张家口市坝上地区谷子恢复系的选育研究

张杂谷适应性广、品质优、产量高,但能在坝上地区种植的杂交谷品种很有限。为了选育更多适合坝上地区种植的杂交谷子品种,本文以‘张杂谷6号’为对照品种,以谷子不育系A2和30份新选育的恢复系为材料,采用完全随机区组试验设计,调查杂交后代的农艺性状(出苗期、抽穗期、株高、穗长、穗粒重、千粒重、出谷率、单穗重及产量),并进行相关性分析和主成分分析。结果表明:30份参试材料杂交种农艺性状变异系数为2.81～18.22,其中千粒重变异系数最小,为2.81%,产量和穗粒重的变异系数最大,均为18.77%。主成分分析表明,主成分1和主成分2累计贡献率为89.2%,表述了谷子性状的大部分信息,说明可以用这两个主成分来筛选适合坝上种植的杂交种。通过综合评价,共筛选出22份优于‘张杂谷6号’的恢复系材料。

杂交谷子重组自交系群体农艺性状分析

研究谷子主要农艺性状的遗传变异,揭示影响谷子单株穗粒重的主要因素,筛选综合性状优良的株系,为高产杂交谷子品种的选育提供理论基础和推荐材料。以张杂谷3号(不育系A 2×冀张谷1号×SR 3522)分离构建的341个家系重组自交系(Recombinant inbred lins,RIL)群体为材料,对抽穗期、倒二叶长、倒二叶宽、株高、茎秆粗度、伸长节节数、成穂茎数、穗颈长度、穗长、穗粗、穗码数、码粒数、穗重、穗粒重、单株草重和千粒重等16个农艺性状进行了遗传变异、相关性分析、逐步回归、通径分析和聚类分析。结果表明,亲本成穗茎数、穂重和穗粒重存在极显著差异,RIL群体主要农艺性状变异丰富,分布频率近似正态分布,表现双向超亲分离。穗粒重与抽穗期、成穂茎数、单株草重和穂重均呈极显著正相关,与倒二叶长、茎秆粗度、伸长节节数和千粒重呈极显著负相关。多元回归分析的拟合度R2=0.920,表明本研究调查的性状基本上涵盖了影响穗粒重的主要性状;通径分析表明,千粒重、穂重、成穂茎数、穂粗、穂长、抽穗期、倒二叶宽、倒二叶长、穂颈长度、伸长节节数、码粒数、茎秆粗度、穂码数和株高是影响单株穗粒重的主要因素,其中抽穗期、成穂茎数、穂长、穂粗、穂重和千粒重对穗粒重的正向直接作用较大,而倒二叶长、倒二叶宽、株高、茎秆粗度、伸长节节数、穂颈长度、穂码数和码粒数通过对单株穗粒重的负向间接作用较大。在欧式距离为25.0处可将RIL群体划分为六类,第Ⅰ类群包括269份材料,该类群中生育期较长,产量较低;第Ⅱ类群包括60份材料,该类群产量水平较低;第Ⅲ类群包括8份材料,该类群产量最低;第Ⅳ类群包括2份材料,该类群产量属中等水平;第Ⅴ类群包括1份材料,该类群产量属上等水平;第Ⅵ类群包括1份材料,该类群产量属中上等水平。

极度干旱地区谷子杂交种节水种植试验

选育抗旱调节能力强、高水分生产效率及稳产高产的作物新品种是提高旱作农业区粮食生产的有效途径之一。从2009年开始至今,我们对谷子抗旱种质资源创新、抗旱节水杂交种选育、适宜栽培技术及示范推广等进行了较系统的研究。

