藜麦遗传改良现状与发展方向

藜麦育种研究是以改良和优化藜麦的品种,实现产量、品质和抗逆性的提高为目标,通过深入研究藜麦的遗传背景和基础,了解藜麦的遗传多样性,建立丰富的遗传资源库,为未来的育种工作提供更多的遗传材料。传统育种方法结合现代分子标记辅助选择和基因组选择技术等手段可以加速藜麦的遗传改良进程,转基因技术也为提高藜麦的抗病虫能力提供了新途径。然而,藜麦育种仍面临一些挑战,包括遗传改良速度较慢、抗病和抗虫育种仍面临挑战,以及品质改良有待提高。因此,加强研究合作、拓宽遗传资源来源、加强品种改良和开发适应性更强的品种等是未来藜麦育种研究的重点和方向。通过科研创新和广泛合作,藜麦育种的发展将会不断推进,为解决全球粮食安全和可持续发展作出贡献。

缺钾胁迫下谷子转录组分析及相关基因挖掘

钾是作物生长不可缺少的元素,挖掘提高作物钾吸收能力的基因,增强作物对缺钾的耐受性具有重要的意义。以‘冀谷45’为供试材料,幼苗长至6叶期时进行缺钾胁迫7 d,通过农艺指标及转录组分析挖掘缺钾胁迫的相关基因。结果表明,缺钾胁迫影响谷子的生长发育,株高、叶宽、叶长、茎粗、苗期地上部干重及叶绿素含量低于CK,而根长、根表面积显著增加。转录组分析显示,缺钾胁迫后217个基因表达上调,38个基因表达下调。GO功能富集发现,差异表达基因主要富集于核糖体的结构成分、有机氮化合物代谢过程、蛋白质代谢过程、细胞蛋白质代谢过程、无膜细胞器等类别。KEGG功能富集结果表明,差异表达基因主要富集于核糖体、植物激素信号转导、谷胱甘肽代谢等19个通路。进而筛选出35个与激素表达显著相关的基因,19个氧化应激相关差异表达基因,10个转录因子家族及11个与转导信号相关的基因,1个与氨基酸及核苷酸的糖代谢相关的基因。候选基因Seita.9G193900属于CYP45084A亚家族,调控S型木质素合成的关键酶;Seita.5G365500属于WRKY家族,调控抗病响应基因PAD3等基因的表达;Seita.3G216900是RNA聚合酶Ⅱ转录亚基37E相关介质——HSPA1s辅助蛋白;Seita.4G286000为几丁内质内切酶基因CHIB,调控糖的合成与酵解。以上结果初步揭示了谷子缺钾胁迫相关基因的转录调控,为谷子耐缺钾相关基因的克隆与功能验证奠定基础。

谷子秸秆水浸提液对5种作物种子萌发及幼苗生长的化感效应分析

从化感作用角度筛选适宜与谷子[Setaria italica(L.) Beauv.]进行间套轮作的农作物,为建立合理的谷子间套轮作体系提供参考依据。采用水提法制备谷子根、茎、叶浸提液,每种浸提液设4个浓度梯度(5、20、40、100 mg·mL^(-1)),以蒸馏水为对照(CK),研究谷子植株三部位浸提液对受体作物绿豆[Vigna radiate(L.)Wilczek]、红豆[Vigna angularis(Willd.) Ohwi et Ohashi]、玉米(Zea mays L.)、小麦(Triticum aestivum L.)和谷子种子萌发、幼苗生长的影响。结果表明,谷子根、茎、叶浸提液对受体作物种子发芽率和幼苗生长均有抑制作用,叶部浸提液抑制作用最强,根部浸提液的抑制作用最弱。随着浸提液浓度增加,其对受体种子的发芽率和幼苗鲜重、根长、芽长抑制作用加重。整体上看,谷子秸秆浸提液对5种作物种子萌发的抑制作用由小到大排序为绿豆<红豆<小麦<谷子<玉米。综合来看,绿豆更适宜与谷子进行间作、套作和轮作。

