特用春谷与夏谷南引主要农艺性状比较研究

通过对特用春谷与夏谷南引的比较研究,认为特用春谷在珠三角地区主要产量性状均明显高于夏谷,其中码数、穗重、千粒重表现较突出;只是株高、穗长略低于夏谷;因此特用春谷引种于珠三角在春播、夏播、秋播均能获得较好的收成。     

糜子不同性状光周期敏感性的综合评价

【目的】筛选适用于糜子光周期敏感性评价的性状指标,为开展糜子资源光周期敏感性鉴定及相关基因定位和克隆奠定基础。【方法】通过盆栽遮光处理和2个不同光周期生态区大田种植,调查100份糜子试验材料抽穗期、株高、主穗长、地上鲜重、叶片数、节数、旗叶叶面积和千粒重8个主要性状的光周期反应特性,以8个性状数据值建立糜子各个性状的光周期相对敏感度和光周期敏感性综合评价指标D值,并利用2种方法综合评价糜子光周期敏感性。【结果】不同光周期处理糜子8个性状存在显著差异,盆栽各个性状在长日照处理下的表现值显著高于短日照,大田定襄地区各个性状的表现值显著高于三亚地区。盆栽和大田种植模式下,地上鲜重的光周期相对敏感度均最高,千粒重的光周期相对敏感度最低。相关性分析发现,盆栽株高、主穗长、地上鲜重、旗叶叶面积、节数和叶片数与D值都达到极显著正相关,千粒重达到显著正相关,抽穗期达不显著负相关;大田除千粒重与D值达不显著正相关外,其余性状都与D值达到极显著正相关。大田各个农艺性状与光周期敏感综合指标D的简单相关系数排名前三依次是株高(0.867)、地上鲜重(0.811)和主穗长(0.784);盆栽依次是株高(0.787)、主穗长(0.687)和地上鲜重(0.677)。盆栽各个农艺性状对光周期敏感综合指标D的回归方程:Y=0.048+0.012X_1+0.063X_2+0.0446X_3+0.053X_4+0.036X_5+0.016X_6+0.024X_7-0.011X_8;大田各个农艺性状对光周期敏感综合指标D的回归方程:Y=0.019+0.034X_1+0.094X_2+0.066X_3+0.080X_4+0.057X_5+0.028X_6+0.011X_7+0.139X_8;其中,X_1、X_2、X_3、X_4、X_5、X_6、X_7、X_8分别代表抽穗期、株高、主穗长、叶片数、节数、旗叶叶面积、地上鲜重和千粒重。回归和通径分析发现,盆栽和大田地上鲜重和株高对光周期敏感综合指标D的直接作用最大,分别为0.383、0.300和0.251、0.250,其次是旗叶叶面积和主穗长,分别为0.295、0.276和0.238、0.249。综合光周期相对敏感度和光周期敏感性综合评价指标D值比较分析,地上鲜重和株高光周期敏感性强,其次是主穗长和旗叶叶面积,千粒重和抽穗期光周期敏感性较弱。【结论】地上鲜重和株高可以作为糜子光周期敏感性主要评价指标性状,旗叶叶面积和主穗长可以作为参考评价指标,千粒重和抽穗期不适合作为糜子光周期敏感性评价指标性状。     

黄土高原北部春谷主要农艺性状遗传变异与选择

为了获得对春谷产量性状有效选择的依据。减少性状选择的盲目性,提高育种效率,对10个高产春谷品种（系）5点区域试验资料地上部分农艺性状进行了分析。结果表明：春谷茎高,抽穗日数,穗码数,穗长为高遗传力性状;千粒重,小穗产量,株粒重,穗粗遗传力中等;茎粗,出谷率,抽穗至成熟日数为低遗传力性状,通过相关性分析,提高春谷收获前的高产株型为;茎高133-147cm,茎基部直径0.8-1.0cm,穗长21-27cm,穗码数94-109个,株粒重15-21g;出谷率73%-79%;千粒重2.9-3.2g;抽穗日数为63-68d。     

黑龙港流域旱稻产量构成因素及育种策略初步探讨

选用9个性状差异较大的早稻新品系,在稀播条件下,用逐步回归分析法对其株高、株穗数、一级枝梗数、穗实粒数、穗长及千粒重诸性状与单株产量的关系及黑龙港流域旱稻育种策略进行了初步研究。结果表明:在所有调查性状中,株穗数、穗实粒数及千粒重对单株产量影响显著。三者对产量的贡献为株穗数>穗实粒数>千粒重,其直接通径系数分别为0.50、0.38和0.12,达到显著及极显著水平。株高、株穗数、一级枝梗数、穗实粒数及穗长与千粒重呈负相关,其影响程度为穗长>一级枝梗数>株高>株穗数>穗实粒数;穗实粒数同株穗数也呈负相关。单株生产力大的品系是株穗数、穗实粒数及千粒重三者在较高水平上的协调与统一,育种实践上要兼而顾之。在本地区光温条件下,旱稻育种策略为,培育株高及抽穗期适中,提高单株成穗数及单穗实粒数,控制穗子长度,稳定千粒重。其具体指标为,抽穗期8月20～25日,株高100cm左右,穗实粒数不低于100粒,千粒重26g以上,每666.7m~2产量350～400kg。     

