不同生态区谷子品种表型鉴定及SSR遗传多样性分析

为了明确不同生态区谷子品种的遗传多样性和遗传结构,本研究对175份来源不同的谷子品种进行29个表型性状鉴定和36对简单序列重复（SSR）标记分析。结果表明,谷子数量性状的平均遗传多样性指数最高,质量性状最低;不同类性状中,单穗码数、开花至成熟日数和粒色遗传多样性指数最高,分别为2.082 8、2.012 5和1.078 7。36对SSR引物中,共检测到401个等位基因,平均11.4个,Shannon指数和多态性信息含量（PIC）平均为2.017 2和0.810 6;标记B142、B225的Shannon指数和PIC值最高,是评价谷子遗传多样性的理想SSR标记。不同生态区表型和SSR标记多样性比较结果表明,春谷中晚熟区（ML）遗传多样性指数最高,春谷早熟区（EM）次之,夏谷区（SS）最低;春谷中晚熟区谷子品种有10个性状指标最高,且全生育期最长。春谷中晚熟区不同类型材料中,汾阳的质量性状遗传多样性指数和SSR标记Shannon指数均最高,长治数量性状遗传多样性指数最高,太原Ⅱ的生育期遗传多样性指数最高;不同类型材料间差异较低,其中7个数量性状指标差异未达显著水平;汾阳的株高最高,出谷率最...     

不同夏谷品种的产量与氮肥利用效率

以8个夏谷品种为材料,在大田试验条件下,系统研究了谷子产量和氮肥利用效率的品种间差异及对氮肥的响应。结果表明,8个夏谷品种的平均产量以施氮处理显著高于不施氮处理,平均增产率为8.2%;氮肥对8个品种的增产效应不同,以济谷14、济谷17和济谷18增产效果显著,而对其它品种的产量无显著的促进作用。8个夏谷品种的氮肥利用效率存在差异;氮肥农学效率以济谷14最高,与其它品种达显著性差异;而豫谷18和济谷18的氮肥偏生产力显著高于其它品种。因此,在华北夏谷生产中,应结合当地生产情况和不同品种氮肥利用特性进行品种的选择和应用。     

黑龙江省春小麦品种遗传多样性的SSR分析

本研究利用微卫星标记(SSR)技术对黑龙江省小麦品种的遗传多样性进行了分析。12对具有多态性的SSR引物在114份小麦品种中共检测到46个等位位点,每对引物检测到的等位位点数为3~8个,平均为3.8个,平均遗传距离为0.7331。不同育种单位的小麦平均遗传距离有较大差异,最大差距为1.30倍。在对不同年代小麦品种的遗传距离分析时发现,随年代的增加,遗传距离逐渐减小,且衰减速度呈加快趋势。聚类分析将114个春小麦品种大致分为3个类群,9个亚类群,较好地反映了品种之间的亲缘关系。     

优质谷子新品种陇谷029选育报告

为获得优质丰产抗逆优良的谷子品种，甘肃省农业科学院作物研究所用山西省农业科学院选育的谷子品种晋谷29号作母本、皋兰农家地方品种皋兰大凉谷作父本，有性杂交后经过多年多地鉴定，选育出了丰产、抗病谷子新品种陇谷029。2022年通过农业农村部谷子品种登记。该品种白谷黄米，外观品质和蒸煮食味品质俱佳，2017年被中国作物学会粟类作物专业委员会评为“二级优质米”。陇谷029熟性适中，抗旱性强、抗倒伏；抗谷锈病、黑穗病和白发病，中抗谷瘟病和玉米螟。2015 — 2016年参加甘肃省谷子品种多点试验2 a平均折合产量 4 675.36 kg/hm2，2017 — 2018年参加全国谷子区域联合鉴定西北早熟组试验，2 a平均折合产量5 479.50 kg/hm2。陇谷029适宜甘肃中东部及河西走廊地区、山西大同、河北张家口、宁夏固原及内蒙古呼和浩特等西北春谷区种植。     

利用AFLP标记和形态性状检测皖北小麦主栽品种的遗传多样性

利用AFLP标记和2年田间试验对皖北地区小麦主栽品种的遗传多样性进行了研究。以AFLP标记在20个品种之间扩增的172条多态性位点数据,采用Nei和Li的方法,计算品种间的遗传距离;同时,以2年田间试验得到的品种株高、穗长、小穗数、小穗密度、千粒重、护颖长短、粒长和粒宽等表现型性状平均数经正态标准化后,采用欧氏距离计算品种间遗传距离。基于分子标记的聚类分析结果与系谱分析基本一致,把系谱来源不清的品种划分到相应的类群。若以整个遗传距离的总平均数作尺度对聚类图的结果进行分类,大致可分为6类。Mantel检测表明,AFLP标记数据计算的遗传距离矩阵和表现型计算的遗传距离矩阵存在极显著的相关性(r=0.8260,t=11.325),证明AFLP标记是检测品种间遗传差异的有效方法,可为小麦育种亲本选配提供理论依据。研究还证实,一个骨干亲本与由其衍生出来的品种(系)之间的遗传差异一般较小。     

