不同播期对晋谷21号产量及米质的影响

不同播期对晋谷 2 1号的产量及米质均有影响 ,或早或晚都会使产量减少 ,米质降低。只有适时播种 ,才会优质高产。长治地区最佳播种期为 5月下旬至 6月

晋谷21号优良种性保持及延长开发利用年限的研究

通过考察晋谷21号的生产现状,分析了影响其优良种性的混杂退化、品质变劣等问题存在的原因,提出了提纯复壮、异地换种等保持优良种性的途径,并提出了开发利用优质谷的合理建议,旨在为保持优质谷的优良种性及延长优质谷开发利用年限提供依据。

晋谷21号幼穗组培研究

晋谷21号幼穗从诱导愈伤组织到分化成苗需要两步完成，再生率达60％－80％。诱导愈伤组织培养基A1和A8较好，分化培养基B1与B2较好。A1上的愈伤组织在B2上的分化率比B1高15％，A3上的愈伤组织在B1上的分化率比B2约高20％。长根培养基用C2优于C1，C2上的苗移栽成活率比C1高10％－20％。愈伤组织随着继代次数增加，分化再生率逐渐降低。

晋谷21号米质与外界因素关系的研究

在不同生育期、不同降雨量、不同海拨、不同肥料等条件下种植优质谷晋谷21号,研究其小米的品质变化规律,结果表明:多降雨、高海拔、长生育期、多施富含P的农家肥,使小米色泽黄、品质优、粘糊性强、适口性好。小米的重要糊化参数峰值粘度、热糊粘度、冷糊粘度和冷糊变稠值高的有关因素是降雨少,生育期短,单施N肥,说明蛋白质含量增高其淀粉某些特殊成分影响了成糊性。

不同激素处理下谷子主要农艺性状的相关和主成分分析

为综合评价不同激素对谷子生物性状及农艺性状的影响,选取生产上种植面积最大的谷子品种晋谷21号,在拔节初期和孕穗期分别喷施8种激素,以清水为对照,试验设置3次重复,田间测定不同处理下叶片的净光合速率、蒸腾速率、胞间浓度、气孔导度,成熟期测定株高、穗长、顶叶长、顶叶宽、节间数、鞘茎粗、根条数和根干质量等9个主要农艺性状,对数据进行变异系数、相关性和主成分分析。结果表明:不同性状间变异系数的变幅为1%~22%,其中根干质量变异较大,性状选择潜力大;顶叶宽与净光合速率呈正相关性,与胞间CO_(2)浓度呈显著性正相关,株高与穗长、净光合速率呈显著正相关;前4个主成分对变异累积贡献率达94.57%,主成分的总方差和贡献率是选择主成分的主要依据,这些性状与谷子的光合作用有关。因此,在对谷子进行遗传改良时,应充分考察农艺性状与光合性能对产量贡献,栽培时可充分利用外源生长激素调控农艺性状,提高其光合效率进而提高产量。

基于名优谷子品种晋谷21全基因组重测序的分子标记开发

小米因其营养丰富日益受到重视,而小米的品质是民众选择小米时最为关注的指标。晋谷21米质优异,但由于缺少基因组信息,严重阻碍了其优异米质形成机制的研究。本研究利用高通量测序技术,对晋谷21全基因组进行重测序,获得了14.95 Gb高质量测序数据。进一步将其与豫谷1号参考基因组比较,发掘了169 037个In Del位点和1 167 555个SNP位点,其中长度在13~50 bp之间适于琼脂糖凝胶电泳检测的In Del位点为14 578个。选择其中1个SNP位点和68个In Del位点验证,表明利用二代测序技术开发的In Del和SNP标记真实可靠。基于名优谷子晋谷21重测序数据开发的In Del和SNP分子标记具有通用性,可用于其他谷子、狗尾草和谷莠子等种质资源的相关研究。同时,开发了一个晋谷21特异的In Del标记2G5501976,利用该标记即可快速鉴定待测材料是否为晋谷21及其衍生品种。本研究初步揭示了晋谷21的基因组特征,不仅为深入解析其优异米质形成的分子机制奠定了基础,而且为相关分子标记辅助育种、遗传分析和基因克隆提供了分子标记资源。