山西谷子地方品种农艺性状和品质性状的综合评价

【目的】通过对山西谷子地方品种种质资源农艺性状和品质性状进行综合评价,分析山西谷子种质资源的多样性特点和分布规律,为种质资源的评价和新品种选育提供参考。【方法】利用变异系数、Shannon-Weaver多样性指数对212份山西谷子种质资源的15个性状进行多样性分析和性状差异分析,采用聚类分析、主成分分析、相关性分析以及逐步回归分析对山西谷子种质资源进行综合评价和鉴定指标筛选。【结果】212份山西谷子种质资源多样性指数范围为0.92—2.15,除粒色外,均大于1.00;变异系数范围为3.35%—38.66%,株高、穗长、茎长、茎粗、穗粗、节数、码数、码粒数、单穗重、穗粒重、千粒重、直/支比和粒色变异比较丰富,淀粉和蛋白质变化较小。聚类分析把山西谷子种质资源分为3个类群:第一类群北部品种,来源地包括大同和朔州;第二类群中部品种,来源地包括阳泉、太原、晋中和榆次;第三类群南部品种,来源地包括临汾和运城,与山西地理分布吻合;北部品种中单穗重、穗粒重和千粒重等性状的平均值更高,南部品种中码粒数、单穗重、千粒重、蛋白质、淀粉和直/支比表现出更高的变异性。主成分分析把15个性状归为9个主成分,累计贡献率为89.26%,表明9个主成分包含了谷子表型性状的大部分信息。山西谷子种质资源表型性状的综合得分F值均值为0.521,临汾的黄疙瘩最高(0.709),大同的牛毛黄最低(0.315)。15个性状和综合得分F值的相关性分析表明,10个农艺性状(株高、穗长、茎长、茎粗、穗粗、节数、码数、码粒数、单穗重和穗粒重)与F值呈极显著正相关,直/支比与F值也呈极显著正相关。采用逐步回归分析法筛选出9个性状,分别为株高、穗长、茎长、码数、码粒数、单穗重、蛋白质、直/支比和粒色。【结论】山西谷子地方品种表型多样性丰富,山西谷子资源划分为南部品种、中部品种和北部品种,划分结果与地理来源吻合。直/支比可作为评价指标引入到谷子种质资源的综合评价中。筛选出9个性状可以作为谷子种质资源性状评价指标。山西谷子南部资源多样性更丰富,可作为谷子品质和特色育种的资源库。     

糜子不同性状对光周期的响应及综合评价

为探讨不同品种糜子各性状指标对光周期的反应,通过遮阴棚处理,设置6、9、12 h光照和自然光照（对照）4个光周期环境,调查15份糜子材料的生育期、农艺性状、产量和短日抽穗促进率的光反应特性,以11个性状指标的相对敏感度值分析各性状指标的光周期敏感度,并采用2种综合评价方法对15个糜子品种的光周期敏感性进行综合评价。结果表明,糜子在三叶期进入光敏感期,12 h光照处理为糜子短日处理标准。与自然日照相比,短日处理缩短了糜子抽穗期,株高、分蘖数、穗长、主穗小穗数、千粒质量、主茎节数和产量随着日照时数的缩短整体上呈递减趋势,日照时数低于6 h或高于12 h均会减少糜子叶片数、缩短糜子穗颈长度,降低糜子有效穗数,短日出穗促进率相对较低的品种表现为更强的适应性。11个性状指标的光周期相对敏感度值在-0.7~1.6之间,株高和主穗小穗数的光周期相对敏感度最强,其次是有效穗数、生育期、主穗长,叶片数和千粒质量的敏感度较弱,结合主成分分析结果显示,株高和主穗小穗数可作为主要评价指标,主穗长和生育期可作为参考评价指标,千粒质量和叶片数不适合做为评价光周期敏感性指标,光周期综合指标评价D值显示‘赤糜2号’和‘固糜21号’为光周期低敏感型糜子品种。     

