苏丹草和高丹草转录组测序及其差异基因表达分析

为了初步探明苏丹草[Sorghum sudanense(Piper) Stapf.]和高丹草[Sorghum bicolor(Linn.) Moench.×Sorghum sudanense(Piper) Stapf.]相关差异基因的表达,本研究对两者进行转录组测序,并对分蘖调控以及粗蛋白和木质素合成关联基因的差异表达进行分析。结果表明:与苏丹草相比,高丹草的单株分蘖数显著降低,粗蛋白、木质素和独角金内酯含量以及果糖激酶、苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、反肉桂酸4-单加氧酶活性显著提高,己糖激酶-3(HXK3)、果糖激酶2(FRK2)、天冬氨酸转氨酶(ASPAT)、S-腺苷甲硫氨酸合成酶1(SAMS1)、多酚氧化酶II(PPOII)、双功能天冬氨酸激酶/高丝氨酸脱氢酶2(AKI/DHI2)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、反-肉桂酸4-单加氧酶(C4H)基因表达上调,独角金内酯酯酶D14(SLsE D14)基因表达下调。本研究为苏丹草和高丹草相关功能基因的克隆、分子标记开发等工作奠定了基础。

3个高丹草品种在新疆北疆地区的生产性能综合评价

为筛选出适宜在新疆北疆地区推广种植的高丹草品种,采用随机区组设计,测定了3个冀草系列高丹草品种(冀草5号、冀草2号、冀草8号)的株高、干鲜比、草产量等指标,并利用灰色关联法进行了生产性能综合评价。结果表明,根据3个品种在北疆地区的生育期可将冀草5号、冀草2号、冀草8号分别划分为早、中、晚熟品种。冀草5号的株高最高,为325.30 cm,冀草2号的草产量最高,其鲜草产量为127 556.19 kg/hm^(2),干草产草量可达30 613.49 kg/hm^(2)。灰色关联度综合评价结果由高到低的顺序为冀草2号>冀草5号>冀草8号。说明冀草2号高丹草更适宜在新疆北疆地区推广种植。

通江地区7个高粱属品种的生产性能及营养价值评价

试验旨在筛选适宜通江地区种植的高粱属牧草品种,采用大田试验,对引进的7个优质品种的产草量、农艺性状和营养成分进行测定和评价。结果显示,7个品种在通江地区均能够正常生长,农艺性状、产草量及营养成分在各品种间均存在差异。蜀草1号株高最高,分蘖数最多;绿巨人茎粗、叶片数及叶宽极显著高于除阿尔托901外的其他品种(P<0.01);海牛叶长最长,节间长最短,茎叶比最小。阿尔托901的总鲜草产量最高,蜀草1号和绿巨人次之。绿巨人的干物质、可溶性糖含量和相对饲用价值最高,粗纤维和酸性洗涤纤维含量最低;蜀草1号的粗纤维含量较低,粗脂肪和磷含量最高;海牛的粗蛋白和粗灰分含量最高。综合评价发现,绿巨人平均隶属函数值最高,蜀草1号次之。研究表明,绿巨人和蜀草1号较适宜在通江地区栽培种植。

20份高丹草种质苗期耐镉性综合评价

本研究以20份高丹草(Sorghum bicolor×Sudanense)种质资源为材料,以25 mg·L^(-1)Cd溶液进行胁迫处理,通过测定高丹草苗期的形态和生理指标进行综合评价,以期为高丹草耐镉种质资源筛选以及新品种选育提供参考和理论依据。结果表明,20份高丹草对照组和处理组的13个指标间存在着不同程度的差异。其中,不同高丹草种质资源的株高、茎粗、叶绿素含量、最大光合效率、健康指数、根系活力等均出现不同程度下降,下降程度从12%~99%不等,根冠比从下降70%到上升90%不等;各品种的相对电导率和丙二醛含量均出现不同程度上升,其中,相对电导率上升程度从2%到65%不等,丙二醛上升程度差异巨大。采用隶属函数和聚类分析,将20份高丹草依据D值分为4类:高耐镉型2份、中耐镉型5份、低耐镉型10份和镉敏感型3份。

