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/hm²,干草产草量可达30 613.49 kg/hm²。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。     

高丹草种子半透特性的研究

以3个不同品种的高丹草种子为材料,通过测定吸水率、电导率,四唑盐染色和荧光染色剂示踪等方法,研究了高丹草种子对物质渗漏的半透性差异,探讨了种子半透层的存在对电导率法测定种子活力的影响,为种子质量评价提供科学依据。结果表明,高丹草种皮对水分通透性良好,对四唑盐和电解质的通透性较差,完整高丹草种子的种胚四唑盐重度染色率较低[分别为5%(冀草2号)、0%(冀草8号)和2%(冀草008号)],不同发芽率种子电导率值无显著差异(P>0.05);刺破种皮后,种胚四唑盐重度染色率显著升高(3个品种均达100%),电导率与发芽率呈极显著负相关(P<0.01)。3种高丹草种子对荧光染色剂的通透性不同,其中冀草8号和冀草008号种皮限制荧光素的渗入。采用硝酸镧示踪结合X射线能量色散分析证明高丹草种胚包被物中存在半透层,该组织是引起种皮半透性差异的因素之一,其对电解质渗漏的阻碍,限制了电导率法对高丹草种子活力评价的应用。     

种植密度和留茬高度对高丹草生产性能的影响

为揭示不同种植密度和留茬高度下高丹草(Sorghum bicolor×S. Sudanense)生产性能间的差异性,以国审冀草1、2号高丹草为试验材料,采用随机区组试验设计,于2008-2010年在海河低平原农区连续3年小区试验的基础上,比较分析了不同种植密度、留茬高度对冀草1、2号高丹草株高、茎叶比、群体密度、鲜干比以及草产量的影响。结果表明:不同种植密度(7.5~37.5万株·hm^-2)处理下,冀草1、2号高丹草的株高、茎叶比及总草产量无显著差异,而鲜干比和群体密度在相同茬次不同处理间表现出一定的显著性差异(P<0.05)。不同刈割时期(抽穗期刈割、株高1.5 m左右刈割)的留茬高度(5,10,15,20和25 cm)处理表明,抽穗期刈割时不同留茬高度下冀草1、2号高丹草各性状值间无显著性变化;而株高在1.5 m左右刈割时留茬高度为20 cm处理下冀草1、2号高丹草总鲜、干草产量显著高于留茬高度为5 cm的处理(P<0.05)。综合分析得出,海河低平原农区,抽穗期刈割时,冀草1、2号高丹草的种植密度在7.5~37.5万株·hm^-2均可,且不同留茬高度对2茬草的生产性能无显著性影响,而株高1.5 m左右刈割时,最佳留茬度应为20 cm。     

种植密度对高丹草农艺性状及饲用品质的影响

选择光周期不敏感型冀草1号、光周期敏感型冀草2号高丹草(Sorghum bicolor×S.sudanense)为研究对象,通过设置不同种植密度处理,分别于抽穗期、开花期、乳熟期分析了高丹草农艺性状及饲用品质指标的变化规律。结果表明,抽穗―乳熟期,低密度(6.0万~7.5万株·hm~(-2))处理下,冀草1号、冀草2号高丹草的主茎直径显著高于高密度处理(30.0万~37.5万株·hm~(-2))(P0.05),但其它农艺性状无显著差异(P0.05)。乳熟期,不同种植密度对冀草1号高丹草的干草产量无显著影响(P0.05),但15.0万株·hm~(-2)处理下的粗蛋白含量和相对饲用价值显著高于7.5万株·hm~(-2)处理(P0.05);种植密度在30.0万株·hm~(-2)处理下,冀草2号高丹草的干草产量显著高于12.0万株·hm~(-2)处理(P0.05);但12.0万株·hm~(-2)处理下的饲用品质指标与其它处理无显著差异(P0.05)。综合得出,海河平原区,乳熟期刈割时,光周期不敏感型高丹草适宜种植密度为15.0万株·hm~(-2),光周期敏感型高丹草适宜种植密度为12.0万株·hm~(-2)。     

高丹草营养生长与饲用品质变化规律分析

为揭示高丹草(Sorghum bicolor×S.sudanense)在营养生长及饲用品质方面的变化规律,采用大田小区栽培法,以冀草1号、冀草2号高丹草为材料,测定并分析了不同生育天数内其株高、干物质积累量、氢氰酸含量、鲜干比、可溶性糖含量、茎叶比以及粗蛋白含量等性状指标。结果表明:高丹草的株高、干物质积累量以及粗蛋白产量的变化随生育天数的推进符合Logistic增长模型,均在抽穗期达到最大值;其氢氰酸含量、鲜干比及粗蛋白含量呈下降趋势,茎叶比呈增加趋势,符合一元线性回归模型;而可溶性糖含量变化符合二次曲线回归模型。回归分析得出,高丹草在抽穗期收割可同时获得较高的物质产量和营养价值。     