优质谷子新品种蒙谷2号选育报告

为解决内蒙古大面积种植的地方谷子品种小香米生育期长、不适宜机械化收获、不抗除草剂、易感白发病等局限性，内蒙古自治区农牧业科学院作物科学研究所谷子课题以小香米为母本，以中矮秆、抗除草剂的中熟夏谷材料15K1206为父本配制杂交组合，通过南繁北育选育出兼具小香米优点且抗除草剂的谷子新品种蒙谷2号。在2020 — 2021年进行的内蒙古自治区谷子新品种(系)多点试验中，蒙谷2号平均折合产量为5 142.30 kg/hm2，较对照品种小香米增产10.85%。在2021年进行的生产试验中，蒙谷2号平均产量为4 118.70 kg/hm2，比对照品种晋谷21号增产11.66%。该品种生育期126 d，株高143.2 cm，茎粗0.87 cm，穗长25.6 cm，穗粗2.99 cm，单株穗重37.84 g，单穗粒重30.83 g，出谷率81.49%，穗码松紧适中。黄谷黄米，米质粳性，千粒重3.11 g。籽粒粗蛋白含量11.4 mg/g，粗脂肪含量3.8 mg/g，总淀粉含量75.3 mg/g，支链淀粉占总淀粉的77.4%，赖氨酸含量0.28 mg/g。中抗谷锈病、黑穗病、白发病。适宜在内蒙古呼和浩特市、鄂尔多斯市及同类生态区≥10 ℃的活动积温在2 650 ℃以上的地区春播。     

西藏玉米地方品种与国内骨干自交系间的遗传关系分析

为揭示西藏玉米地方品种与我国常用玉米优势群间的遗传关系,挖掘西藏玉米地方品种的遗传潜能,以69份西藏玉米地方代表品种和代表我国常用玉米优势群体的10个骨干自交系为试验材料,选用均匀覆盖玉米染色体组的40对核心SSR引物,采用多重荧光PCR技术与毛细管电泳荧光检测相结合的方法,检测西藏玉米地方品种的遗传多样性及其与骨干自交系间的遗传关系。结果表明,69份西藏玉米地方品种中共检测到364个等位基因变异,每对引物检测出3~23个等位基因,平均9.1个,平均多态性信息量为0.693,遗传多态性高于我国西南区玉米地方品种的多样性水平,支持我国玉米由印度经西藏传入四川的论点。依据79份参试材料的Roger遗传距离采用类平均法将参试材料划分为5个类群,各类群中西藏玉米地方品种与骨干自交系间的遗传相似系数变化介于0.09~0.58之间,平均值为0.26,表明西藏玉米地方品种与国内玉米现代品种及核心地方品种间的亲缘关系较远。本试验初步推断西藏玉米地方品种可能具有独立的遗传演化系统,且基于SSR分析结果,确定了西藏玉米地方品种多态性及其与骨干自交系间的亲缘关系,为我国优势玉米种群的发掘和改良提供了理论参考。     

SSR和SRAP标记研究油菜杂交种骨干亲本的遗传多样性

用SSR和SRAP两种分子标记方法研究51份甘蓝型油菜杂交种亲本系的遗传多样性,并对两种分子标记研究结果进行比较。结果发现,在51份材料中,45对SSR引物共扩增出194条多态性条带,平均每对引物为4.3条,25对SRAP引物共扩增出197条多态性条带,平均每对引物为7.9条。UPGMA聚类分析表明,SSR和SRAP标记都可将51份亲本材料划分为五大类群,本所选育的玻里马细胞质雄性不育系（Polima CMS）的主要保持系和恢复系都聚在同一类群的不同亚群中。根据系谱资料分析发现,SRAP标记划分的类群与系谱资料更为接近,SRAP标记更适用于遗传关系较近材料的遗传多样性分析。SRAP标记揭示的亲本间遗传距离要大于SSR标记揭示的遗传距离。两种不同标记方法揭示出油菜亲本遗传多样性的差异主要是由不同的标记方法揭示的标记位点等位基因变异数不同造成的。     

