糜子(Panicum miliaceum L.)品种间农艺性状的形态解剖差异

以5个糜子品种为试材,研究糜子品种间8个农艺性状(穗长、千粒重、株高、倒二叶叶夹角、倒二叶叶面积、倒二叶叶脉密度、倒二叶上表皮气孔密度、倒二叶下表皮气孔密度)9项指标的形态解剖差异。结果表明,5个糜子品种间倒二叶叶绿素含量差异显著;株高等其他8项指标差异极显著;糜子的叶脉密度为4.65-5.66条·mm-1;糜子上表皮气孔密度大于下表皮气孔密度。本研究结果可为深入研究糜子品种资源提供理论依据。

利用荧光SSR分析中国糜子遗传多样性

分析糜子种质资源的遗传多样性,有助于了解糜子起源与进化,可为糜子优异种质发掘及资源高效利用提供理论基础。本研究利用15个糜子特异性荧光SSR标记检测来源于中国11个省(区)的132份糜子种质资源,检测到107个等位变异,每个位点等位变异数为2~14个,平均7个;基因多样性指数为0.0936~0.8676,平均0.5298;多态性信息含量为0.0893~0.8538,平均0.4864。采用遗传距离的聚类将试验材料分为4类,类群I来自东北春糜子区,类群II来自黄土高原春、夏糜子区,类群III来自于北方春糜子区,类群IV来自北方春糜子区和黄土高原春、夏糜子区。分析模型的遗传结构表明,中国糜子资源来自4个(东北地区、黄土高原、北方地区和西北地区)基因库,与基于遗传距离的聚类结果基本一致,均与材料的地理起源相关。糜子遗传变异丰富,主要存在于糜子材料间。该结果从分子水平上准确揭示了中国糜子的遗传多样性。

不同生态区糜子种质间叶片及光合特性的多样性分析

气孔大小和密度是植物体对水分胁迫耐受程度、光合作用强度的相关特征,在种间和基因型间存在较大差异,在植物遗传和生态方面均具有重要意义.气孔密度在物种间和品种间具有特异性.选取来自6个糜子栽培生态区的18个糜子种质资源,在叶片成熟期调查其光合生理特性及叶脉、气孔密度等叶片性状特征.结果表明：（1）净光合速率（Pn）与气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）存在极显著的正相关,与胞间CO2浓度（Ci）存在显著的负相关,不同糜子种质旗叶叶绿素含量（CF）和倒二叶叶绿素含量（CS）呈极显著正相关,上表皮气孔密度（USD）和下表皮气孔密度（LSD）呈显著正相关.（2）18个糜子种质的叶片特征中,叶脉密度介于4.36±0.0752～6.10±0.0578条·mm^-1;气孔属于双面型,上表皮气孔密度介于55.73±6.6789～146.53±8.0087个·mm^-2,下表皮气孔密度介于49.10±2.2984～120.83±3.6084个·mm^-2.（3）18个糜子种质中,来自宁夏的1号材料（八升半）上、下表皮的气孔密度均为最小,蒸腾小,Tr最小、水分利用率（WUE）最大,Pn较高,是较耐旱的种质;来自山西的16号材料（黄粮黍）上、下表皮气孔密度最大,蒸腾大,Pn最小、WUE最低,是较不耐旱的种质.

5个糜子品种的形态指标差异分析

以5个糜子品种为试材,采用单因素完全随机设计,运用Excel和DPS数据分析软件对其主要农艺性状进行方差分析和Tukey法多重比较.结果表明,主要农艺性状中株高、穗长、千粒质量、分蘖数、倒伏率5项农艺性 状指标经方差分析,其品种间差异均达显著水平;5个糜子品种的上表皮气孔密度均多于下表皮,上表皮气孔密度为128.26～ 142.38个/mm2,下表皮气孔密度为117.14～ 130.58个/mm2;叶脉条数为130.44～147.89条;叶脉密度为4.59～5.21条/mm.由此,通过比较5个糜子品种资源农艺性状的差异,可以为优质糜子新品种的选育提供理论依据.