张家口市谷子品种区域适应性鉴定试验

为了筛选出适合张家口市种植的高质量谷子品种,以大同29为对照,对20个参试品种进行农艺性状、抗逆性、产量分析。结果表明,各品种在张家口地区均可正常成熟,抗病抗逆性较强,张杂谷27号、张杂谷29号、赤金谷31、汾杂184、豫谷51和中杂谷90适应性强,产量显著高于对照品种大同29,适合在张家口地区推广种植。

国家谷子糜子产业体系信息平台建设实践与思考

针对谷子糜子产业信息缺乏的问题,依托国家谷子糜子产业技术体系建设国家谷子糜子产业信息平台,探索了非政府机构和非统计机构(农业科研机构)对小作物基础数据进行采集、统计和分析。通过对谷子糜子产业信息平台建设过程的回顾与总结,为今后做好产业信息工作提出了几点思考与建议。

谷子SiPRR73基因在不同光温组合条件下的可变剪切分析

【目的】通过系统的可变剪切分析揭示SiPRR73参与谷子光温互作调控的可能机制。【方法】利用RT-PCR技术从“延谷11号”克隆生物钟基因SiPRR73,克隆低温(15℃)条件、自然条件、4个光温组合条件下的SiPRR73基因序列进行可变剪切分析。【结果】扩增片段经克隆、测序以及序列拼接后得到2928 bp的cDNA序列,包含2283 bp的CDS区域,编码760个氨基酸。可变剪切分析表明只有低温(15℃)和低温长日照(22℃、15 h光/9 h暗)条件下检测到的SiPRR73-1和SiPRR73-3剪切体具有完整的编码区,因而具有完整的REC和CCT结构域;自然条件和低温短日照(22℃、9 h光/15 h暗)条件检测到的SiPRR73-2、SiPRR73-4剪切体均缺失CCT结构域;高温(27℃)条件无论长日照还是短日照SiPRR73均形成缺失REC和CCT结构域的SiPRR73-5、SiPRR73-6两种剪切体。【结论】SiPRR73基因通过可变剪接的方式参与谷子的光温互作调节。

烟剂对大棚藜麦菜光合作用和叶绿素含量的影响

在藜麦菜的温室大棚种植中,用12%百菌清烟剂与12%速克灵烟剂防治病害较为常用。为了研究这两种烟剂对藜麦菜的叶绿素含量和光合作用的影响,施用烟剂后第3天和第5天分别进行藜麦菜叶片叶绿素含量和光合速率的检测。结果显示,施用烟剂可以提高藜麦叶绿素的含量,提高光合速率,进而提高生产率。

干旱胁迫对不同品系藜麦苗期生长特性的影响

为了给干旱地区的藜麦品种选择提供理论支持和技术指导,分析研究了不同浓度聚乙二醇(PEG-6000)对藜麦苗期生长特性的影响。结果表明,不同品系的藜麦在干旱胁迫下的生长和生理响应存在差异,随着干旱胁迫的增强,藜麦的株高、叶面积和生物量呈下降趋势;不同品系藜麦对干旱胁迫的响应差异表明了它们的抗旱特性的不同,黑色和红色品系的藜麦在一定胁迫程度下表现出较好的适应性和较高的抗旱能力,而灰色和白色品系的藜麦对干旱胁迫的敏感性相对较高。因此,在干旱地区进行藜麦种植时,选择具有较强抗旱能力的黑色和红色品系会更加适宜。

PEG胁迫对4种颜色藜麦种子萌发的影响

通过对不同聚乙二醇(PEG-6000)浓度下藜麦品种种子萌发及生长特性的深入研究,旨在为干旱地区的藜麦品种选择提供理论支持和技术指导。研究结果表明,在干旱胁迫下,不同颜色藜麦种子的发芽率和发芽势表现为灰色品种>白色品种>黑色品种>红色品种。红色藜麦种子在不同浓度的PEG-6000溶液处理下,其发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数均呈现一定程度的增加,特别是在PEG-6000浓度为9%时,红色藜麦种子的发芽性能达到最大值。此外,各色藜麦种子的胚根长度和鲜重也在这个浓度下达到最大值。然而,当PEG-6000的浓度增至12%时,对胚根长度和鲜重的抑制效应变得显著,且其数值降至最低水平。在低浓度范围(3%~9%)的PEG-6000溶液中,4种颜色的藜麦品种均表现出一定的耐旱能力,其中红色品种的耐旱性表现最出色。综上所述,通过对干旱条件下藜麦种子的萌发及生长特性进行细致研究,有望为干旱地区藜麦品种的选育与种植提供有益的科学依据和实际应用价值。

