24份甜高粱主要农艺性状与生物产量综合分析

为了探究甜高粱主要农艺性状与生物产量的关系,筛选出综合表现优良的甜高粱材料,进而为今后甜高粱育种提供理论依据。以24份甜高粱杂交组合为试材,对其主要农艺性状及生物产量进行灰色关联度分析、相关性分析、通径分析以及主成分分析。结果表明：主穗长度和穗粒数的变异系数较大;灰色关联度结果表明糖锤度与生物产量关联度最大。相关分析表明株高与茎秆长度,主穗长度与千粒重达到极显著正相关;通径分析结果表明主穗长度、茎秆长度、千粒重、榨汁率、糖锤度本身的直接效应对甜高粱的生物产量有正向作用。主成分分析得出株高、茎秆长度、穗粒数、糖锤度、榨汁率、主穗长度、生物产量这7个性状相对品种的综合表现影响更大。因此,在选育甜高粱杂交种时,要注重对糖锤度、茎粗、茎秆长度的选择,同时兼顾对株高、穗粒数、主穗长度、榨汁率、千粒重的选择。     

甜高粱茎秆含糖量遗传研究进展

甜高粱(Sorghum bicolor)是普通粒用高粱的一个变种。与粒用高粱相比,甜高粱育种研究进展相对缓慢,特别是茎秆含糖量高的亲本系创造比较滞后。开展甜高粱茎秆含糖量的遗传研究,对甜高粱亲本系选育及杂交种组配具有重要意义。本文从茎秆含糖量的评价指标入手,分别对茎秆含糖量的遗传与子粒产量及其他性状的关系、基因定位等方面的相关研究结果进行了系统地概括和归纳,并分析了当前茎秆含糖量研究的热点和亟待解决的问题。     

干旱条件下后期灌溉对不同品种甘蔗产量、蔗糖分和某些生理生化特性的效应研究

种在旱地的二个耐旱性不同的甘蔗品种在生长后期分别进行灌溉和不灌溉(对照)处理。灌溉处理的茎长、有效茎数、蔗茎产量和公顷产糖量显著高于对照;在整个工艺成熟期叶片中蛋白质和光合色素含量明显提高,而还原糖和水分含量则明显下降;叶片中过氧化物酶活性增强,蔗汁重力纯度提高,蔗汁还原糖分下降。但二个品种不同处理的蔗糖分、叶片中ATP酶、NADP一苹果酸酶、多酚氧化酶活性和呼吸强度表现不同,耐旱性较差的桂糖11号灌溉处理的显著高于对照;而耐旱性较强的台糖172除蔗糖分差异不大外,其它各项均表现为对照明显高于灌溉处理的。     

甜高粱茎秆贮存过程中蔗糖代谢及其相关酶活性的变化研究

为明确甜高粱茎秆贮存过程中蔗糖降解的关键酶,以期通过对蔗糖降解关键酶的分子调控解决甜高粱茎秆贮存过程中蔗糖易降解的难题。采用高效液相色谱法和酶学测定方法对3个品种甜高粱在采后75天贮藏期内,茎秆中的蔗糖、果糖、葡萄糖含量和可溶性酸性转化酶(SAI)、中性转化酶(NI)和蔗糖合成酶(SS)分解蔗糖的酶活性变化进行了测定。结果表明：在采后75天贮藏期内,‘辽甜1号’、‘辽甜4号’和‘辽甜6号’甜高粱的茎秆中,糖分降解迅速,总糖损失近一半,分别为68.2-31.9（g/100g干基）、43.0-18.1（g/100g干基）和59.6-25.3（g/100g干基）。3个品种果糖、葡萄糖和蔗糖含量呈总体下降趋势,并呈现贮藏期开始时糖分降低很快,而后缓慢降低的趋势。可溶性酸性转化酶活性在茎秆贮藏15天时增幅较大,而后以微小幅度持续增加,一直保持较高的酶活性。中性转化酶活性一直以微小幅度持续增加,酶活性较低,变化不大。蔗糖合成酶分解方向的活性则更低,且变化不大。这表明可溶性酸性转化酶可能与甜高粱茎秆贮存过程中蔗糖降解密切相关。     