224个谷子品种农艺性状聚类和相关性分析

对来自不同生态区224个谷子品种材料的农艺性状进行聚类和相关性分析。结果表明,27个农艺性状的变异范围为11.20%~110.70%,各农艺性状的变异程度由大到小依次为有效穗数、籽粒颜色、穗重、穗粒重、码粒数、单株草重、米色、穗型、茎秆粗度、籽粒形状、植株颜色、穗颈形状、穗码密度、穗粗、护颖颜色、刚毛长度、穗颈长度、穗长、刚毛颜色、花药颜色、倒二叶宽、抽穗期、千粒重、株高、伸长节节数、叶姿、倒二叶长。单株穗粒重与穗重、单株草重呈极显著正相关。用Ward离差平方和聚类分析发现,当欧式距离为19时,224个谷子品种可以分为六大类群,第Ⅰ类群(83份材料)生育期较短,属早熟类型,千粒重较大,穗较粗,但其他性状属于中等水平;第Ⅱ类群(64份材料)生育期相对较短,穗重、穗粒重在各类群中处于较高水平;第Ⅲ类群(41份材料)生育期最长,属晚熟类型,株高较高,分蘖较少,产量较低;第Ⅳ类群(25份材料)生育期较长,属中晚熟类型,株高较低,分蘖数较少,产量属中下等水平;第Ⅴ类群(1份材料)生育期较长,属中晚熟类型,刚毛较长,叶片较窄,株高较高,分蘖数较多,单株草重最大,千粒重和产量属中上等水平;第Ⅵ类群(5份材料)属早熟类型,刚毛长度长,倒二叶最短,株高最矮,分蘖数较多,产量属中下等水平。

不同肥料对谷子农艺性状及产量的影响

随着杂交谷子高产特性的凸显和栽培技术研究的不断深入,确立高产条件下的合理施肥方案具有重要现实意义。本研究设定不同类型肥料处理,研究不同施肥量对土壤养分、谷子农艺性状和产量的影响,以确定杂交谷子高产的合理施肥方案。以张杂谷5号为材料,采用田间小区试验,设置10个处理,测定杂交谷子农艺性状、产量与施肥处理之间的关系。结果表明,植物对氮、磷、钾养分的吸收率微生物肥料>腐殖酸>常规肥料。营养元素的收获指数在不同肥料处理间差异未达到显著水平(p>0.05)。在河北张家口地区不同施肥处理的茎蘖数、叶面积指数、株高、穗粒重、千粒重和产量均高于不施肥处理,不同施肥处理对茎蘖数和千粒重的影响不同,部分性状的差异达到极显著水平(p<0.01)。C处理的籽粒产量最高,为12.06 t/hm 2,但处理间差异不显著(p>0.05)。因此推荐C处理(底肥:磷酸二铵0.375 t/hm 2,追肥:尿素0.225 t/hm 2)作为张家口地区杂交谷子高产高效的合理施肥量。

张杂谷谷子主要农艺性状与产量的灰色关联度分析

为了探讨张杂谷系列杂交谷子产量与其他农艺性状间关联的主次关系,应用灰色关联度分析法研究8个谷子杂交种17农艺性状对产量的影响及各性状间的相互关系,结果表明,表明与产量的关联度大小依次为出谷率(0.964 4)>千粒重(0.961 7)>伸长节节数(0.955 0)>抽穗期(0.9487)>穗长(0.948 4)>株高(0.943 7)>穗粗(0.923 7)>穗码数(0.921 1)>茎秆粗度(0.907 5)>码粒数(0.888 3)>叶面积(0.886 3)>穗颈长度(0.885 2)>单株草重(0.766 8)>有效穗数(0.710 6)>叶片数(0.694 9)>穗重(0.673 5)>穗粒重(0.660 1)。在育种实践中,应注意对出谷率、千粒重、伸长节节数、抽穗期、穗长和株高的选择,同时结合其余农艺性状的综合表现育种,将对产量有一个比较大的提升。

适宜阿拉善种植的谷子品种筛选

阿拉善盟位于内蒙古自治区最西部,地处亚洲大陆腹地,远离海洋,属典型的大陆性干旱气候区。年平均降水量40~150mm,年平均蒸发量3000~4500mm。由于阿拉善高原地处我国北方地区盛行西北风的上端前沿,故广阔的阿拉善植被起着阻挡西北风沙入侵内地,直袭我国东北、华北和西北的天然生态保护屏障的重要作用,其在维护我国北方地区生态安全上的独特位置是不容忽视的。因此,如何维持和恢复阿拉善生态环境是当前面临的主要问题之一。谷子抗旱耐瘠,是我国的传统作物,为“五谷之首”,是我国北方干旱地区不可缺少的粮食作物。河北省张家口市农业科学院通过“谷子光(温)敏不育两系法”,累计选育出具有自主知识产权的16个杂交种,大面积应用于生产。基于“张杂谷”系列杂交谷子的高产、优质、节水、省工等特征和较高的效益,使得在阿拉善发展杂交谷子成为可能,其推广应用可有效缓解阿拉善地区水资源短缺、地下水位下降,提高旱作农业区水分利用效率,解决农牧交错带畜牧业发展饲草饲料问题。