不同剂量^(60)Co-γ射线辐照藜麦种子的效应研究

为了研究^(60)Co-γ射线辐照在藜麦育种中的应用,探讨^(60)Co-γ射线辐射诱变藜麦的适宜剂量,本研究利用4种剂量^(60)Co-γ辐射4个不同藜麦品种,对辐射后的种子进行室内发芽试验和田间种植试验,并对M1代的生育过程、畸变率、突变率进行了调查和分析。结果表明,经过150~450 Gy的辐照剂量处理后,藜麦的形态特征和生长表现出显著变化;发芽率呈先上升后下降的趋势,150 Gy剂量可促进种胚活力,250 Gy以上剂量显著降低发芽率;辐射导致出苗延迟,高剂量下甚至无法正常出苗,出苗率也显著降低,表明辐射对幼苗生长产生负面影响;成株率随辐射剂量增加而下降,幼苗自然枯死增多,说明辐射对发芽种子胚芽的继续发育抑制显著;辐射导致遗传变异,包括早熟、矮化、穗颜色等方面,突变频率随剂量增加而增加。综上可知,藜麦的生长、发芽、出苗、成株等受到辐射剂量影响,适度辐射可促进发芽,但高剂量对生长和遗传特性产生负面效应。本研究对于辐射育种的可行性和作物改良意义重大,但需深入研究其机制和应用潜力。

华北夏谷区2001—2015年谷子育种变化

【目的】对华北夏谷区近15年谷子区域试验数据进行分析,探讨谷子育种变化趋势,为谷子品种改良提供参考。【方法】利用2001—2015年华北夏谷区参试品种的主要农艺性状数据,研究其变化规律;以通过鉴定的51个育成品种为材料进行分析,并与15年间华北地区谷子生长季6—9月份气候因素进行相关分析,梳理通过鉴定的51个品种的类型。【结果】2001—2015年华北夏谷区区域试验参试品种各农艺性状在年度间变异较大,随着年份的推移,产量、生育期、株高、穗长、单穗重和穗粒重持续增加,千粒重基本不变,公顷穗数略有下降。51个通过鉴定品种的整体变化趋势与所有参试品种的变化趋势基本一致。51个通过鉴定品种间产量、生育期、株高、穗长、千粒重和公顷穗数差异极显著,单穗重、穗粒重和出谷率差异不显著。华北夏谷区谷子生育期气候趋向于暖湿的变化趋势。通过鉴定的品种产量和生育期、单穗重、穗粒重呈极显著正相关,与最低温、降水量呈极显著负相关。最低温、最高温、降水量、生育期、穗粒重、出谷率决定谷子产量85.17%的变异。对产量贡献较大且为负效应的是最低温,为正效应的是最高温。近几年谷子育种水平有所提高,品种类型较丰富多样,抗除草剂品种和优质米类型逐渐增多,反映了轻简栽培和优质是目前的主要育种方向。但是以冀谷19、豫谷1、冀谷25等3个主干品种为亲本来源的品种数为26个,占杂交选育品种的57.8%,育成品种亲本范围相对较窄的问题越来越严重。【结论】2001—2015年华北夏谷区区域试验育成品种产量有所提高,品种类型较丰富多样,育种水平取得一定的进步。然而,造成产量显著差异的原因主要取决于气候因素,而且品种培育的亲本选择狭窄可能是育种突破的关键瓶颈。在今后的育种过程中,要从亲本创制和选择着手,丰富亲本类型;提高品种穗粒重和出谷率,以适应气候变化,提高夏谷产量。