不同甜高粱与高丹草品种在呼伦贝尔岭西地区的适应性评价

为筛选出适宜在呼伦贝尔岭西地区种植的高丹草和甜高粱品种,探索优质牧草主要农艺性状与干草产量关系,本试验以4个高丹草和2个甜高粱品种为试验材料,观测各品种的农艺性状、产量、营养品质等指标,并进行灰色关联分析和隶属函数分析。结果表明,各品种间的农艺性状、产量、营养品质均有显著差异(P<0.05)。品种FS3501的产量、粗蛋白质、非纤维碳水化合物含量最高、酸性洗涤纤维含量最低;黑贝的粗脂肪和钙含量最高。通过灰色关联分析可知,叶片数和叶宽对干草产量有密切关系。综合分析可知,在6个品种中,FS3501和黑贝的综合评价较优,适宜在呼伦贝尔岭西地区大面积推广种植。

炭化液对NaCl胁迫下高丹草种子萌发和幼苗生长的影响

为探讨炭化液对NaCl胁迫下高丹草(Sorghum bicolor×sudanense)种子萌发和幼苗生长的影响,利用工程水生植物金鱼藻(Ceratophyllum demersum Linn.)和苦草〔Vallisneria natans(Lour.)Hara〕制备炭化液,研究了NaCl胁迫下2种炭化液及其稀释比例对高丹草种子萌发及幼苗生长和生理指标的影响。结果显示:在0~16 g·L^(-1)NaCl范围内,高丹草种子的发芽率、发芽势和发芽指数随着NaCl质量浓度的提高呈下降趋势,在16 g·L^(-1)NaCl条件下发芽率仅5.6%;种子萌发阶段的耐盐适应质量浓度、耐盐半致死质量浓度和耐盐极限质量浓度分别为4.00、8.03和15.06 g·L^(-1)。在4 g·L^(-1)NaCl条件下,添加金鱼藻炭化液和苦草炭化液(稀释比例1∶15)对高丹草种子发芽势、发芽率和发芽指数的影响不显著,但总体上显著(P<0.05)促进了芽长和根长;且处理10和15 d,金鱼藻炭化液处理的芽长和根长分别较苦草炭化液处理显著增加。在8~16 g·L^(-1)NaCl条件下,添加金鱼藻炭化液(稀释比例1∶15)总体上显著增加了高丹草种子的发芽势、发芽率、发芽指数、芽长和根长。在8 g·L^(-1)NaCl条件下,添加稀释比例1∶15和1∶5的金鱼藻炭化液均较对照显著增加了高丹草幼苗的株高、根长、茎长、叶长、总鲜质量、地上部鲜质量、地下部鲜质量和根冠比,显著降低了超氧阴离子含量、过氧化氢酶活性和可溶性蛋白质含量。综上所述,较高质量浓度NaCl胁迫下,添加金鱼藻炭化液显著促进了高丹草的种子萌发,有效减少了高丹草幼苗受到的氧化损伤,进而缓解了NaCl对高丹草种子萌发和幼苗生长的胁迫作用。

