高粱的尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDPG)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPG)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、结合态淀粉合成酶(GBSS)、淀粉分支酶(SBE)、淀粉去分支酶(DBE)活性均呈单峰曲线变化趋势;糯高粱结合态淀粉合成酶(GBSS)活性呈单峰曲线变化趋势,粳高粱、半粳半糯高粱则表现双峰曲线变化趋势。UDPG、ADPG、SSS活性与直链淀粉、支链淀粉积累速率显著正相关,SBE、DBE活性与支链淀粉积累速率呈显著正相关,GBSS活性与粳高粱、半粳半糯高粱直链淀粉积累速率呈显著正相关,与糯高粱直链淀粉积累速率表现正相关的趋势,但相关不显著。不同胚乳类型高粱淀粉粒的充实过程表现相似变化趋势,在开花后的14—35 d充实较快。糯高粱的淀粉粒较小,直径在10μm以内,内部有圆孔型或楔形空洞。粳高粱淀粉粒较大,呈不规则球形,内部空洞极少。半粳半糯型高粱淀粉粒粒径分布较广,多数分布楔形或星形空洞,少部分无空洞。【结论】UDPG、ADPG、SSS是调控淀粉合成的关键酶,GBSS、SBE、DBE是调控淀粉组分比例的关键酶,SBE、DBE活性高是糯高粱支链淀粉含量高的主要原因,不同淀粉组分比例可能是影响淀粉粒结构的主要因素。

群体改良法新育成高粱雄性不育系的配合力分析

选用6个高粱不育系、6个高梁恢复系,按不完全双列杂交法组配36个杂交组合,对小区产量、株高、穗长、穗粒重、穗粒数、千粒重、穗柄长和生育期等8个性状采用DPS数据处理系统进行统计分析。结果表明,不育系373A综合性状表现好,一般配合力高,是一个较理想的不育系;394A和363A表现也较突出,是有应用潜力的不育系。恢复系0-01表现较好。从产量性状分析,373A/0-01、394A/0-01是较理想的组合模式。

矮壮素施用对甜高粱品种抗倒及光合物质生产的影响

选取甜高粱品种辽甜1号为试材,利用矮壮素处理方法,研究抗倒性状、光合参数、荧光参数、物质分配特性,旨在探明矮壮素处理下甜高粱的光系统变化及其物质分配特点。结果表明,不同矮壮素处理下株高的下降幅度为12.0~23.43 cm,2次叶面喷施（LS2）对茎秆基部的抗倒性状形成最为有利,根冠比可比对照增加12.34%,倒伏率降低42.37%;开花期,两次叶面喷施（LS2）抑制光合作用,灌浆期促进光合作用,Cond下降是造成开花期光合速率下降的重要原因;叶绿素a荧光动力参数分析结果表明矮壮素处理下q P下降、q N升高;矮壮素处理更有利于茎秆产量的增加。

不同糯性高粱光合物质积累特点及源库关系分析

试验选取当前生产上较有代表性的非糯、半糯和糯高粱杂交种为试材,对光合物质积累、干物质积累、运输和分配等方面的特征特点进行了比较与分析。结果表明,灌浆期净光合速率(Photo)表现为非糯>半糯>糯;糯和半糯高粱干物质积累潜力较大,较非糯高粱还有一定的发展空间;干物质平均积累速率表现为非糯>半糯>糯,非糯高粱比半糯和糯的平均值分别高出3.85%和6.93%;茎鞘物质转化率非糯比半糯和糯分别高出56.33%和169.06%;非糯、半糯和糯高粱灌浆速率均呈"慢-快-慢"的"S"曲线变化,符合罗蒂斯蒂方程;非糯高粱灌浆速率较快,灌浆时期更为集中;干物质在茎秆中的比率半糯>非糯>糯;在籽粒中的比率糯>半糯>非糯,糯高粱收获指数较高,较半糯和非糯高粱可将更多的有机物转移至籽粒。

抗旱型高粱开花前期和后期应对水分亏缺的生理调节研究

[目的]本研究探索了辽粘R-6开花前和开花后期这一生长阶段的抗旱性和生理作用机理,为高粱抗旱育种提供技术参考。[方法]以抗旱型高粱辽粘R-6和不抗旱型高粱辽3518R为材料,在抗旱棚中采用盆栽方式,设置对照(CK)和土壤水分含量为26%(ST1)、22%(ST2)、18%(ST3)、14%(ST4)4个干旱胁迫处理进行研究。[结果]辽粘R-6在遭遇干旱逆境时,可减缓根系和叶片相对含水量的下降,延缓叶片叶绿素的下降,以保持较高的持绿性;净光合速率随干旱胁迫程度增加而下降,但辽粘R-6可通过气孔导度调节减弱这一影响;另外,辽粘R-6超氧阴离子自由基(O2•-)的调节对维持干旱逆境下的机体平衡发挥着重要作用,游离氨基酸含量和脯氨酸渗透调节也是其具有较强抗旱性的重要原因。[结论]辽粘R-6为花期前后均抗旱的高粱种质,其可通过协调光合、抗氧化、渗透调节等生理过程应对干旱逆境。

饲草高粱杂交种产量稳定性分析

利用一年多点方差分析模型、多年多点品种试验统计模型、Eberhart-Russell模型,对2004-2005年2年国家高粱区域试验(饲草组)高粱杂交种产量进行稳定性和适应性分析,结果表明,这三种模型分析方法的结果基本一致,得出参试品种晋草3号是稳定性最好,产量最高的品种,晋草2号是稳定性较好,产量较高的品种,可以在全国种植饲草地区推广种植。辽草2号和皖草2号需要在特定的环境下推广种植,有一定的局限性。