夏播饲用谷子农艺性状与品质评价

研究旨在为饲用谷子育种提供优质种质资源,为高品质饲草生产奠定理论依据,对日粮饲料配比有一定的指导意义。通过研究河北省17份夏播饲用谷子品种(系)鲜草产量、干草产量、茎叶比等农艺性状,测定灌浆初期其粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF),采用豆科与禾本科等级划分标准、饲料相对值(RFV)和饲料分级指数(GI)3种评价指标对17份饲用谷子进行了品质评价和等级划分。结果表明:1)S2014794、S20151375和S2014742的鲜草产量和干草产量均较高(最高分别达37.26和18.92t·hm^(-2)),可用作高产饲用谷子品种资源;而虎的尾2、郑10和Z281的籽粒产量较高,并且其灌浆初期与成熟期鲜草和干草产量也属于中上等水平,因此可用作高产粮饲兼用谷子品系资源;茎叶比随着生育期的推进而升高,成熟期>灌浆期>抽穗期,S2014907、S20151375、K2908和K1955茎叶比较低,可作为叶量丰富型品种资源;衡HN201026和虎的尾2可作为高杆型品种资源。2)S2014907、S2014742的CP含量分别为11.81%,11.63%,极显著(P<0.01)高于其他品种;郑10和金绿谷的NDF分别为39.95%和40.06%,极显著(P<0.01)低于其他品种;饲草4号的ADF为14.73%,极显著(P<0.01)低于其他品种。不同的饲草评定方法对饲草等级划分结果不同,但总体趋势一致,采用豆科与禾本科等级划分标准,饲用谷子的品质为中上等水平,是较好的饲草品种。利用GI划分的饲草等级比利用RFV划分的等级普遍降一级,综合3个等级划分,郑10、K3970、金绿谷、饲草4号、K359、K2908、YC264、冀草谷1号饲用价值比较好,可作为高营养价值品种资源。

东北春谷区近年来谷子育成品种的评价

【目的】通过对11年来东北春谷区育成的谷子品种产量、农艺性状进行相关分析,为东北春谷区谷子新品种选育、推广、资源利用和育种方向提供理论指导。【方法】基于2005—2015年国家谷子品种区域试验东北春谷区生育期、株高、单穗重、穗粒重、出谷率、千粒重、产量等农艺性状数据,结合东北春谷区生态区域类型特点,研究参试品种的农艺性状变化规律,对参试品种及通过鉴定品种的产量、主要农艺性状用DPS软件进行比较与分析。【结果】2005—2015年参试品种共有60个,按照全国农业技术推广中心的谷子品种鉴定标准,11年间通过鉴定的品种18个。参加区试的品种和通过鉴定品种的农艺性状平均值在年度间存在一定的变异,受气候条件因素影响较大,2010年通过鉴定的品种的产量较2005年增产4.6%,2015年通过鉴定的品种产量分别较2005年和2010年的品种增产12.62%和7.66%,总体来看育成品种表现出产量逐步增加的趋势。育成品种的产量增产幅度因品种类型不同而有一定的差异,单就产量而言,11年间九谷23、九谷14和龙谷31增产幅度超过10%,是增产幅度较大的品种。通过对18个鉴定品种农艺性状与产量进行相关和多元逐步回归分析表明,产量与单穗重、穗粒重呈极显著正相关;生育期、株高、单穗重、出谷率、千粒重和公顷穗数决定了产量90.98%的变异。过去11年东北春谷区利用夏谷血缘育成的品种九谷23,表现较突出,且株高约115 cm,株高显著低于其他品种,代表着东北春谷区育种的整体方向。【结论】东北春谷区谷子品种的选育取得了一定的进步,2005—2015年参试品种及通过鉴定品种的产量有逐年增加的趋势。单穗重和穗粒重对产量影响最大,同时农艺性状受品种特性、气候、栽培条件等多种因素影响,因此,育种中应在注重单穗重和穗粒重的同时,兼顾株高、生育期、抗性等其他因素对产量的影响,特别是应该降低株高和缩短穗颈长,使新培育的品种适应机械化轻简栽培,并继续加大抗除草剂品种和优质品种的培育,满足中国种植业结构调整和人们膳食结构改善对轻简栽培和优质品种的追求。