水稻复配高丹草青贮对饲草品质和微生物群落的影响

为探究水稻与高丹草复配青贮条件下对饲草营养品质、饲喂价值及微生物群落的影响,共设置100%水稻单独青贮处理(R)、100%高丹草单独青贮处理(SS)、50%水稻和50%高丹草混合青贮处理(R+SS)3个处理,于青贮60 d后,对各处理青贮饲料养分含量、饲喂价值和微生物群落进行分析。结果表明,水稻复配高丹草青贮(R+SS)与水稻处理(R)相比,中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量分别显著降低3.10、5.35百分点,总可消化养分(TDN)、泌乳净能(NEL)、可消化干物质(DDM)和相对饲喂价值(RFV)分别提高了4.23百分点、0.44%、4.10百分点、12.46%。微生物物种组成及多样性分析结果表明,R+SS处理显著降低了饲草微生物的Alpha多样性,增加了乳杆菌属(Lactobacillus)相对丰度。冗余分析结果表明,NDF、粗蛋白(CP)含量及NEL是影响水稻和高丹草混合青贮饲草微生物群落物种组成的主要环境因子。综上,水稻复配高丹草混合青贮可以提高饲草中发酵相关乳酸菌丰度,从而有效改善水稻青贮饲草营养品质,提高饲喂价值。

鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛生长性能、血清生化指标和粪便微生物区系的影响

本试验旨在探究鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛生长性能、血清生化指标、粪便微生物区系及经济效益的影响。选择16头8月龄、平均体重为(338.5±35.3)kg的西门塔尔公牛,随机分为2组,每组8个重复,每个重复1头牛。对照组(CON组)饲喂基础饲粮(粗饲料为玉米青贮),高丹草组(SS组)饲喂用高丹草替代基础饲粮中55%[干物质(DM)基础]玉米青贮的饲粮。预试期10 d,正试期60 d,分为第1~30天和第31~60天2个阶段。结果表明:1)与对照组相比,第1~30天,高丹草组干物质采食量(DMI)和料重比(F/G)显著降低(P<0.05);第31~60天和第1~60天,高丹草组DMI显著降低(P<0.05)。2)与对照组相比,第30天,高丹草组血清尿素氮(UN)含量显著提高(P<0.05),血清总胆红素(TBIL)含量极显著提高(P<0.01);第60天,高丹草组血清白蛋白(ALB)含量和谷丙转氨酶(ALT)活性显著提高(P<0.05),血清UN和TBIL含量极显著提高(P<0.01)。3)2组粪便微生物物种数和群落多样性无显著差异(P>0.05)。与对照组相比,在门水平上,高丹草组粪便厚壁菌门相对丰度显著降低(P<0.05),粪便髌骨菌门相对丰度显著提高(P<0.05);在属水平上,高丹草组粪便瘤胃球菌科UCG-005和未分类瘤胃球菌科相对丰度显著降低(P<0.05)。4)与对照组相比,高丹草组每千克增重饲料成本降低0.97元(P<0.05)。综上所述,鲜饲高丹草替代55%玉米青贮饲喂西门塔尔公牛可以显著降低其DMI和每千克增重饲料成本,并降低F/G,同时促进机体蛋白质代谢,提高养殖经济效益。

施用有机肥对土壤理化性状及高丹草产量的影响

为减少化肥施用量,探寻有机肥对土壤的改良作用和对高丹草产量的影响,以化肥、普通有机肥、有机无机混合肥为材料,开展高丹草的肥效试验。结果表明,综合配施有机肥或有机无机混合肥可提高土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾和碱解氮含量,改良土壤理化环境,提高土壤肥力并增加高丹草产量,适合推广有机无机混合肥施肥模式。

刈割高度对美国高丹草生长动态及产量的影响研究

为了解不同刈割高度对高丹草生长动态及产量的影响,达到合理利用的效果,本研究设刈割高度分别为5、10、15、20和25 cm 5个处理,并进行了比较试验。结果表明,高丹草茎孽数、株高和叶面积指数随着刈割高度的增加而增加;高丹草叶龄、再生速度随着刈割高度的增加而下降;刈割高度为20 cm的处理,高丹草的各项指标表现较为均衡,有益于高丹草收获总鲜草的提高,产量最高为74.19 t/hm^(2),刈割高度25 cm收获的总鲜草产量最少,为55.86 t/hm^(2),两者相差18.33 t/hm^(2)。

