刈割对青稞恢复特性及籽粒和秸秆产量品质特性的影响

探明刈割对青稞植株再生恢复农艺与理化特性变化规律,解析青稞籽粒和秸秆产量品质指标对刈割处理响应规律,为青稞“粮苗草三用”生产模式应用和青稞植株再生恢复调控机制解析提供理论依据。本研究于2021—2022年,以青稞品种昆仑18号和藏1257为研究对象,以正常生长(CK)为对照,采用两因素裂区设计,刈割后于0 h(T0)、2 h(T1)、24 h(T2)、72 h(T3)、拔节期(T4)、抽穗期(T5)、灌浆期(T6)7个发育阶段取材,以分析刈割后茎部再生恢复速率及残茬中抗氧化酶的变化规律;并对刈割后青稞秸秆和籽粒产量品质特性和内源激素快速响应规律进行分析。结果表明,刈割使再生青稞秸秆及籽粒产量升高,并使茎秆中粗蛋白、粗灰分含量升高,纤维类物质含量降低,使秸秆相对饲喂价值显著升高。刈割使青稞茎部株高和单株生物量生长恢复速率升高;使青稞每公顷穗数和千粒重增加,致使籽粒产量显著增加,并使籽粒中累积更多粗蛋白与淀粉。刈割后青稞残茬中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)含量迅速升高,并使残茬中的反式玉米素核苷(TZR)、异戊烯基腺苷(iPA)含量显著升高,吲哚-3-乙酸(IAA)和脱落酸(ABA)含量显著降低。青稞残茬中细胞分裂素和生长素可能在刈割后抗氧化酶系统快速响应、地上部快速再生恢复过程中发挥重要调控作用。

刈割留茬高度对青稞饲草与籽粒产量及饲用品质的影响

为探究适宜于高寒区青稞多元化利用最佳刈割留茬高度,以昆仑14号、昆仑18号和柴青1号为试验材料,以未刈割为对照(CK),于分蘖盛期开展不同留茬高度的刈割处理,探究留茬高度对青稞农艺性状、籽粒产量、饲草产量及营养品质的影响。结果表明,随着刈割留茬高度的降低,各青稞品种青苗饲草产量均呈逐渐增加的趋势;青苗中粗蛋白含量呈逐渐降低趋势,而纤维类物质含量呈逐渐升高的趋势,使青苗相对饲喂价值显著降低。各青稞品种秸秆饲草产量随刈割留茬高度的降低而降低,且降幅随留茬高度的降低而增大。刈割使青稞秸秆中粗蛋白含量增多,纤维类物质含量减少,相对饲喂价值升高。留茬8 cm有助于促进青稞穗部、茎部和根系的生长发育,使籽粒产量升高;留茬5 cm会抑制青稞各器官的生长发育,使籽粒产量锐减。各品种在留茬8 cm时综合经济产值最高,其中昆仑14号综合经济产值最高,为2.86×10^(4)元·hm^(-2)。参试材料中,昆仑14号为高寒区最适用于粮饲兼用的青稞品种,8 cm为适宜于青稞饲草与籽粒兼收的最佳刈割留茬高度。