谷子简化栽培增产的生理机制研究

以自育的抗拿捕净谷子新品种冀谷25抗系528-4及其不抗拿捕净同型姊妹系528-5为试验材料。通过测定简化栽培谷子—冀谷25化学处理、撮留苗及正常管理的全生育过程中的各器官的干物质、产量和除草效果,揭示简化栽培不仅能够化学间苗、化学除草,而且有一定增产作用的生理机制。试验结果表明:简化栽培除草效果可达到95%,同时比对照增产8.73%。其增产的生理机制在于:简化栽培处理提早间苗、除草,减少了杂草和多余谷苗的养分和空间竞争,起到了壮苗的作用;简化栽培的生物产量在拔节至抽穗、开花和灌浆至成熟两个关键阶段积累量高于对照,且增长快;简化栽培处理从苗期到拔节根系发育较好,为营养生长和生殖生长的较好发育奠定了良好基础。进入抽穗开花期后,茎秆生长达到峰值,停止伸长,其后下降较快,说明进入生殖生长期后简化栽培的处理物质转化比对照和撮留苗的处理多、快。简化栽培的叶面积在抽穗开花期达到最大后有一个较长的稳定期来进行高光效的光合作用,光合产物转入籽粒较多。在籽粒形成的高峰期灌浆至腊熟期,干物质积累量大,积累速度快,因此穗结实率较高。

中国富硒谷子产业现状及发展方向

为明确中国富硒地区、谷子主产区以及富硒谷子产品的现状,采用数据统计、文献资料、网络资源、专家访谈、实地调研等方式取得数据资料,对中国富硒地区、谷子主产区、富硒谷子产品等资料进行整理、分析,筛选出适合不同区域生产的富硒谷子品种,指出了富硒谷子产业的发展方向,为提高中国富硒谷子产业化水平提供借鉴。

覆膜对夏播谷子生长发育与产量的影响机制及其相关性分析

为了探索地膜覆盖技术对谷子生长发育及产量的影响,明确地膜增产机理,为夏谷区节水栽培提供技术支持。试验于2015年在石家庄栾城郄马试验站进行,采用裂区试验设计,主区为覆膜方式(不覆膜和覆膜),副区为品种(冀谷19、冀谷36和冀谷38),测定了不同处理谷子抽穗期植株形态特征、旗叶SPAD值、旗叶净光合速率、产量及其构成,并对各指标进行了相关性分析。结果表明:覆膜与不覆膜相比,谷子顶三叶叶面积增加了12.83~26.36 cm2,叶绿素SPAD值增加了8.2%~17.1%,净光合速率增加了34.9%~44.5%,产量增加7.3%~10.8%。各品种间产量表现为冀谷36显著高于冀谷19和冀谷38,覆膜显著提高了谷子产量,以冀谷38提高得最多。与产量显著正相关的是倒二叶叶面积、旗叶净光合速率、顶三叶叶面积和;倒一叶(旗叶)叶面积与单穗粒重及穗长显著正相关。因此,覆膜技术通过提高抽穗期顶部叶片特别是旗叶的生长及生理状况,进而影响穗部的发育,最终影响谷子产量。