高丹草/黄芪间作对高丹草根际土壤微生物多样性的影响

为探究高丹草/黄芪间作对高丹草根际土壤微生物多样性的影响,以高丹草单作为对照(S),设置3种高丹草与黄芪的间作模式(2∶1,2∶2,4∶2),通过测定高丹草农艺性状以及采用Illumina PE250高通量测序,分析高丹草/黄芪间作对高丹草生物性状和高丹草根际土壤微生物多样性的影响,结果表明,不同时期不同高丹草间作模式下高丹草株高、茎粗、单株鲜重和单株干重等生物性状总体上高于高丹草单作模式,且就平均而言高丹草/黄芪2∶1的间作模式效果最好。采用Illumina PE250高通量测序技术对高丹草根际土壤细菌16S rDNA和真菌ITS rDNA进行测定,结果表明,通过对4个样品土壤细菌16S测序共得到优化序列172643条,碱基对数范围为13515561~22878067 bp,平均序列长度分布范围为415.62~417.42 bp。高丹草/黄芪间作使高丹草根际微生物群落Chao 1指数和Ace指数均显著大于单作模式(P<0.05),高丹草根际土壤的优势菌种(相对丰度大于10%)分别为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门,3种不同间作模式土壤变形菌门的相对丰度高于高丹草单作土壤,而酸杆菌门的相对丰度低于高丹草单作土壤。不同高丹草间作模式下,土壤的微生物群落组成发生了变化,说明高丹草/黄芪间作模式可以改善高丹草根际土壤细菌和真菌微生物丰度和多样性,为推广应用高丹草多样性种植方式提供一定的理论依据。

喷施羧甲基纤维素铵对土壤水热效应及饲用苏丹草根系和产量的影响

【目的】研究喷施羧甲基纤维素铵(CMC-NH_(4))对土壤含水量和温度及苏丹草根系和产量的影响,为解决宁夏引黄灌区热量紧缺问题、保障后茬作物稳产增产提供技术支撑。【方法】在宁夏引黄灌区,以小麦收获后复种的苏丹草为材料,采用大田试验,设置喷施0 kg/hm^(2)(CK)、50 kg/hm^(2)(T1)、100 kg/hm^(2)(T2)、200 kg/hm^(2)(T3)和300 kg/hm^(2)(T4) CMC-NH_(4) 5个处理,研究喷施CMC-NH_(4)对土壤含水量和温度,以及苏丹草根系特征、株高和干草产量的影响,并分析了CMC-NH_(4)喷施量与土壤含水量、温度及苏丹草生长指标和产量间的相关性。【结果】喷施CMC-NH_(4)处理土壤含水量较对照显著提高2.82%~29.19%(P<0.05),且随着CMC-NH_(4)喷施量的增加而增大。喷施CMC-NH_(4)处理土壤温度较对照显著提高5.14%~31.82%,且随着CMC-NH_(4)喷施量的增加而增大。在0~30 cm土层,与对照相比,喷施CMC-NH_(4)处理苏丹草的根长、根直径、根表面积和根体积分别显著提高16.35%~65.52%,7.69%~30.77%,42.40%~93.85%和120.76%~229.90%;0~10 cm土层苏丹草根长、根直径、根表面积和根体积占0~30 cm土层的比例均最高,根长、根直径、根表面积和根体积分别较对照提高了21.21%~74.76%,9.68%~58.06%,61.95%~136.13%和122.60%~273.18%。与对照相比,喷施CMC-NH_4处理苏丹草0~1.0 mm径级根长、根表面积和根体积显著提高,其中以0.6~1.0 mm径级根系增加幅度较大。喷施CMC-NH_4处理苏丹草株高和干草产量较对照分别显著增加了9.34%~22.52%和55.50%~110.55%。相关性分析结果表明,CMC-NH_(4)喷施量与土壤含水量、温度及苏丹草的根直径、体积和干草产量呈极显著正相关,与根长和根表面积呈显著正相关。【结论】在宁夏引黄灌区农田喷施CMC-NH_(4)能够改善土壤水温状况,促进苏丹草根系生长,提高干草产量,当CMC-NH_(4)喷施量为200 kg/hm^(2)时效果最佳。