短季棉早熟及相关性状的QTL定位北大核心CSCD

短季棉育种是缓解我国当前粮棉争地矛盾、实现粮棉双丰收的有效途径。研究短季棉早熟及相关性状的遗传,寻找与其相关基因紧密连锁的分子标记对于短季棉育种具有重要意义。以百棉2号×TM-1组合构建的F2为作图群体,利用SSR标记构建遗传连锁图,采用复合区间作图法对短季棉早熟及相关性状在F2群体中进行QTL定位,构建了一张含152个SSR标记、40个连锁群、总长1010.3cM、覆盖棉花基因组的22.6%、标记间平均距离为5.91cM的短季棉分子标记遗传连锁图谱,得到的40个连锁群已定位到相应的21条染色体上,为短季棉分子遗传图谱进一步饱和奠定了良好的基础;检测出22个控制早熟及相关性状的QTL,其中检测到的主效QTL可用于短季棉标记辅助选择育种。     

利用核心简单重复序列(SSR)标记分析西洋梨品种资源遗传多样性

由于梨(Pyrus)本身的自交不亲和特性导致不同地区品种间基因存在较大差异。为鉴定品种资源的多样性,探索重要的遗传特性,本研究利用覆盖梨全基因组17个连锁群中的134个核心简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)标记对45份西洋梨(Pyrus communis L.)品种资源进行遗传多样性和群体结构分析,对不同来源的SSR标记进行多态性分析。结果表明,来自梨基因组的SSR标记多态性更高,更适合梨的遗传多样性研究;所有SSR引物共检测到673个等位基因,每个SSR位点平均扩增5.02个;45份西洋梨品种的观测等位基因数(observed number of alleles,Na)、有效等位基因数(effective number of alleles,Ne)、观测杂合度(observed heterozygosity,Ho)、期望杂合度(expected heterozygosity,He)以及Shannon信息指数(Shannon’s information index,I)平均值分别为5.02、3.84、0.73、0.72和1.42;遗传相似系数和聚类分析结果表明,45份西洋梨具有较高的遗传多样性,且品种的演化趋势较均匀,欧洲和美洲的品种没有因地理位置不同而产生太大差异,而是不同来源地的品种相互交织在一起,更加体现了西洋梨之间广泛的基因交流;同时推测未知来源地的库介梨、费莱茵和地里拜瑞可能来源于西欧地区;群体结构分析表明,当K=2时,西洋梨分为Pop1和Pop2两大类群,利布林、波12、拉达那、地里拜瑞、红安久和孔德梨体现了较高的杂合性;不同品种的指纹图谱分析结果表明,至少需要两个以上的引物组合才能够将不同品种区分开。研究结果为全面评价西洋梨的遗传背景和特征、准确鉴定不同品种资源提供了科学依据和高效标记,为今后西洋梨种质资源的保护利用以及遗传育种提供基础资料。     

Development of EST-SSR in foxtail millet (<Emphasis Type="Italic">Setaria italica</Emphasis>)

The development of EST-SSR in foxtail millet (Setaria italica) for polymorphism and transferability study was reported here. From 1213 EST sequences, 30 SSRs were obtained and primers were designed for 26 SSRs. Among them, four pairs of SSR primers amplified polymorphic products in 12 foxtail millet cultivars and one accession of Setaria viridis, a wild relative of foxtail millet, with 10 alleles detected for the four loci and 2.5 alleles per locus. In addition, ten SSR markers could be transferred to other nine Gramineae species. The putative functions of 11 ESTs containing polymorphic and transferable SSRs were also identified.     

不同密度条件下3种类型谷子品种产量及其构成要素变化特征研究

以群体个体并重夺高产型谷子新品种"冀谷26"和靠个体夺高产的单秆大穗型品种"泥里拽"、"聊农4号",靠群体夺高产的密植型品种"豫谷5号"、"冀谷14"为材料,试验研究了不同密度条件下谷子产量及其构成要素的变化。结果表明:靠个体夺高产的单秆大穗型品种谷子产量及其构成要素成穗率、单穗重、穗粒重、结实性均对密度反应敏感;靠群体夺高产的密植型品种对密度反应表现为产量敏感,单穗重、穗粒重比较敏感,成穗率、出谷率不敏感;群体个体并重夺高产品种表现为产量对密度反应不敏感,成穗率、出谷率比较敏感,单穗重、穗粒重敏感;3种类型品种单位面积穗数对密度反应都很敏感。在最适宜密度下群体个体并重夺高产型品种"冀谷26"产量水平明显高于另外两个类型品种,说明群体个体并重夺高产品种自身调节能力较强,丰产性、稳产性突出,代表今后育种的方向。     