糜子干旱后复水过程中基因表达谱的初步分析

为探索在干旱后复水条件下糜子抗旱种质的基因表达特点,寻找与其复水后快速恢复生长相关的基因,利用抑制消减杂交(Suppressive subtraction hybridization,SSH)技术,以糜子干旱后复水处理叶片的cDNA为tester,干旱胁迫处理叶片的cDNA为driver,构建了一个抑制消减杂交文库。在文库中随机选取100个克隆(插入片段≥250 bp)测序,所获序列去除载体、引物及接头序列后,利用NCBI的BLAST序列比对分析软件分别对GenBank的dbEST数据库和非冗余蛋白数据库进行序列比对分析。序列同源性分析显示,文库中序列的同源基因主要以与新陈代谢、能量代谢、转录、蛋白加工、细胞信号转导及细胞组分生物合成相关的基因为主,其中以新陈代谢及细胞组分生物合成相关的基因数最多,分别占到与已知蛋白同源的EST的22.4%和10.3%。表明植物在干旱后复水条件下产生一系列的信号传导,同时启动相应的转录机制,激活响应基因的表达,以适应逆境的改变。

40份糜子资源淀粉组成及含量分析

利用双波长比色法在606nm处测定直链淀粉的波长,参比波长为480nm;在538nm处测定支链淀粉的波长,参比波长为708nm,测定来源于不同地区的40份糜子淀粉的组成及含量,为优质糜子品种选育提供理论依据。结果发现,23份糜子材料为糯性,17份为粳性;总淀粉含量介于58.43%~75.45%,直链淀粉含量介于0~20.34%,支链淀粉含量介于46.70%~69.61%;各地区糜子直链淀粉含量差异显著,而淀粉含量差异不显著。

糜子农艺性状及SSR分子标记的遗传多样性

为了明确引进糜子种质资源的遗传多样性,以来自中国不同生态区的22份糜子品种为材料,利用SPSS软件和SSR分子标记进行农艺性状相关性、方差分析和聚类分析。结果表明,(1)农艺性状的变异范围为6.54%~45.43%,变异幅度由大到小分别为:穗粒重>单株穗重>单株草重>亩产量>茎粗>主穗长>主茎节数>主茎长>千粒重;主茎长与主穗长、单株穗重、主茎节数、茎粗、单株草重、穗粒重呈极显著正相关,穗粒重与主茎长、主穗长、单株穗重、主茎节数、茎粗、单株草重、千粒重呈极显著正相关,但均与亩产量无显著相关性。‘陇糜11’、‘宁糜13’、‘宁糜14’、‘固糜21’和‘赤糜2号’等5份品种的亩产量大于其余17份品种,且差异达到显著水平;‘陇糜9号’、‘宁糜16’、‘宁糜17’、‘内糜5号’、‘榆糜2号’等5份品种的亩产量相对较低。(2)以阈值2.0将供试22份糜子材料分为5大类群。第一类亩产量最低包括‘宁糜16’‘、宁糜17’‘、榆糜2号’;第五类亩产量最高,包括上述‘陇糜11’等5份品种,其中‘陇糜11’和‘宁糜14’的亩产量分别为3 847.35kg/hm^2和3 786.75 kg/hm^2。(3)SSR分子标记检测到BM552等17对多态性较好的SSR引物,参试品种的相似性系数在0.67~0.99之间,在相似性系数为0.77处,将糜子品种分为6大类群。其中第一类群包括‘陇糜5号’等15份品种,来源于西北春糜子区、呼和浩特和赤峰。第二类群包括‘陇糜11’、‘宁糜13’、‘宁糜9号’。第三、第四、第五、第六类群各有1个品种,依次分别为‘内糜6号’、‘陇糜10号’、‘宁糜16’、‘伊糜5号’。