添加屎肠球菌对4种饲料原料发酵效果的影响

本试验旨在探究微贮过程中添加屎肠球菌对玉米秸秆、棉花秸秆、高丹草和芦苇发酵品质的影响,为4种饲料资源的开发和利用提供技术支持。试验以玉米秸秆、棉花秸秆、高丹草和芦苇为原料,每种原料分别设原料组、对照组和试验组,每组6个重复,测定4种原料发酵前后的营养成分及发酵后的感官评分和发酵指标。结果表明添加屎肠球菌发酵液使棉花秸秆和高丹草感官评定从2级尚好提高至1级优等。从常规养分来看,添加屎肠球菌发酵液显著降低了芦苇的干物质和可溶性糖含量(P<0.05);显著降低了高丹草的中性洗涤纤维含量(P<0.05)。添加屎肠球菌发酵液后,除棉花秸秆粗蛋白含量降低,其余3种饲料的粗蛋白含量均提高,但差异不显著(P>0.05)。从发酵指标分析,添加屎肠球菌发酵液后,芦苇的pH值和NH3-N含量显著降低(P<0.05),棉花秸秆中NH3-N含量显著降低(P<0.05),4种饲料乳酸含量均显著升高(P<0.05),棉花秸秆的乙酸含量显著降低(P<0.05)。综上所述,添加屎肠球菌发酵液提高了玉米秸秆、芦苇和高丹草的发酵品质,提高了棉花秸秆和高丹草的感官评定分值,但对棉花秸秆发酵品质改善效果不显著。

高粱—苏丹草杂交种研究与利用前景

高粱、苏丹草杂种优势非常明显 ,杂交种产量高、品质好、抗逆性强、具有较好的适应性 ,在畜牧、水产养殖业及资源利用与环境保护上有着广阔的开发利用前景 ,大力发展高梁 -苏丹草杂交种生产顺应经济发展大趋势 ,对 2 1世纪我国农业的可持续发展具有深远的意义。

蒙农青饲2号高丹草选育

从高粱雄不育系A4×白壳苏丹草杂种F2代分离群体中开始选择优秀单株,通过4次单株选择、1次混合选择及品比、区域与和生产试验,历经9个世代育成蒙农青饲2号高丹草。该品种根系发达,株高350cm,生育期134d,绿杆成熟,分蘖多,再生性强,每年刈割利用3次,鲜草产量132000kg/hm2,种子产量5600kg/hm2;茎叶柔嫩、多汁,茎叶比3.01,拔节期粗蛋白质含量11.70%,开花期的粗蛋白质含量9.32%、粗脂肪3.48%、粗纤维37.57%、粗灰分5.68%、无氮浸出物42.12%,糖锤度3.89%,富含17种氨基酸,CN-含量低,营养价值高,适口性好,可青饲、青贮或晒制干草;植株抗逆能力强,生态适应性广,适宜在有效积温≥2400℃的地区推广种植。

高粱、苏丹草及高粱-苏丹草杂交种产量和饲用品质的比较

在大田条件下,比较研究了高粱-苏丹草杂交种(皖草2号、京科草1号)与高粱、苏丹草的生物产量和饲用品质。结果表明,与高粱和苏丹草相比,高粱-苏丹草杂交种的生物产量高,其中,皖草2号的鲜、干物质产量比苏丹草722选分别高83.8%和121.9%,京科草1号的鲜、干物质产量比722选分别高98.6%和139.9%;杂交种的粗蛋白、粗脂肪含量高,无氮浸出物含量低;粗蛋白、粗脂肪和粗纤维的产量及总能量均最高,高粱次之,苏丹草最低,杂交种饲用品质的改善主要是粗蛋白和粗脂肪的显著提高;从物质分配和能量形成的角度分析,茎秆和叶鞘是鲜物质产量的主要组成部分,而在干物质产量和能量的形成过程中,茎秆、叶鞘和叶片具有同等重要的作用。