青稞种质资源表型性状的遗传多样性分析及综合评价

【目的】解析青稞种质资源表型形状的遗传多样性关系及筛选综合性状优异的青稞种质,可为青稞育种及重要性状深入研究提供理论依据。【方法】通过对205份青稞15个表型性状采用Shannon-Wiener’s多样性指数进行遗传多样性分析。分析参试青稞种质15个表型性状在西宁试验点和海北试验点的频次分布规律。对各性状利用相关性分析以明确性状间联系;对参试种质进行聚类分析以明确其分类情况。利用主成分分析构建青稞种质综合评价体系,并通过线性回归分析对该体系进行验证。依据综合评价及丰产稳产性分析结果以筛选优异青稞种质。【结果】倒伏率遗传变异程度最丰富而重心位置遗传变异最匮乏,海北点遗传变异程度高于西宁点。穗重遗传多样性最丰富,倒伏率遗传单一性最高。除倒伏率外各性状指标均呈正态或偏态分布,分布频次呈中间高两边低的分布趋势;穗长、穗重在各基因型中呈正态分布。各表型性状受环境、基因型、年份影响极显著,且各表型性状的基因型与环境(G×E)、基因型与年份(G×Y)、基因型×环境×年份(G×E×Y)的互作效应均呈极显著。青稞根系、茎秆和穗部组织内各指标间存在显著相关性,且各组织间的农艺性状也存在显著相关性。根系发达、茎部抗折力高的青稞种质其机械固持能力强,倒伏率低;严重倒伏会限制青稞种质穗部生长发育,使穗长变短、穗粒数减少、籽粒变小、穗重变轻、进而使产量锐减。聚类结果表明参试种质可分为三类,第一类是高重心、易倒伏、其余性状居中的种质;第二类是矮秆、低重心且其余性状表现良好的优异种质;第三类是株高较高、根系欠发达、茎部易折、穗部性状表现差的种质。结合F值和丰产稳产性分析结果筛选出综合性状表现优异且有较高丰产稳产性的青稞种质5份。【结论】参试青稞种质资源的遗传多样性丰富;穗长、穗重在各基因型中呈正态分布,除倒伏率外,其余12个性状在基因型中呈偏态分布;根干重、重心位置、茎秆壁厚、茎粗、茎秆强度、穗长、穗粒数、产量8个指标可作为核心种质评价的综合指标。

青稞新基因HvMEL1 AGO的克隆和条纹病胁迫下的表达

为筛选与青稞条纹病相关的AGO类基因,本研究以青稞抗病品种昆仑14号和感病品种1141为材料,从感病和正常叶片的转录组测序结果中获得一个差异表达的AGO家族新基因,克隆验证了该基因为青稞HvMEL1 AGO。HvMEL1 AGO基因全长3462 bp,其中蛋白质编码区(CDS,coding domain sequence)在昆仑14号和1141品种中的一致性为100%,无内含子,全长3161 bp,包含一个3129 bp开放阅读框,编码1043个氨基酸,理论等电点为9.33,预测蛋白分子量为115,865.58 Da。蛋白质序列分析表明,HvMEL1 AGO为亲水性的不稳定酸性蛋白,具有高度保守的DUF1785、PAZ和PIWI结构域,属于AGO基因家族成员。进化树分析表明,HvMEL1 AGO与大麦AGO家族中HvAGO12、HvAGO18、HvAGO1D、HvAGO1B在拟南芥AGO家族系统发育树上属于AGO1一类;与HvAGO12的亲缘关系最近。蛋白质互作预测结果表明,在水稻中与MEL1作用密切的已知蛋白为DCL类,分别为DCL1、DCL2A、DCL3A、DCL3B和DCL4。半定量和定量PCR结果表明,条纹病胁迫下,抗病品种昆仑14号与感病品种1141的HvMEL1 AGO基因表达量显著下降;且1141显著高于昆仑14号(P<0.01)。推测青稞HvMEL1 AGO基因在青稞抗条纹病过程中发挥重要作用。本研究为探索HvMEL1 AGO基因在青稞抗条纹病过程中的作用及调控机制奠定基础。

不同耐旱性青稞叶片差异蛋白分析

为从蛋白质水平揭示不同青稞品种响应干旱胁迫的差异,分析抗旱蛋白质分子机制,本研究以干旱胁迫不敏感的旱地紫青稞(HDZ)和干旱胁迫敏感的大麻青稞(DM)为研究材料,以盆栽限量供水种植方法,对干旱处理不同梯度的青稞叶片进行叶绿素、可溶性蛋白、丙二醛含量及相对电导率4项生理指标的测定,同时利用iTRAQ技术对深度干旱胁迫青稞叶片全蛋白组进行差异蛋白分析。结果表明:随着干旱处理时间的延长,两种青稞的叶绿素和可溶性蛋白含量逐渐下降,电导率及丙二醛的含量逐渐升高,在相同处理条件下,大麻青稞的叶绿素和可溶性蛋白含量降低幅度、电导率及丙二醛含量的增高幅度明显高于旱地紫青稞;对两个青稞品种的干旱胁迫和正常培养的比较组进行iTRAQ分析,共定量出4163个蛋白(多肽),其中旱地紫青稞比较组中对比正常培养,筛选到表达上调的蛋白68个,下调的蛋白63个,在大麻青稞的比较组中筛选出表达上调蛋白21个,下调蛋白32个。KEGG通路分析表明,富集程度位于前3位的通路是代谢、氨基酸的生物合成以及次级代谢产物的生物合成,主要涉及到柠檬酸循环、碳循环等代谢通路,丙氨酸、精氨酸等氨基酸的合成降解以及花生四烯酸、亚麻酸等次级代谢产物的合成。本研究从蛋白组水平筛选了青稞干旱胁迫响应相关的代谢通路和其他相关功能的蛋白,为揭示青稞干旱胁迫的应答分子调控机制提供了一定的理论基础。