高丹草幼苗抗旱和耐盐性的品种间差异

在25%PEG中度干旱胁迫和1.0%、2.0%的NaCl—Na2SO4复盐溶液胁迫下,通过测定细胞膜相对透性、游离脯氨酸（Pro）含量、表观生长状况3项生理指标,对高丹草品种幼苗的抗旱性和耐盐性差异进行了研究。各品种抗旱能力强弱顺次为：蒙农青饲2号=蒙农3号=白壳苏丹草=乐食高丹草〉佳宝高丹草〉蒙农青饲1号=黑壳苏丹草〉健宝高丹草;耐盐能力的强弱顺次为：蒙农青饲2号=蒙农3号=白壳苏丹草=佳宝高丹草〉蒙农青饲1号=黑壳苏丹草=健宝高丹草〉乐食高丹草。     

不同高丹草品种对干旱胁迫的响应及抗旱性评价

采用全生育期田间模拟干旱法,设置"正常浇水"和"干旱胁迫"2个处理,从生长发育特性、品质以及产量性状方面研究了自育高丹草(Sorghum bicolor×S.sudanense)新品种(冀草1号、冀草2号)与生产中主推品种(皖草3号、乐食、健宝)在抗旱性上的差异,借鉴小麦抗旱鉴定技术规范中的抗旱指数(Drought index,DI)对参试品种进行抗旱性评价。结果表明:各单项指标的性状抗旱系数(Drought resistance coefficient,DRC)显示干旱胁迫降低了植株株高、草产量、鲜干比及粗蛋白含量,增加了主茎糖锤度含量,对茎叶比影响较小;相同指标的性状抗旱系数在不同品种间差异性表现不同。运用DI得出,鲜草产量下各品种抗旱性排序为冀草1号>冀草2号>乐食>健宝>皖草3号,干草产量下各品种抗旱性排序为冀草1号>皖草3号>冀草2号>乐食>健宝。     

盐胁迫对沙芦草萌发特性影响及耐盐性评价

用不同浓度(0.00%、0.30%、0.60%、0.90%、1.20%)的Na Cl溶液对7份不同地区野生的沙芦草(Agropyron mongolicum)和对照蒙农1号蒙古冰草(Agropyron mongolicum cv.Mengnong No.1)进行种子萌发期盐胁迫试验,并采用隶属函数法对其耐盐性进行综合评价。结果表明,不同浓度的Na Cl溶液对沙芦草的各项指标均有影响,且随着胁迫强度的增强,发芽率、发芽势、发芽指数活力指数、苗长与根长均有明显下降;轻度盐胁迫(0.30%、0.60%)对沙芦草部分材料幼根的生长具有促进作用,重度盐胁迫(0.90%、1.20%)对幼根具有较强的抑制作用。隶属函数法评价结果表明,8份材料萌发期耐盐性排序为:冯记沟7号新庄集5号马儿庄4号野湖井3号四墩子1号四墩子2号蒙农1号蒙古冰草罗山保护区6号,初步判定于冯记沟采集的沙芦草野生种耐盐性最强,于罗山保护区采集的野生种耐盐性最弱。     

苏丹草及高丹草幼苗对干旱胁迫的 生理响应与抗旱性比较

采用沙培植物育苗法,以聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟自然干旱,研究9份苏丹草(Sorghum sudanense)及3份高丹草(S. bicolor×S. sudanense)幼苗期对干旱胁迫的生理响应,并利用隶属函数法对其抗旱性进行综合比较。结果表明,抗旱性强的材料在干旱胁迫下保水能力强、叶绿素持有率高、能维持较高的光合性能和细胞膜结构的完整性。依据叶片相对含水量、相对电导率、丙二醛含量、叶绿素含量、光化学效率(Fv/Fm)、净光合速率和水分利用效率7项抗逆相关指标,对12份材料的抗旱隶属值进行计算,其综合抗旱适应性鉴定结果为,材料编号1、2和3的苏丹草与10(‘蜀草2号’高丹草)、11(‘蜀草1号’高丹草)及12(‘海狮’苏丹草)抗旱性较强,编号为7、8的两份苏丹草和9号高丹草抗旱性较差。本研究为高梁属作物抗旱新品种选育和优质牧草栽培利用提供了试验依据。     