蒙农3号高丹草选育

从高粱雄不育系A3×黑壳苏丹草杂种F2代分离群体中开始选择优秀单株,通过4次单株选择、1次混合选择及品比、区域与生产试验,历经8个世代育成蒙农3号高丹草。该品种根系发达,茎基部节间短缩粗壮,株高约380cm,生育期141d,种子活秆成熟,分蘖多,再生性强,每年可刈割利用3次,鲜草产量和种子产量分别为13.30万kg/hm2和0.58万kg/hm2;茎叶柔嫩,茎叶比2.81,拔节期粗蛋白质含量13.77%,开花期粗蛋白质含量11.12%、粗脂肪4.07%、粗纤维36.11%、粗灰分5.36%、无氮浸出物41.67%,糖锤度3.86%,富含17种氨基酸,CN-含量低,适口性好,可青饲、青贮或晒制干草;植株抗倒伏,田间未发生病虫危害症状,适应性广,适宜在有效积温≥2400℃的地区推广种植。

高粱与苏丹草杂种优势利用的研究

高粱与苏丹草杂种优势明显 ,F1 单株生物产量性状高于双亲平均值 ,甚至超过或接近高亲。影响高粱 苏丹草杂交种单株茎叶鲜重的主要因素是主茎粗、叶长 ;决定单位面积鲜草产量的主要是密度、叶长和单株茎叶鲜重。多年随机区组试验结果表明 ,杂交种单位面积鲜草产量显著超过苏丹草 ,并以 30万株 hm2 为最适种植密度。杂交种营养品质与苏丹草相近 ,氰化物含量低 ,在孕穗后期含糖量达到最大值为 1 0 0 % (Bx)。

42份高粱与苏丹草及其2个杂交种DNA指纹图谱的构建

选用100个RAPD引物和95对SSR引物进行PCR扩增,旨在构建42份高粱和苏丹草品种资源及2份国审品种高粱-苏丹草杂交种的DNA指纹图谱。结果表明,从100个RAPD引物中筛选到9个多态性高、重复性好的引物,多态性条带比率为64.06%,利用4个核心RAPD引物可以为每份品种构建1张特定的数字指纹,并通过其中1个引物F-01构建了1张能鉴别2个杂交种的RAPD指纹图谱,不过该图谱不能区别皖草3号与其父本Sa。从95对SSR引物中筛选出多态性丰富的引物73对,多态性条带比率为86.06%,通过3对核心SSR引物就可以构建42份高粱和苏丹草的SSR数字指纹,同时利用其中1对SSR引物txp18,寻找到2个杂交种的互补带,从而构建了2个高粱-苏丹草杂交种的SSR指纹图谱,这张SSR指纹图谱不仅能鉴别皖草2号和3号,还可以把杂交种与其亲本区别开来。

苏丹草与高粱的判别分析和聚类分析

为探讨苏丹草和高粱的遗传亲缘关系,调查了苏丹草和高粱及其近缘植物共48个品种的54个生物学性状。判别分析结果表明,240个试验个体均100%被正确回判到原始群体中,每份品种个体选择有效。48个品种在所有数量性状上的差异是明显的,达到极显著水平,说明这些性状指标用于判别和聚类分析是合理的。聚类分析表明:当以欧氏距离为17.46作为分类标准时,参试的48个品种被明显划分成两大类即玉蜀黍属(39、40号品种)和高粱属(其余46份品种);当欧氏距离为9.86时,48个品种被划分成4类,即高粱和苏丹草、高粱近缘种、墨西哥玉米和玉米。即使以欧氏距离8.91作为分类标准,苏丹草与高粱仍不能完全分开。因此,建议将苏丹草分类为双色高粱种苏丹草亚种。