贮藏温度对甜高粱秸秆糖分含量的影响

研究冷冻（-18℃）、冷藏（5℃）、室温（20℃）等3种不同贮藏温度下甜高粱秸秆的糖分和水分含量的变化规律,讨论贮藏温度对甜高粱秸秆贮藏效果的影响。结果表明：冷冻贮藏水分变化相对平稳,室温下秸秆水分剧烈降低;3种不同温度下秸秆总糖含量之间的差异达极显著水平,冷冻贮藏下各时期总糖含量的变化差异不显著,冷藏和室温下总糖含量的变化差异极显著;冷冻条件对贮藏前期茎秆还原糖含量的影响不显著,秸秆还原糖含量的变化曲线平稳;蔗糖含量在整个贮藏期内总的变化均呈降低的趋势,低温处理的茎秆蔗糖含量降低趋势较慢,蔗糖含量明显高于同期的室温贮藏秸秆的蔗糖含量。糖含量随着处理时间的延长,变化不显著者可认为贮藏效果较好,变化显著者可认为糖代谢活动活跃而影响糖含量的变化,所以3种方法中冷冻贮藏方法较为合适。甜高粱茎秆在生产加工过程中如果条件允许以冷冻的方式进行贮藏。     

去除分蘖对甜高粱主要农艺性状的影响

目前我国甜高粱栽培以去除分蘖栽培为主,去蘖栽培需耗费大量人力,已成为甜高粱生产和大面积推广的重要限制因子之一。用7个甜高粱杂交种,对7个主要经济性状进行调查分析,研究去除分蘖和自然生长对甜高粱主要农艺性状和经济性状的影响。结果表明:去蘖处理使穗长显著变短,鲜重极显著降低。甜高粱留蘖栽培不仅可免除栽培中去除分蘖造成的人力财力浪费,同时可获得更高的产量。     

Effects of Partial Defoliation on Sucrose Accumulation, Enzyme Activity and Agronomic Parameters in Sugar cane (Saccharum spp.)

Mechanical defoliation of sugar cane plants (Saccharum spp.) will provide leaves that can be used as fodder. The effect of partial mechanical defoliation on sucrose content, enzyme activities and agronomic parameters of sugar cane is still unknown. We investigated how sucrose accumulation, activities of sucrose phosphate synthase, soluble acid invertase, sucrose synthase, neutral invertase, brix grades, purity grade, moisture content, fibre content, maturity index and reduced sugars of two commercial sugar cane plants (Mex 69‐290 and Mex 57‐473) were affected in a field experiment. The concentration of sucrose in stems of partial defoliated plants was not significantly different from that found in intact plants. Agronomic parameters and enzyme activities were not different in defoliated plants compared with intact plants except for the moisture content which was higher in defoliated plants than in intact ones. These results indicated that sugar cane plants could be partially defoliated without changing sucrose production and agronomic parameters while providing leaves that could be used as fodder.     

甜高粱分蘖去留与糖产量及氮素利用的比较分析

大田条件下采用人工去除分蘖的方法,研究了两种种植密度下甜高粱高产品种分蘖特性对糖产量及其干物质生产和氮素吸收利用特性的影响。结果表明, 常规种植密度(每公顷75 000株)下,保留分蘖较单茎秆植株对主茎和分蘖茎含糖量影响较小;在较低种植密度(每公顷37 500株)下,保留分蘖植株主茎含糖量明显下降,分蘖茎含糖量与单茎秆植株接近。在不同种植密度条件下,保留分蘖植株较单茎秆植株开花前和开花后茎秆、叶片和穗各器官干物质积累量均显著增加,保留分蘖显著提高了总生物量,达21.9%和81.6%,总糖产量分别增加了17.1%和63.8%。保留分蘖植株开花后氮素向茎秆分配比高,同时,保留分蘖植株叶片氮积累及分配比例明显提高,叶片干重占植株总干重比例显著增加,单位氮素糖生产效率下降,但未达显著水平。常规密度和较低密度下分蘖茎糖产量的补偿效应分别可达20%和62%以上,说明常规种植密度下保留分蘖利于增加甜高粱糖产量,并能够达到简化栽培管理和降低经济人力投入的目的。     

