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。     

高粱茎秆含糖量遗传研究

高粱茎秆按汁液含量可分为:成熟时茎秆不含汁液的干涸类型和成熟时茎秆内含有大量汁液两类。茎秆内多汁液且含有一定糖分的高粱称甜高粱,属普通高粱的一个变种。因为这类高粱集糖用、饲用、能源和粮食等多种用途于一身,受到世界许多国家重视。了解它的糖分遗传是非常必要的。然而对高梁茎秆含糖量研究报道甚少,且分歧较大。本文是我们进一步研究的结果。……     

甜高粱茎秆含糖量研究

采用77个粒用高粱和21个甜高粱作为研究材料,对甜高粱的含糖量进行了研究。结果表明,甜高粱茎秆的含糖量是粒用高粱的2~5倍,而且茎秆秆芯蜡质,汁液含量高。甜高粱茎秆不同茎节的含糖量有差异,其含糖量随节位由低到高的变化趋势有4种类型,并以低-高-低的变化占多数,因此利用中间节段第4,7,9节的含糖量平均值可表示植株含糖量。收获后,随着茎秆水分的丧失,其含糖量逐渐上升,但是25 d后开始急剧下降。     

高粱茎秆糖分的积累变化及遗传研究

利用13对不育系及其保持系材料和杂交组合130B×1141B的F2群体,研究了高梁茎秆含糖量在灌浆期间的积累变化规律,估算了遗传相关参数.结果认为,不同不育系之间,不育系与保持系之间的茎秆糖分积累有所不同.育性不稳、自交结实率较高的不育系与保持系一样,在灌浆中期茎秆含糖量较低,随后含糖量又有回升,而正常不育系茎秆的含糖量在此期间保持较高的水平.灌浆后期少数不育系和多数保持系的茎秆含糖量较低.用F2群体进行的遗传分析表明,高粱茎秆中的含糖量和茎汁液含量遗传均符合一对主基因加显模型,其显性效应为负向.两者的主基因遗传率分别为62.97%和55.83%.据此,提出了在高含糖量育种上,选择籽粒成熟期茎秆含糖量高的材料,以及在杂交高代材料中对含糖量进行选择容易得到预期效果.     

种植密度对甜高粱生长发育、产量及含糖量的影响

研究了不同种植密度对杂交甜高粱辽甜1号的生长发育、产量及茎秆汁液含糖量的影响。结果表明,不同种植密度下株高、茎叶比、叶面积指数、叶绿素含量和茎秆含糖量在生育后期均存在明显差异;且产量受种植密度影响较大,甜高粱辽甜1号鲜株产量和子粒产量均显著增加。综合分析,种植密度为8.25万株/hm²较为适宜。     

延迟收获对甜高粱糖分含量的影响

本文研究了不同基因型甜高粱延迟收获对其含糖量的影响。结果表明:适当延长收获期,甜高粱茎秆含糖率增加,叶的含糖率降低,总的含糖量有所增加。因此,适当的延迟收获有利于提高甜高粱茎秆的含糖量。     

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。     

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。     

新选甜高粱品系的抗倒伏鉴定评价及相关分析

为了对甜高粱的抗倒伏性进行深入的研究,通过对66份甜高粱品系进行详细的调查研究,并采用聚类分析,遗传多样性分析以及因子分析对甜高粱的抗倒伏进行鉴定评价。结果表明,这些材料具有较大差异和丰富的遗传多样性,但从聚类分析来看,在遗传距离1.955处66份材料被分为7大类群,大部分材料都集中在第2类群中。根据农艺性状的相关分析表明茎粗和重心高度比例是选择甜高粱的2个主要性状。根据能源用甜高粱的评价标准：茎秆榨汁率≥45%,茎秆汁液混合锤度(Bx)≥15%。茎粗≥1.90 cm,重心高度比例≤0.445,抗倒伏性分级≤6,‘7050B×8000杂-1B’综合表现最好,可在生产和育种中加以利用     

A3 CMS在甜高粱育种中的可行性研究

以5个高粱不育系、6个甜高梁杂交种和甜格雷兹为材料,通过对茎秆含糖量和鲜重的测定分析,研究利用A3CMS选育不育化甜高粱杂交种的可行性。结果表明：同核异质不育系在茎秆含糖量方面差异不显著,同核异质杂交种在茎秆产量上差异不显著,但茎秆含糖量差异显著,A3杂交种的含糖量明显优于A1杂交种。认为,利用A3CMS选育不育化甜高粱杂交种是可行的。     

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。     

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。     

QTL mapping of agronomically important traits in sorghum (<Emphasis Type="Italic">Sorghum bicolor</Emphasis> L.)

Sorghum is one of the most important cereal crops; it is used to produce feed, sugar, and biofuel. To investigate genetic tradeoffs between grain and stem sugar production, we evaluated plant height, Brix (the percentage of soluble solids in stalk juice), 100-grain weight and flowering time over 3 years in a recombinant inbred line (RIL) population consisting of 189 individuals derived from a cross between the sweet sorghum cultivar ‘Rio’ and grain sorghum ‘BTx623’. We constructed a genetic linkage map (total length, 1418.71 cM; average distance between markers, 11.26 cM), which consisted of 118 simple sequence repeat (SSR) and 8 insertion-deletion (INDEL) markers. A total of 14 QTLs were detected on chromosomes 1, 3, 6, 7, and 9, which included 6 QTLs for plant height; 4 for Brix; and 2 QTLs for each 100-grain weight and flowering time. Eight QTLs were detected at least in 2 years. These results will be useful for future QTL fine mapping and gene mining for these traits, and useful for the improvement of sorghum through molecular marker-assisted selection.     

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.     

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.