不同光温条件谷子光温互作模式研究及SiCCT基因表达分析

光周期和温度是影响作物生长发育、生态适应性和产量的2个重要环境因素,揭示光温互作对作物生长发育的效应及其分子机制对育种实践和理论研究具有重要意义。本研究设置长日照高温、长日照低温、短日照高温、短日照低温4个光温处理,调查‘黄毛谷’抽穗期、株高、叶片数和穗长。结果表明,光周期对谷子的发育起关键作用,温度的改变不影响长日照比短日照延迟谷子生殖生长的效应,温度的作用随光周期的不同而异,短日照条件下,高温缩短谷子营养生长期而低温延长营养生长期,长日照条件下则相反;对谷子生殖生长的促进作用是短日照高温>短日照低温>长日照低温>长日照高温。利用RT-PCR技术从‘黄毛谷’叶片克隆了一个CCT结构域基因(SiCCT),该基因编码286个氨基酸,属于CMF亚家族成员,基于CCT域基因氨基酸序列的系统进化分析,谷子与高粱、玉米亲缘关系较近。实时荧光定量PCR分析发现,SiCCT基因在‘黄毛谷’叶片中高表达,其次为幼穗和叶鞘;长日照、短日照处理SiCCT基因均表现24 h昼夜节律性特点,短日照七叶期表达水平最高,八叶期(抽穗)及穗后表达迅速降低,长日照七叶至十叶期‘黄毛谷’处于营养生长期,SiCCT基因维持较高表达水平;无论高温低温,长日照条件下SiCCT基因在各叶期表达量整体高于短日照处理,长日照条件下低温处理SiCCT基因的相对表达量明显低于高温处理,SiCCT基因的总体表达量与‘黄毛谷’营养生长期存在正相关。总之SiCCT基因受光周期调控,同时也受温度调控,因而推测SiCCT基因参与了光周期途径和感温性途径,并通过二者互作调控谷子营养生长和生殖生长的全过程。

谷子目标性状基因库育种技术体系的构建及其应用

谷子目标性状基因库育种法是河北省农林科学院谷子所为加强育种工作主动性和目的性提出的一种新型常规育种方法,它成功地将种质创新和新品种选育结合在一起,在对亲本材料进行分类的基础上,以不育材料作工具,构建多个混合群体-目标性状基因库,利用各基因库内基因的累加效应开展超亲育种,进行种质创新;利用基因库间基因的重组、互作效应及基因突变进行组合育种、改良育种,将各基因库创新的优良性状组合到一起,选育综合性状优良的新品种。河北省农林科学院谷子研究所用该法已创新出系列早熟、超早熟新材料,并利用这些材料培育出了多个综合性状优良的新品种,在国家谷子品种区域试验和品种比较试验中表现突出。培育出4份超早熟谷子新品种,在河北省坝上地区正常成熟,其中超早熟1号还具有甜秆、多穗、秸秆粗蛋白含量高的特点,超早熟2号小米富铁、粗脂肪、粗蛋白含量高。

44%谷友WP对谷田杂草的防除及其对谷子产量的影响

为了解决44%谷友WP在推广中的药效不佳或药害问题,采用4因素4水平和3因素2水平的正交试验和新复极差法统计分析,针对施药剂量、喷灌水量、整地质量、土壤墒情等影响因素进行44%谷友(单嘧.扑灭)WP防控杂草及其对谷子产量影响的比较试验。结果表明:7个试验因素对44%谷友WP防控杂草效果均具有重要的影响,其中,施药剂量、灌溉水量、整地质量、土壤墒情是影响谷子产量的最重要因素。根据谷子产量和经济效益,确定了44%谷友WP经济、安全、高效防控谷田杂草技术的最优方案:44%谷友WP的剂量为1800g/hm^2,在播种后出苗前进行土壤处理;耕耙地要坚实;土壤含水量要达到15%;药后不进行喷灌;在45天高药效持续期内能有效控制谷田杂草,尤其是双子叶杂草。

两个谷子新不育系几个性状的配合力评价和遗传力分析

以谷10A和谷11A作为不育材料,以来自不同生态区的谷子品种作为恢复材料,采用不完全双列杂交方法分析了这两个新谷子不育系和不同生态区恢复系的配合力和遗传力,为选育不育系和选配强优组合提供依据。结果表明:①不育系谷10A的一般配合力较高,恢复系中一般配合力较高的有K1011、日朝谷、晋谷21、冀谷26、大同28、冀谷24。谷10A与锦谷14、大同28组合的特殊配合力较高;不育系谷11A的一般配合力虽然不高,但是其与日朝谷、冀谷26、K1011组合的特殊配合力较高。②遗传力分析表明:株高、产量、千粒重、穗长这些性状的遗传力在F1群体中较高,受环境影响较小,对这些性状进行选择是有效的;单穗重、穗直径、穗粒重、千粒重、产量的狭义遗传力较低,说明显性效应和上位性效应在F1群体中对这些性状有很大影响;而株高和穗长这两个性状在F1群体中主要是基因累加效应贡献大。