甜高粱与粒用高粱茎秆生长过程中糖及其代谢相关酶活性的比较

以粒用高粱和甜高粱为材料,对甜高粱与粒用高梁不同时期茎秆的可溶性糖含量、蔗糖含量、果糖含量及SS、SPS酶活力进行比较,结果表明:茎秆中的可溶性糖含量、果糖含量在完熟期甜高粱高于粒用高粱,乳熟期茎秆中蔗糖含量甜高粱高于粒用高粱;两种高粱类型的SPS酶活力变化趋势基本相似,从乳熟期到完熟期粒用高粱茎秆中的SPS酶活力明显增高,SS酶活力在粒用高粱茎秆中随生育期呈上升趋势,甜高粱茎秆中SS酶活力到乳熟期达到最大,明显高于粒用高粱.对糖含量与其相关代谢酶活力的相关性分析表明:甜高粱茎秆中利用SPS酶合成蔗糖的效率要高于粒用高粱;两种类型高粱的SS酶活力与其茎秆中的果糖含量存在明显差异,SS的作用模式不同.     

甜高粱产量及品质相关性状对环境因子反应度分析

于2013年和2014年在天津、安徽、海南、黑龙江、新疆和内蒙古试验,应用RBF网络模型、逐步回归等多元统计方法,从区域的角度阐明甜高粱产量及品质相关性状与环境因子之间的关系,明确影响目标性状的关键环境因子,量化关键环境因子的作用程度,剖析高产优质甜高粱对环境因子的要求并构建产量预测模型。结果表明,环境(E)效应对甜高粱性状的影响很大,大于基因型(G)和G×E互作效应;甜高粱产量及品质相关性状对降水量、昼夜温差、土壤p H值、有机质、全氮和有效钾反应度较大;土壤p H值、有机质和全氮为关键影响因子;鲜重产量和茎秆相对总含糖量预测模型均通过显著性检验,决定系数R2值较高,为可用模型。研究结果为中国甜高粱生态划区、栽培调控提供了理论依据,使高产、优质得以充分的发挥。     

基于主基因+多基因混合模型的甜高粱茎秆含糖量基因遗传分析

此文以茎秆含糖量（锤度）较低的粒用高粱品系LR625（P1）和茎秆含糖量（锤度）较高的甜高粱品系Rio（P2）及其杂交后代F1、F2群体为研究对象,运用主基因+多基因混合遗传模型对茎秆含糖量的遗传进行了联合分离分析。结果表明：茎秆含糖量性状受2对加性-显性-上位性主基因和加性-显性多基因共同控制。2对主基因的加性效应分别为-4.004和-2.116,显性效应分别为0.084和-0.462,主基因遗传力为83.27%,多基因遗传力为7.38%。这说明锤度性状主要受2对主基因的作用,而且2对主基因均以加性效应为主。这一研究结果为茎杆含糖量性状的基因定位和育种选择提供了理论依据。     

甜高梁茎秆糖分含量的变化分析

通过对2个甜高粱品种茎秆的糖分含量分析可知:茎秆糖分含量在开花期急剧增长,而后逐渐缓慢增长,在乳熟期出现糖分含量不增长和负增长,接近成熟的时候又快速增长的一个过程;锤度最高值在开花期出现在茎秆中部,随后逐渐向上推进,最后最高值又回到茎秆中部的一个规律;茎秆的榨汁率随着甜高粱的生长一直下降;根据每个品种不同的生物特性来决定收获时期.     