谷子精量播种机播种参数对晋谷21号生长特性与产量的影响

探讨自走式谷子精量播种机不同的播距和播量配置对晋谷21号出苗质量、光合特性及产量的影响,可为丘陵山地谷子机械化精量播种提供理论依据。该研究以山西省为研究区域,于2013-2014年在太谷县和泽州县进行试验。2013年晋中市太谷县试验中,精量播种机的播种行距为33.3 cm,播深为3 cm。出苗试验采用裂裂区设计,主区为镇压和不镇压2个处理,裂区设置为7、10和13 cm^3个播距,裂裂区分别设置3~4、2~3和1~2粒3个播量,测定出苗数和出苗均匀度;生长特性及产量试验采用随机完全区组设计,不进行镇压处理,测定灌浆期谷子倒2叶的叶绿素a含量(chlorophyll a, Chl-a)、叶绿素b含量(chlorophyll b, Chl-b)、叶绿素(a+b)含量(chlorophyll (a+b), Chl-(a+b))、类胡萝卜素含量(carotenoids,Car)、净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光合电子传递速率(Apparent Photosynthetic Electron Transport Rate, ETR)、光化学淬灭系数(Photochemical Quenching Coefficient, qP)、非光化学淬灭系数(Non-Photochemical Quenching Coefficient, NPQ)、产量及产量构成因素等。2014年晋城市泽州县试验中,设置播量2~3粒,播距7cm(X-7);播量2~3粒,播距10cm(X-10);播量1~2粒,播距7cm(YJ-7);播量3~4粒,播距13cm(F-13);播量3~4粒,播距10cm(F-10)等处理进行产量验证试验。太谷县试验结果显示,相同播距下,不同播种轮的出苗数为从多到少的顺序F播种轮、X播种轮、YJ播种轮,株距及株距标准差为F播种轮、X播种轮、YJ播种轮;相同播种轮下,不同播距的出苗数从多到少的顺序为7、10、13 cm,株距及株距标准差从小到大为7、10、13 cm。镇压处理后的出苗数更高,并且株距和株距标准差更小,出苗更加均匀。随着播量增大和播距减小,谷子倒2叶的Car含量呈下降趋势,Chl-(a+b)呈先上升后下降的趋势;Pn和Gs降低,Ci升高;ΦPSⅡ、ETR、NPQ和qP均无显著差异;每667 m2穗数呈升高趋势,穗粒质量呈下降趋势,产量呈现先增后降的趋势。随着出苗数的降低,其各项指标呈相反趋势。泽州试验结果与太谷县类似。分析表明,在行距33.3 cm的条件下,精量播种机播量为2~3粒,播距为10 cm(X-10)时,晋谷21号的产量较高,太谷试验区的理论产量可达到290.04 kg/667 m^2,泽州试验区的实收产量达到242 kg/667 m^2,且出苗均匀度高,达到少或者免间苗的效果。在土壤墒情较差时,可适当增大播量,进行镇压和减小播距,以保证出苗数。

苄嘧磺隆对晋谷21号农艺性状和光合色素的影响

采用晋谷21号进行盆栽试验,于3～5叶期喷施清水(对照)及150,300(推荐剂量),600,1 200 g/hm2的苄嘧磺隆,在药后3,7,15 d测定谷子的株高、叶面积、地上部分鲜质量等农艺性状和光合色素含量,旨在探明除草剂苄嘧磺隆对晋谷21号农艺性状和光合色素的影响,为谷子田正确有效地应用苄嘧磺隆提供理论依据。结果表明,施用苄嘧磺隆除草剂与对照相比,晋谷21号的株高、叶面积和地上部分鲜质量在苄嘧磺隆600 g/hm2时显著降低,叶绿素含量在苄嘧磺隆1 200 g/hm2时显著降低。苄嘧磺隆在≤300 g/hm2时相对安全,而在高剂量(1 200 g/hm2)下对晋谷21号产生药害较严重。

抗拿捕净晋谷21突变体的筛选和分子鉴定

谷子(Setaria italica(L.)P.Beauv.)是我国重要的杂粮作物,具有抗旱耐贫瘠、水分利用率高、适应性广、营养丰富等特点,但谷子田间除草一直制约着谷子的集约化栽培和有机旱作产业规模化的推广与发展。为快速选育抗除草剂谷子品种,本试验以晋谷21突变体M2群体为试验材料,通过喷施0.33%拿捕净除草剂对晋谷21突变群体进行初次筛选和再次筛选,进而快速获得抗拿捕净除草剂突变体植株并对其进行分子鉴定。结果显示,在大田苗期喷施0.33%拿捕净除草剂的初次筛选中,筛选出抗拿捕净除草剂的晋谷21突变体共39个株系;对这39个突变体株系再次喷施0.33%拿捕净除草剂,筛选获得9个有抗拿捕净除草剂特性的株系。对筛选获得的抗拿捕净突变体株系的其中3个株系共15个植株进行分子鉴定,发现有4个突变体植株的ACCase基因编码的第1780个氨基酸-异亮氨酸突变为亮氨酸。该结果可为今后利用分子生物学手段改良名优谷子品种晋谷21、加速抗除草剂谷子品种的选育提供理论和材料基础。