33份偃麦草种质芽期耐盐性评价

为了解33份新疆偃麦草(Elytrigia repens)种质芽期耐盐性强弱,分别对其在0、0.4%、0.8%、1.2%Na Cl胁迫下的发芽率、发芽指数、胚芽长、胚根长、苗重进行测定,并采用隶属函数法对其耐盐性进行评价。结果表明,随着盐浓度的增加,33份种质的发芽率、发芽指数、胚根长、胚芽长表现出明显的降低趋势,而苗重变化不规律;对不同浓度下33份种质各指标变异分析认为,1.2%Na Cl是偃麦草芽期耐盐评价的适宜浓度;根据耐盐性综合评价,认为材料E04、E08、E23、E11、E25耐盐性较强,而E27、E35、E37、E38的耐盐性较弱。     

高粱-苏丹草杂交种的生长特性和光合功能研究

研究了高丹草(Sorghum bicolor×S.sudanense)和苏丹草(Sorghum sudanense (Piper) Stapf.)的生长特性、叶片叶绿素荧光特性及激发能的分配对干旱的响应。结果表明:高丹草的株高、根系长度和干物质积累等明显优于苏丹草,干旱下高丹草地上部相对含水率高于苏丹草。干旱降低了2种牧草叶片的PSⅡ反应中心活性和反应中心开放程度,电子传递速率降低,但高丹草叶片在重度干旱下的电子传递速率高于苏丹草,光抑制程度明显低于苏丹草。干旱下2种牧草叶片的PSⅡ反应中心吸收的光能用于光化学反应的量子产额(Ф_PSⅡ)和依赖于叶黄素循环的能量耗散的量子产额(Ф_NPQ)所占比例呈现降低趋势,但重度干旱下高丹草叶片的Ф_PSⅡ和Ф_NPQ明显高于苏丹草,而 PSⅡ反应中心的热耗散量子产额(Ф_NF)所占比例低于苏丹草,说明高丹草叶片在重度干旱下叶片以叶黄素循环为主的光保护机制在防御光破坏方面发挥着重要作用,从而保证了PSⅡ反应中心的正常生理功能,减轻了高丹草在重度干旱下的光抑制程度。     

高丹草卫星搭载材料优异种质筛选及SSR分析

为开展优异高丹草(Sorghum bicolor × Sorghum sudanense)种质资源创制,加速高丹草新品种的选育,对卫星搭载"标兵"高丹草材料进行连续4年的形态和农艺性状评价筛选,并进行SSR分子标记的遗传分析。结果表明:从SP₁到SP₄代大部分性状表现出增长趋势,高于对照,在SP₄代筛选的优良性状基本能保持稳定,最终筛选出了9个优良的高丹草株系,具有进一步培育新品种的潜力;试验从30对高粱SSR引物中筛选出10对引物对SP₁~SP₄代中不同变异类型材料进行SSR遗传分析,共扩增出203条带,其中185条为多态性条带,多态性比率为91.1%,表明卫星搭载诱变材料后代具有丰富的遗传多样性,且高粱SSR标记在高丹草中具有很好的通用性;另外聚类分析结果表明同一世代的相同变异类型能聚在一起,不同世代相同变异材料不能完全聚在一起,这可能与其数量性状具有较为复杂的遗传机制以及与其来自相同或相近株系的后代有关。本研究结果将为高丹草优异种质创制和育种提供理论参考。     

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，大力发展高粱－苏丹草杂交种生产顺序经济发展大趋势，对21世纪我国农业的可持续发展具有深远的意义。     

苏丹草与高粱染色体核型比较研究

采用去壁低渗火焰干燥法对4个苏丹草和6个高粱品种的核型进行比较研究。结果表明,苏丹草和高粱体细胞染色体数均为20(2n=20);苏丹草品种均为1A核型,并具有1对随体染色体,其中1、2号品种的第2对染色体为近中间着丝点染色体,3、4号品种为中间着丝点染色体;高粱品种除5号为1A核型、中间着丝点染色体外,其余的5个品种为2A或2B核型,且都有1或2对近中间着丝点染色体,9号品种还出现1对近顶端着丝点染色体;高粱8、9号品种各观察到1对随体染色体。染色体数量分析表明,第1到第10对染色体长短臂的绝对长度、相对长度以及绝对全长在苏丹草和高粱2类间的差异均不显著(P>0.05)。因此,苏丹草和高粱的遗传差异不在染色体长度上。     

应用RAPD标记对高粱属两物种之间遗传差异的研究(简报)

本研究选用了32个栽培高粱品种、10个苏丹草品种及2个高粱近缘种进行了RAPD分析。结果表明,1)12对引物产生的68条DNA扩增片段中,52条(76.5%)具有多态性。2)高粱之间的相似系数从55%到95%;苏丹草之间的相似系数从52%到84%,因此选择的品种之间的多态性高,具有代表意义。高粱不育系和保持系之间的相似度很大,为89%以上,但通过RAPD标记能够将其区分。3)以0.66为阈值将44个品种分为10个类群。第1类群中全部为苏丹草;在2,3,4群中既有苏丹草也有高粱;5,6,7,8群中则全部为高粱。因此,使用RAPD分子标记进行聚类不能将高粱和苏丹草区分开来。     