滨海滩涂盐碱地甜高粱生长和地上部干物质积累特性的研究

摘 要：【研究目的】明确不同密肥水平下滨海滩涂盐碱地甜高粱生长特性、干物质积累特征,为盐碱地甜高粱高产栽培提供理论基础。【方法】以甜高粱ST008为试验材料,采用二因素随机区组设计,研究不同种植密度及氮肥用量水平对盐碱地甜高粱农艺性状、产量及茎秆糖锤度的影响,利用通径分析,对甜高粱不同生育阶段干物质积累与生物产量、糖锤度之间的相互关系进行了相关性分析。【结果】甜高粱ST008在种植密度120000株/hm2、氮肥用量300kg/hm2条件下获得的生物产量、籽粒产量和茎秆含糖量较高,株高、叶片数、茎粗等较为适宜。通径分析表明,拔节至抽穗期地上部干物积累量和生物产量、茎秆含糖锤度之间呈极显著的正相关关系,对提高生物产量、茎秆糖锤度的贡献最大。【结论】盐碱地甜高粱在密度120000株/hm2、施氮量300kg/hm2水平下生物产量最高。提高拔节至抽穗阶段甜高粱植株的光合生产是提高甜高粱产量、含糖量的关键。     

甜高粱主要性状的遗传参数分析

选用17份试材进行了21种性状的遗传变异系数、遗传力及遗传相关研究,利用其中9种性状作主成分分析。研究结果表明,含有美国、ICRJSAT 资源及中国甜高粱品种的群体在绿色体产量、籽粒产量及茎秆锤度性状上有较高的遗传变异潜势、遗传力和选择响应,是一部分有价值的遗传资源。讨论了性状相关和甜高粱综合性状改进的有效途径。     

高效液相色谱法测定甜高粱茎秆中三种糖含量

采用高效液相色谱法（HPLC）对新高粱3号和新高粱4号两种甜高粱茎秆在采后220天贮藏期内,不同贮藏方式下（去叶立放、去叶平放、带叶立放、带叶平放、金字塔型）茎秆中果糖、葡萄糖、蔗糖含量进行了测定。结果表明：在0-220d贮藏期间内,所有贮藏方式下,3号和4号甜高粱茎秆中果糖、葡萄糖、蔗糖含量均呈下降趋势。同一种贮藏方式下3号甜高粱茎秆的果糖、葡萄糖、蔗糖含量始终比4号茎秆高。在整个贮藏期内3号和4号甜高粱茎秆果糖、葡萄糖、蔗糖含量由高到低依次为整秆去叶立放＞整秆去叶平放＞整秆带叶立放＞整秆带叶平放＞金字塔五层＞金字塔四层＞金字塔三层＞金字塔二层＞金字塔一层。     

Association analysis of sugar yield-related traits in sorghum [Sorghum bicolor (L.)]

Association mapping is widely used for detecting QTLs in higher plants. In the present study a synthetic sorghum population containing 119 representative samples, including 43 sweet and 76 grain sorghum accessions originating mainly from China, USA and India, were genotyped using 51 simple-sequence repeat (SSR) markers. Linkage disequilibrium (LD) of pair-wise loci and population structure were analyzed, followed by association analysis of SSR loci and 3 sugar yield related traits using the TASSEL general linear model program. Results showed that: (i) different degrees of LD occurred among syntenic markers and also among nonsyntenic markers, indicating historical recombination among sorghum linkage groups; (ii) significant LD extended up to 7.31 cM; (iii) the collection of accessions was composed of three subgroups; (iv) four marker loci were associated with stalk sugar concentration, fresh stalk weight and stalk juice weight measured in different growing environments and could be used, therefore, in future marker assisted breeding programs. Several loci were also associated with two or more traits simultaneously, which might be due to tight linkage between different genes affecting these traits and/or pleiotropy. In addition, some associated markers were located close to QTLs previously mapped in family-based linkage mapping analyses.     