晋谷21号丰产栽培技术

晋谷21号在临县种植面积较大,是临县谷农种植首选品种。现将该品种栽培技术要点归纳梳理,供农民朋友参考。

44%单嘧·扑灭津可湿性粉剂胁迫对粟苗期生理代谢的影响

为探明除草剂44%单嘧·扑灭津可湿性粉剂(WP)对张杂谷10号和晋谷21号苗期生理代谢的影响,通过大田试验在其3叶期喷施不同剂量的44%单嘧·扑灭津WP,研究粟叶片光合色素含量、可溶性糖(SS)含量、可溶性蛋白(SP)含量以及硝酸还原酶(NR)活性对除草剂胁迫的响应。结果表明,张杂谷10号和晋谷21号的光合色素含量变化趋势一致,且光合色素含量随44%单嘧·扑灭津WP剂量的增加而下降,随时间的延长有所上升。张杂谷10号和晋谷21号的SS含量和SP含量随44%单嘧·扑灭津WP剂量的增加先上升后下降。NR活性随44%单嘧·扑灭津WP剂量的增加而呈下降趋势,随时间的延长有所上升。相关性分析表明:张杂谷10号的类胡萝卜素(Car)含量和NR活性与44%单嘧·扑灭津WP剂量显著负相关(P<0.05),SP含量则与胁迫时间极显著负相关(P<0.01),叶绿素b(Chlb)含量与胁迫时间极显著正相关。晋谷21号的叶绿素a含量和NR活性与44%单嘧·扑灭津WP剂量显著负相关(P<0.05),Car含量与44%单嘧·扑灭津WP剂量极显著负相关(P<0.01),叶绿素a+b含量与胁迫时间极显著正相关(P<0.01)。综上,当44%单嘧·扑灭津WP剂量≤1800 g/hm^(2)时,44%单嘧·扑灭津WP对张杂谷10号和晋谷21号幼苗的伤害较小,粟可以维持正常生理活动。

不同生态环境对优质谷品质的影响

分别在3个不同生态区种植优质谷“晋谷21号”结果表明,其营养品质及适口品质各项指标变异幅度仅在一级优质谷与二级优质谷之间,其小米重要糊化参数说明仍保持了原有品种适口品质的粘糊性。同一生态区影响其品质的主要因素及其规律是降雨量多、海拔高、生育期长、多施富含P的农家肥,则其品质优、米色黄、适口性好。栽培一级优质谷的外界环境条件应为7～9月份雨水不少于200mm、海拔高度在1200m以上、满足品种正常生育期、施羊粪不少于30m^3/hm^2,严禁单施N肥。

基于不同倍性谷子主茎形态建成的相关内源激素调控差异分析

为揭示谷子相关内源激素对主茎形态发生及株型构建的影响,以晋谷21号(DJG21)及其同源四倍体诱变株(TJG21)为试验材料,采用高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)联用技术,研究拔节期不同倍性谷子主茎内源激素IAA、GAs、ABA、SA、JA的动态差异及其对主茎形态建成的影响。结果表明,DJG21和TJG21成株主茎节间数相同,均为15。DJG21和TJG21分别在播后67和75 d拔节完成。拔节前期TJG21主茎增长较DJG21快,后期二者无显著差异。DJG21染色体经诱变加倍后,TJG21主茎的ABA、JA、SA含量明显增加。TJG21主茎拔节与节间增长滞后与其ABA含量增高及(IAA+GAs)/ABA值降低密切相关。TJG21主茎SA及JA含量整体大于DJG21,前期JA含量增加更为明显,后期SA含量增加更为明显。DJG21和TJG21拔节期主茎内源激素含量及调控的差异造成不同倍性谷子生长发育进程的不同,是由遗传及环境因素双重影响下的形态发生过程。本研究结果不仅为人为构建激素平衡以调控谷子生长发育提供了一定的理论依据,也为不同倍性谷子拔节期转录组分析及相关基因发掘奠定了基础。

不同施肥水平下谷友对晋谷21号光合特性及产量的影响

2011-2012年,采用3因素二次通用旋转组合设计,探讨氮肥、磷肥、除草剂谷友对晋谷21号光合特性与产量的影响。结果表明,单因素氮肥、磷肥用量对叶绿素含量指数、净光合速率、叶面积指数和产量有显著影响,随着施氮、磷量的增加,这4个指标均表现为先升后降的趋势;单因素除草剂谷友对净光合速率、叶面积指数和产量有显著影响,随着谷友量的增加,净光合速率、叶面积指数和产量均表现为先增后减趋势。在所研究的3个因素中,氮肥和除草剂谷友之间交互作用对叶绿素含量指数、净光合速率、叶面积指数和产量的影响达到显著水平。产量与3因素间具极显著的回归关系,且有较高的拟合程度,可预测实际生产。施N 198kg/hm2,施P2O588kg/hm2,施谷友1 956g/hm2的施肥除草模式可使晋谷21号产量最高,此时产量为5 274kg/hm2。