谷子播期对谷子/花生间作系统生产力的影响

间作作物的播期会影响其共生期,进而影响作物生产力和种间相互作用。为探究谷子(Setaria italic L. Beauv)播期对谷子/花生(Arachis hypogaea L.)间作系统生产力的影响,以谷子金选6号和花生大花生606为试验材料,固定花生播期为5月15日,谷子从5月15日至6月9日每5天播种1期,共设置6个播期处理(S1~S6)。通过对单间作系统中作物产量、产量构成因素等指标的测定,分析不同谷子播期条件下谷子/花生间作的作物产量、系统生产力、种间竞争力的变化。结果表明,随着谷子播期的推迟,间作系统中谷子和花生的产量均表现为先升高后降低的趋势,5月25日播种时(S3)谷子产量(4.07 t·hm^-2)和土地当量比(LER=1.24)最大,5月30日播种时(S4)花生产量(2.51 t·hm^-2)、间作总产值(4.64万元·hm^-2)和间作系统生产力(SP=2.93 t·hm^-2)最大;谷子/花生间作系统的实际产量损失大于0,具有产量优势。谷子的侵占力大于0、竞争比率大于1,花生的侵占力小于0、竞争比率小于1,间作系统中的谷子是竞争优势作物,对资源的竞争能力高于花生且受谷子播期影响较大。相关性分析及通径分析发现,在间作系统中,谷子产量与穗长呈显著正相关,与穗粗、穗重、穗粒重呈正相关,且穗长对谷子产量的贡献作用最大。本研究结果对谷子/花生间作实践具有指导意义。     

多效唑和乙烯利对谷子穗颈、穗部性状及灌浆的影响

为探究既能抑制谷子植株的贪青徒长,又不影响谷子产量的最佳多效唑和乙烯利处理,以农大8号为试验材料,采用随机区组设计,在谷子不同生育时期分别叶面喷施多效唑和乙烯利,研究2种植物生长调节剂单施[多效唑分别于拔节期前(A1)、拔节期(A2)、孕期期(A3)喷施;乙烯利分别于孕穗期(B1)、抽穗期(B2)、灌浆期(B3)喷施]和互作(A1B1、A1B2、A1B3、A2B1VA2B2、A2B3VA3B1、A3B2、A3B3)对谷子穗颈、穗部性状及灌浆的影响。结果表明,多效唑、乙烯利单施处理下,谷子穗颈粗、穗颈干物质显著提高,但其他穗颈参数无显著差异;谷子穗粗显著增加,在A1处理下达到最大值,较CK增加5.39%,穗重、穗粒重均在B2处理下最高,较CK分别增加7.25%、6.94%,穗长、穗码数无显著差异;籽粒灌浆速率有所提高,但秕谷率无显著变化。多效唑、乙烯利互作处理下,谷子穗颈粗、穗颈抗折力及干物质重显著增加,穗颈弯曲力矩、穗颈重心高度及含水量明显下降;谷子的穗长、穗码数显著减少,穗粗显著增加,在A1B3处理下达到最大,与CK相比,其穗长、穗码数分别减少20.11%、9.75%,穗粗增加10.15%,穗重、穗粒重均在A2B2处理下达到最大值,较CK分别增加11.45%、9.50%;随着籽粒灌浆速率的提高,秕谷率显著降低,在A2B2处理下达到最小值,较CK降低50.00%。表明与单施相比,两种调节剂互作效应更显著。在谷子拔节期前或拔节期喷施300 mg·L^-1多效唑后,在抽穗期或灌浆期追施400 mg·L^-1乙烯利最为适宜,而在孕穗期追施乙烯利会降低穗粒重,导致产量下降。本研究结果为谷子的化学调控和高产栽培提供了理论依据。     

Intraspecific and interspecific variation in Setaria revealed by RAPD analysis

Random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis was applied to foxtail millet (Setaria italica) and other Setaria species in order to assess the degree of polymorphism among and within the species and to investigate their genetic relationships. Twenty accessions of foxtail millet, five of green foxtail (S. viridis), five of yellow foxtail (S. glauca), one each of S. germanica, S. verticilliformis, S. pallidifusca, S. macrostachya, S. sphacelata and S. faberi, and one unidentified, were evaluated for variability using a set of 19 random 10-mer primers. A total of 148 markers were scored for all the accessions. Wide variations in banding profiles among species were observed with nearly every primer used. The results showed that foxtail millet and S. glauca had a considerable degree of variation. The geographic differentiation of RAPD patterns in foxtail millet accessions examined seemed to exist. The present study confirmed that foxtail millet is more closely related to green foxtail than to other species in Setaria, providing support for the origin of foxtail millet from S. viridis and the conspecificity of these two species. The results confirmed that S. germanica and S. italica are conspecific and the former can be replaced by the latter. Setaria glauca and S. sphacelata are distinct from foxtail millet, implying that elite traits found in these two species are relatively difficult to be used in foxtail millet improvement. This study demonstrates that RAPD analysis can be used in assessing intraspecific and interspecific variation in foxtail millet and its wild relatives.     