瘠薄胁迫对高粱主要农艺性状的影响及品种耐瘠性评价

高粱对单个养分的利用存在遗传差异和互作现象,开展全肥性的耐瘠薄分析对高粱育种与种质资源评价有指导意义。利用55个高粱品种在瘠薄和正常土壤条件下开展2年田间试验,调查生育期、株高和穗柄长等15个性状,建立耐瘠性评价方法,对高粱进行分级筛选和评价。结果表明,在瘠薄胁迫下高粱生育期延长,穗柄长和穗柄伸出长度增长,倒2叶面积降低,23个品种株高增高,32个品种株高降低,其余10个性状均降低。产量相关性状以及穗柄长和穗柄伸出长对瘠薄胁迫敏感。株高、穗柄长、穗柄伸出长、茎粗和生育期与耐瘠性呈负相关。土壤瘠薄胁迫对高粱多个性状有影响且存在差异。在瘠薄胁迫下高粱的株高主要受穗柄长和穗柄伸出长度的影响。产量和鲜生物量是耐瘠评价的首选指标,千粒重和倒2叶面积是耐瘠评价的次级指标。本研究共筛选出晋杂31号等12个耐瘠品种。     

Marker-assisted breeding for rf1, a nuclear gene controlling A1 CMS in sorghum (Sorghum bicolor L. Moench)

A study on marker-assisted selection (MAS) for the rf1 gene, which controls pollen sterility in the sorghum A1 cytoplasm, was conducted on the offspring population of two crosses between a maintainer line, BTx-622, and two sweet sorghum lines, BJ-299 and Lunen-2, to test the effectiveness of the MAS method and develop maintainer lines with sweet and juicy stalks and corresponding cytoplasmic-nuclear male sterility (CMS) lines. The simple sequence repeat marker Xtxp18 exhibited a high accuracy (95.098 %) for selecting recessive homozygotes for the rf1 gene. The segregation ratio matched the expected ratio calculated according to the reported genetic distance in the F₂ population of the two crosses used. Finally, four excellent maintainer lines/CMS line pairs (F₅/BC₃) with high stalk juice and stalk juice sugar contents were developed. The MAS method based on Xtxp18 for the sorghum rf1 gene could be used for hybrid breeding programs at a low cost in the future.     

去除分蘖对甜高粱倒伏的影响

甜高粱一般具有分蘖的习性,在生产上,作为糖料作物或能源作物栽培时,通常都掰去部分分蘖。倒伏一直是影响中国甜高粱高产稳产的主要因素。为了了解去除分蘖对甜高粱倒伏的影响,采用自然生长和去除分蘖处理,对3个甜高粱品种的与倒伏相关的农艺性状进行了调查研究。研究表明,自然生长(CK)有28.8%~52.0%的分蘖成穗率。与自然生长(CK)相比,去除分蘖使倒伏率、总茎数、株高、重心高度、倒伏系数有所降低,茎粗、抗折力、主茎秆鲜重有所增加,节间长度缩短。株高、主茎秆鲜重、5~7节长度差异没有达到显著水平,而其他性状的差异均达到显著或极显著水平。与倒伏率的相关性方面,株高、茎粗、重心高度、主茎秆鲜重、1~4节长度均达到极显著水平,5~7节倒伏系数达到显著水平。分析认为,去除分蘖降低了田间总茎数,从而降低了植株之间在生长空间上的竞争,使植株高度、重心高度降低,主茎秆鲜重、茎粗增加,下部节间缩短,抗折力增加,抗倒伏性提高。     

甜高粱蔗糖合酶表达与蔗糖积累的相关分析

以甜高粱为原料生产酒精是一种有潜力的生物能源途径,了解甜高粱蔗糖积累机理对生物能源开发具有重要意义。以两个甜高粱品种为材料,利用Western blotting技术检测高粱叶片和茎秆中蔗糖合酶(Sucrose Synthase, SS)的表达,分析其与蔗糖积累的相关性。结果表明,甜高粱叶片和茎秆中的SS蛋白质表达量在发育早期(拔节期、抽穗期)较低,发育后期(开花期、灌浆期和腊熟期)明显升高,在开花期最高。同2个普通高粱品种相比,在发育后期2个甜高粱品种叶片和茎秆中SS的表达明显增加,且与茎秆中的蔗糖积累相关,推测这是甜高粱与普通高粱蔗糖含量差异的重要原因。试验结果为选育甜高粱品种和提高茎秆蔗糖含量提供了一条可能的策略。