张杂谷18号的选育及栽培技术

谷子在建设旱作生态可持续农业中有重要作用。张杂谷18号适应性广,抗逆性强,米质优良,便于机械化作业。介绍了张杂谷18号的选育过程、特征特性及栽培技术。

张杂谷22号的选育及栽培技术

张杂谷22号是张家口市农业科学院以不育系A2为母本,以“32×ISE375×夏1父”为父本选育出的适应夏播区气候的优质抗病谷子新品种。该品种夏播生育期88d,幼苗绿色,纺锤穗形,株高135~145 cm,穗长23~28cm,穗粒质量18-22g,千粒质量2.90g,黄谷黄米,抗拿捕净除草剂。2018年通过农业部非主要农作物品种登记,登记编号为:GPD谷子(2018)130193。介绍了张杂谷22号的选育过程、品种特征特性及相关栽培技术。

谷子新不育系的配合力分析

通过研究谷子两系杂种优势利用亲本配合力的遗传基础,为今后谷子杂交种亲本选配提供理论依据。以近年来新选育的30份谷子不育系和4份现主推杂交种恢复系为亲本材料,按照NCⅡ不完全双列杂交设计配置120(30×4)份杂交组合,对配合力及杂种优势等方面进行分析。结果显示谷子两系杂交组合主要农艺性状存在显著差异,不同材料同一性状和同一材料不同性状间的配合力差异较大。在34份材料中,S9、S12、S25、S27和R1在产量性状有着较高的一般配合力值,是较为理想的亲本。在杂交组合间存在着广泛的超亲优势和竞争优势,其中10个组合的折合产量增产显著。在组配谷子强优势组合时,不仅需选择较高GCA的双亲,较高SCA的选择也极为重要。

播期、密度及肥料运筹对张杂谷13号产量及农艺性状的影响

为明确早熟优质谷子品种张杂谷13号的高产栽培技术,2019年在河北张家口研究了播期、密度及肥料运筹对该品种的生长发育、产量、分蘖及抗倒性的影响。结果显示:随播种时期的推迟,张杂谷13号的全生育期缩短,同一播期下不同密度和肥料运筹处理的谷子在各生育期无明显差别;同一播期和施肥处理下,随密度的增加,谷子株高、穗长、穗粗、分蘖数、产量呈现先升后降的趋势,说明适当增加密度,对增产有一定的作用。结合产量并兼顾预防后期倒伏,张家口地区张杂谷13号适宜播种期为5月19日至6月2日,适宜留苗密度为144000株/hm^(2),并在孕穗期和灌浆期进行追肥。

扎鲁特旗张杂谷6号营养成分分析

扎鲁特旗位于内蒙古通辽市西北部,属于中温带大陆性季风气候。常年平均气温6.6℃,年均日照时数2882.7h。无霜期中南部为130~147d,北部较短为91~114d,年均降雨量382.5mm。张杂谷6号是河北省张家口市农业科学院选育的小日期优质谷子两系杂交种。

干旱胁迫对张杂谷3号及亲本光合特性及物质积累的影响

干旱胁迫下张杂谷3号产量明显高于常规品种,源于其水分胁迫下优良光合及生理特性而获得较高的生物学产量。因此,研究其光合特性有助于了解高产杂交谷子生长优势的光合特征和利用探索性育种技术提高谷子的光合性能。在敦煌自然极度干旱条件下,利用张杂谷3号及亲本开展杂交谷子光合特性及物质积累的特性研究。结果表明:张杂谷3号在生长所需营养物质来自籽粒的3叶期之前,长势表现出显著超亲优势,高出亲本33.3%。单株叶面积和地上生物量明显高于亲本。始灌浆期,干旱胁迫对张杂谷3号旗叶SPAD影响较小,仅下降3.56%,而亲本则大幅度下降至26.42%和29.18%。同时,不论干旱与否,张杂谷3号及其亲本的净光合速率(Pn)日变化呈明显的双峰曲线。受到干旱胁迫后,旗叶光合日变化明显降低,下降幅度最大的为不育系,张杂谷3号表现中亲优势。但干旱胁迫下张杂谷3号水分利用效率(WUE)基本没有下降,双峰值分别增加1.03%和-4.46%,恢复系则下降18.83%和32.39%,而不育系下降最为明显分别达到32.39%和29.04%。后续继续开展谷子杂交种光合特性研究,为选育出更抗旱高产的谷子杂交种打下坚实基础。