胞质抗除草剂谷子发育及与敏感型常规品种的差异

以对除草剂敏感的常规品种“豫谷2号”为对照,试验研究抗除草剂谷子“0971”的生长发育特点结果表明,“0971”苗期发育慢,抽穗晚,但后期发育加快,并很快与“豫谷2号”各性状相持平。由于灌浆速度慢和灌浆时间短,“0971”穗干物质量明显处于劣势。     

大气CO2浓度升高对谷子生长发育及玉米螟发生的影响

人类活动导致全球大气CO_2浓度持续升高,研究大气CO_2浓度升高对C4作物谷子(Setaria italica)生长发育及虫害发生的影响,可以为谷子等C4作物制订应对气候变化栽培措施提供理论依据。本研究利用OTC(Open Top Chamber)系统,设两个CO_2浓度梯度(正常大气CO_2浓度、正常CO_2浓度+200μmol·mol-1)模拟CO_2浓度升高对谷子生长发育的影响。结果表明:大气CO_2浓度升高后,谷子净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)、叶片蒸腾速率(Tr)和水分利用率(WUE)分别增加38.73%、27.53%、6.93%和40.56%;谷子叶片光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和非光化学淬灭系数(NPQ)显著下降,光系统Ⅱ实际光化学量子产量(ΦPSII)和表观电子传递效率(ETR)显著增加,而对光化学淬灭系数(q P)无显著影响;此外,谷子株高、茎粗和小穗数分别增加3.41%、13.28%和13.11%;而叶重、茎重、千粒重、单株粒数和产量无显著变化,穗重和地上部分生物量分别显著下降12.8%和7.44%;大气CO_2浓度升高后,谷子灌浆期和收获期玉米螟(Ostrinia furnacalis)发生数量显著增加。大气CO_2浓度升高将有利于谷子的生长发育,但会增加玉米螟危害。     

Analysis of average standardized SSR allele size supports domestication of soybean along the Yellow River

Soybean (Glycine max) was domesticated in China from its wild progenitor G. soja. The geographic region of domestication is, however, not exactly known. Here we employed the directional evolution of SSR (microsatellite) repeats (which mutate preferentially into longer alleles) to analyze the domestication process and to infer the most ancestral soybean landraces. In this study, the average standardized SSR allele sizes across 42 SSR loci in 62 accessions of G. soja were determined, and compared with those in 1504 landraces of G. max, collected from all over China and representing the diversity in the gene bank. The standardized SSR allele size in the landraces (0.009) was significantly (P = 8.63 × 10^?58) larger than those in G. soja (?0.406). Pairwise comparisons between inferred clusters and sub-clusters of Chinese landraces indicated that the average standardized SSR allele size also increased with the further differentiation of landraces populations. Spring-sowed types had the shortest size, followed by summer-sown types, while the sub-cluster of autumn-sown type had the largest length. The spring-sowed landraces located near the middle region along the Yellow River had the smallest allele sizes, indicating that this is the most ancestral population of cultivated soybean. We concluded that soybean was most likely domesticated in the middle region of the Yellow River in central China, initially as a spring-sown type.     

我国部分冬小麦新品种（系）SSR标记遗传差异的研究

本研究利用53对SSR引物对全田1999－2000年北方冬麦区及黄淮冬麦区观察圃中选出的48个新品种（系）进行遗传差异研究，共检测出58个SSR位点上的367个等位变异，平均每个位点有6.33个等位变异，其中B组每个位点的等位变异最多，这表明B基因组化更快，分化更大。48个品种（系）在全基因组及A、B、D基因组聚类结果表明这些品种的相似系数聚类的范围较小，为0.75－0.98。全基因组聚类结果与品种的系谱来源及育成地区相吻合。研究结果表明我国冬小麦品种的种质基础相对较狭窄。加强不同来源种质的利用和特异亲本类型的培育对我国冬小麦遗传改良非常重要，利用5个多态性高的SSR标记就可以将这48个小麦新品种（系）区分开，每个品种（系）都有各自独特的指纹图谱。