多元化用途背景下青稞品种选育的思考与实践

青稞产业的发展呈现三个方向:一是高产粮用,巩固青稞在保障青藏高原区域粮食安全方面的作用;二是同步提高青苗和秸秆产量,实现"粮苗草"三高,青稞"春放牧、秋收粮、冬补饲",同时减轻草场负担,达到青稞生产"农牧生(态)"三结合的目标;三是加工专用,通过青稞产后加工促进青稞附加值的提高,带动整个青稞产业的发展。品种是实现和支撑青稞多元化利用的基础和关键因素之一,针对青稞不同用途对青稞品种的不同要求,提出不同用途青稞品种的育种目标,并对青海省近年育成的不同用途青稞品种进行了介绍。

茎秆特性和木质素合成与青稞抗倒伏关系

倒伏是影响青稞品质和产量的主要因子之一,开展抗倒伏机制研究对抗倒伏品种选育意义重大。以青稞品种昆仑14号、昆仑16号和藏2972为抗倒伏材料,门源亮蓝、北青6号和化隆红青稞为倒伏材料,通过茎秆特性、茎秆中纤维素和木质素含量及其合成相关酶活性的研究,探讨茎秆特性与木质素合成同青稞抗倒性之间的关系。结果表明,相比于倒伏品种,抗倒伏品种的茎较短,茎秆中酪氨酸解氨酶(TAL)、苯丙氨酸转氨酶(PAL)、肉桂醇脱氢酶(CAD)和4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)活性升高,使茎秆内积累较多的木质素,增大了茎秆抗折力,进而增强青稞抗倒伏能力。

大麦(青稞)籽粒颜色相关研究进展

青稞是我国青藏高原的主要粮食作物,也是我国藏族同胞的主要口粮。近几年来,由于有色青稞含有丰富的花青素、纤维素、糖类、蛋白质等,得到了人们的喜爱和学者们的关注。本文从有色青稞籽粒颜色的划分、植物花青素的生物学功能及合成调控、有色大麦(青稞)粒色基因的定位3个主要方面简述了有色大麦(青稞)的研究进展,并提出了展望,为人们进一步认识和利用有色大麦(青稞)提供参考,也为青稞粒色基因的定位和相关基因克隆提供依据,期望随着研究的深入,能够培育出优异的有色大麦(青稞)新品种。

条纹病对不同抗性青稞品种生理特性的影响

【目的】本文研究了不同抗性青稞品种在条纹病发生过程中生理特性的变化。【方法】本文以抗病品种"昆仑14号"和感病品种"Z1141"为试验材料,测定了2品种条纹病发生过程中叶片感病严重度、可溶性蛋白含量、相对电导率、脯氨酸含量、丙二醛含量、相对叶绿素含量和叶绿素荧光特性的变化。【结果】接种处理初期,"Z1141"发病严重度显著高于"昆仑14号";"Z1141"可溶性蛋白显著降低,而"昆仑14号"显著升高;2品种相对电导率、脯氨酸、丙二醛含量都显著增加,但"昆仑14号"的增加幅度低于"Z1141";2品种叶片F_(v)/F_(m)、NPQ、F'_(q)/F'_(v)、F_(q)/F'_(m)值均降低,但"昆仑14号"的F_(v)/F_(m)、NPQ与对照组差异不显著;"Z1141"的F'_(v)/F'_(m)显著降低,而"昆仑14号"显著升高。整个发病过程中,2品种相对叶绿素含量逐渐降低,与对照组相比,发病后期"Z1141"叶绿素含量降低幅度显著高于"昆仑14号"。【结论】在条纹病害发生时,尤其是发病初期,不同抗性的青稞品种为抵御病害胁迫会做出不同程度的生理响应,抗病性强的品种比抗病性弱的品种自我调控能力强。