谷子及其根际土壤微生物群落对铬胁迫的响应机制

重金属铬(Cr)污染对农田中农作物产生毒害作用并破坏土壤微生物群落稳态,但不同农作物及其根际土壤微生物群落对Cr胁迫的响应机制均有所差异。该研究在时间序列上分析Cr胁迫对谷子(正名:粱, Setaria italica)长势、谷子差异表达基因(DEGs)的功能途径及土壤微生物群落结构和功能等方面的影响,阐明谷子及土壤微生物群落的响应机制,为Cr胁迫下的谷子生长及污染土壤的生态修复治理提供理论依据。基于室内盆栽实验,以谷子幼苗和种植谷子的土壤为实验材料,在Cr胁迫前(CK)及胁迫后6 h和6 d (Cr_6h、Cr_6d)的时间序列上分别进行样本采集,同时测量幼苗生理性状指标及土壤理化指标。通过转录组分析,研究Cr胁迫时间序列上谷子幼苗基因表达及所富集的功能途径的变化趋势;通过高通量测序分析,研究Cr胁迫时间序列上土壤微生物群落结构、物种多样性、群落功能的动态变化过程及与土壤理化性质的相关性。结果发现:1)转录组分析结果表明Cr胁迫诱导基因表达上调(上调DEGs 54%);Gene Ontology (GO)富集分析表明DEGs在CK和Cr_6h、Cr_6h和Cr_6d样本对中与光合作用相关的基因的表达显著下调;在Cr_6h和Cr_6d样本对中与防御和损伤调控相关的基因的表达显著上调,细胞壁及细胞膜和细胞分裂相关基因的表达下调。2)高通量测序结果表明Cr胁迫时间序列上土壤细菌与真菌在门、属水平组成变化显著;细菌群落α多样性呈现出由应激到稳定的阶段性变化特征(CK、Cr_6h和Cr_6d的Shannon多样性指数分别为6.09、5.93和6.05;Simpson多样性指数分别为0.0068、0.0078和0.0068;Chao多样性指数分别为2818.49、2630.73和2 769.38),而真菌群落α多样性显著下降(Shannon-Wiener多样性指数分别为4.17、3.81和3.23);细菌与真菌群落的β多样性在Cr胁迫时间序列的分布差异显著。3)土壤理化性质与微生物群落相关性分析表明土壤理化因子与多种真菌群落显著相关,而与细菌群落的关联关系较弱。结果表明Cr胁迫在时间序列上通过降低叶绿素含量、光系统活性并影响类囊体等结构组分显著抑制了谷子幼苗的光合作用过程,通过下调细胞壁及微管相关组分基因表达抑制叶片细胞的增殖分化过程,但同时激活了植物防御系统以降低自身所受的毒害作用。同时土壤细菌与真菌群落通过群落组成结构及多样性的变化来适应Cr胁迫,二者在胁迫时间序列上的响应程度和策略均有所不同。

谷子杂交种与常规种光合和叶绿素荧光特性的比较

为了明确杂交谷的光合优势是否是其产量高于常规谷的一大主因,本研究于2013年对常规谷晋谷21号和杂交谷张杂谷5号的光合和叶绿素荧光特性进行比较。采用完全随机设计,每个品种种植5个小区,在拔节期和灌浆期分别测定各项光合指标。结果表明,在拔节期,张杂谷5号的净光合速率、PSⅡ实际光化学量子产量显著高于晋谷21号;但在灌浆期,张杂谷5号和晋谷21号之间的总叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、PSⅡ实际光化学量子产量、光化学淬灭参数和非光化学淬灭参数都存在显著差异。总体杂交谷在拔节期和灌浆期的光合性能高于常规谷。

EMS矮化谷子突变体生理及品质性状研究

为解决谷子生产中倒伏问题,本研究通过EMS诱导晋谷21,选育了优质矮秆突变体谷子品种。分析比较突变体谷子的光合特性、农艺性状、营养元素含量、产量和小米品质等指标。结果表明,经过EMS诱导的矮秆突变体谷子,单位面积的净光合速率较低,但叶片总面积较大;产量方面虽有降低,但小米品质较好;株高降低和茎粗增加,有利于解决谷子生产中的倒伏问题。