盐碱互作胁迫对高丹草叶片叶绿素荧光参数的影响

为明确高丹草Sorghum bicolor×S.sudanense在盐碱互作胁迫下的生理响应及耐受特点,以两种中性盐NaCl和Na_2SO_4以及两种碱性盐Na_2CO_3和NaHCO_3按不同比例配成50、100、150和200mmol·L~(-1) 4个盐浓度,并且每个盐浓度分别设7.0、8.0、9.0和10.0共4个pH梯度的盐碱互作组合,研究了在盐碱互作胁迫对高丹草叶片的叶绿素荧光参数的影响。结果表明,高丹草叶片的各生理参数受高盐浓度以及溶液中各离子浓度的影响较大,其中影响较大的为CO_3~(2-)浓度和总盐浓度。低盐浓度下,不同pH对高丹草叶片叶绿素荧光参数的影响相对较小,并且低于100mmol·L~(-1)的盐浓度下高丹草叶片PSⅡ反应中心的光化学活性无明显影响,即高丹草具有一定的抗盐碱性能力。但在高盐高pH条件下,高丹草叶片PSⅡ光化学效率的降低,并且此时随着pH的增加,高丹草叶片的PSⅡ反应中心活性降低幅度增大。高丹草在一定碱性盐浓度范围内可以通过提高非化学淬灭系数(NPQ)及时耗散过剩的光能,但在高盐浓度下高丹草叶片通过NPQ来耗散过剩光能的保护能力下降,并且高pH下降低幅度更为显著。盐和pH对高丹草叶片的各生理参数影响过程中存在明显的交互作用,并且随着盐浓度的增加,交互作用逐渐变大,即低盐浓度下,受pH的影响相对较小,但随着盐浓度的增加,pH的影响变大。高丹草叶片具有一定的耐盐碱能力,但在盐浓度较高地区推广高丹草要注意碱化度的影响。     

国审苏丹草和高丹草品种SSR指纹图谱构建及遗传多样性分析

利用SSR分子标记技术,从108对引物中筛选出20对在国审10个苏丹草(Sorghum Sudanense)和7个高丹草(Sorghum bicolor×Sorghum sudanense)品种中进行了指纹图谱构建及遗传多样性分析。结果表明:20对引物在17个品种中共扩增出121条谱带,其中多态性条带有117条,多态性信息含量(PIC)平均为0.703;单对引物能将17个品种区分为2~14个类型,2~5对引物指纹图谱可以将17个品种区分开,可作为鉴别高丹草和苏丹草品种的分子依据;17个品种材料的平均Nei's基因多样性指数(H)为0.480,平均Shannon多样性信息指数(I)为0.820,品种间的相似系数介于0.58~0.96之间,可见,国审苏丹草和高丹草品种具有丰富的遗传多样性。     

高粱雄不育系与四种苏丹草杂种F1农艺性状及细胞遗传学研究

为明确雄不育系高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)Z3A、V4A与黑壳、白壳、红壳、棕壳4种苏丹草(Sorghum sudanense(Piper)Stapf)种间杂种F1的育性状况、细胞遗传学特征和育种潜力,为杂交后代选择利用提供依据,采用定株观测、花粉粒染色,染色体制片镜检等方法,对杂种F1代的生长发育、主要农艺性状及染色体构型等进行研究。结果表明:8个杂交组合F1代植株生长茁壮,平均株高350~386 cm,显著超过其双亲;生育期较长(132~134 d),属中晚熟类型;分蘖数多达6.24~6.82个,呈偏父本遗传;穗型呈双亲中间型,每穗小穗数、穗密度均优于其父本苏丹草;茎叶比在3.10~3.33之间,明显低于其母本;株高140 cm时,F1茎叶鲜草氢化物含量很低,变幅为9.38~42.01 mg.kg-1;开花盛期主茎糖锤度值较高,在8.89%~9.46%之间,呈偏母本遗传;F1花粉可育率在94%以上,自然结实率在73.22%~76.62%之间,均不存在育性问题;F1代PMCMⅠ染色体配对行为规则,平均构型为2n=2x=20(10Ⅱ),但其棒状二价比例较高(6.702~7.215),亲本间遗传组成存在一定差异;F1鲜草产量明显超过其父本苏丹草,增产幅度为12.17%~28.28%,超亲优势幅度为13.86%~39.42%。试验确定出育种潜力最大的杂交组合是:高粱V4A×棕壳苏丹草和高粱Z3A×黑壳苏丹草。