山西谷子地方品种农艺性状和品质性状的综合评价

【目的】通过对山西谷子地方品种种质资源农艺性状和品质性状进行综合评价,分析山西谷子种质资源的多样性特点和分布规律,为种质资源的评价和新品种选育提供参考。【方法】利用变异系数、Shannon-Weaver多样性指数对212份山西谷子种质资源的15个性状进行多样性分析和性状差异分析,采用聚类分析、主成分分析、相关性分析以及逐步回归分析对山西谷子种质资源进行综合评价和鉴定指标筛选。【结果】212份山西谷子种质资源多样性指数范围为0.92—2.15,除粒色外,均大于1.00;变异系数范围为3.35%—38.66%,株高、穗长、茎长、茎粗、穗粗、节数、码数、码粒数、单穗重、穗粒重、千粒重、直/支比和粒色变异比较丰富,淀粉和蛋白质变化较小。聚类分析把山西谷子种质资源分为3个类群：第一类群北部品种,来源地包括大同和朔州;第二类群中部品种,来源地包括阳泉、太原、晋中和榆次;第三类群南部品种,来源地包括临汾和运城,与山西地理分布吻合;北部品种中单穗重、穗粒重和千粒重等性状的平均值更高,南部品种中码粒数、单穗重、千粒重、蛋白质、淀粉和直/支比表现出更高的变异性。主成分分析把15个性状归为9个主成分,累计贡献率为89.26%,表明9个主成分包含了谷子表型性状的大部分信息。山西谷子种质资源表型性状的综合得分F值均值为0.521,临汾的黄疙瘩最高（0.709）,大同的牛毛黄最低（0.315）。15个性状和综合得分F值的相关性分析表明,10个农艺性状（株高、穗长、茎长、茎粗、穗粗、节数、码数、码粒数、单穗重和穗粒重）与F值呈极显著正相关,直/支比与F值也呈极显著正相关。采用逐步回归分析法筛选出9个性状,分别为株高、穗长、茎长、码数、码粒数、单穗重、蛋白质、直/支比和粒色。【结论】山西谷子地方品种表型多样性丰富,山西谷子资源划分为南部品种、中部品种和北部品种,划分结果与地理来源吻合。直/支比可作为评价指标引入到谷子种质资源的综合评价中。筛选出9个性状可以作为谷子种质资源性状评价指标。山西谷子南部资源多样性更丰富,可作为谷子品质和特色育种的资源库。     

春大麦亲本数量性状的双列杂交分析

按Griffing方法Ⅱ分别对8个六棱大麦亲本和5个二棱亲本进行了双列杂交分析。比较了各亲本产量、千粒重、株高、单株有效分蘖数、穗长、每穗粒数、每穗粒重,抽穗期的一般配合力效应。绝大多数性状为加性基因和非加性基因共同起作用。广义遗传力以株高,抽穗期为最高。狭义遗传力六棱品种从大到小依次为株高、穗粒重、穗粒数、抽穗期、穗长、千粒重、分蘗、产量,二棱品种依次为穗长、穗粒数,株高、抽穗期、产量,分蘗。     

基于SSR标记的谷子主要农艺性状关联位点检测及等位变异分析

【目的】通过在海南省乐东县、河南省洛阳市、吉林省吉林市和公主岭市4个不同地理环境调查谷子10个主要性状,进行SSR标记与性状的关联分析,获得单一环境特异表达位点及多个环境共同表达位点,发掘优异等位变异,探究谷子可能的生态适应性形成机制,为开展谷子分子辅助选择育种奠定基础。【方法】连续2年在吉林省吉林市和公主岭市、河南省洛阳市、海南省乐东县调查102份谷子资源株高、穗长、叶片数、穗粗、抽穗期、穗码数、码粒数、穗重、穗粒重、千粒重10个主要农艺性状的基础上,首先利用SPSS19.0软件对每个地理环境进行性状间相关性分析,再用70个多态性SSR标记对谷子资源进行基因型鉴定,分析102份谷子资源的遗传多样性和群体遗传结构,最后用TASSEL5.0软件进行标记间的连锁不平衡分析,并用GLM和MLM 2种模型开展分子标记与表型性状的关联分析。【结果】除了千粒重,其余9个性状间在4个地理环境普遍存在显著或极显著正相关,千粒重只在在吉林市、公主岭市、洛阳市3个环境与穗粒重、株高、穗长、穗重呈显著或极显著正相关,在海南乐东县与其他9个性状没有显著相关性;70对SSR引物共检测到397个等位基因,平均每个标记的观测等位基因数、有效等位基因数、期望杂合度、Shannon指数分别为6、2.24、0.4637、0.7738;遗传多样性和群体结构分析均将102份谷子材料分为4个群,来自河南的谷子材料散布在4个群中,表现较丰富的遗传多样性;70对SSR标记间连锁不平衡分析未发现明显的连锁不平衡结构;GLM、MLM 2种模型共检测到10个关联标记,结合等位效应分析确定b115、MPGC13、b227、b194、p56在吉林市、公主岭市2个环境与穗重、穗长、叶片数、抽穗期4个性状关联,sigms9034、b125在洛阳市与穗长、穗码数关联,P18和p59在乐东县与穗重关联,p6在吉林市、公主岭市和洛阳市分别与叶片数和穗码数关联,单个标记对表型变异的平均贡献率在7.76%—34.05%;3个标记等位基因sigms9034-168、P18-166、p56-244分别能够显著增加穗长、穗重,缩短抽穗期。【结论】连续2年获得了5个在吉林市、公主岭市稳定表达的标记位点b115、MPGC13、b227、b194和p56,2个在洛阳市稳定表达的标记位点sigms9034、b125,2个在乐东县稳定表达的位点P18和p59,1个在洛阳市和吉林市、公主岭市同时稳定表达的标记位点p6;获得了3个可用于穗部性状、生育期标记辅助选择的优异等位基因sigms9034(168 bp)、P18(166bp)、p56(244 bp)。     

旱地春谷数量性状的遗传与选择研究

考察的19个旱地春谷7个数量性状的遗传力都较高,其中穗长、穗重、穗粒重、株草重的遗传变异系数大,相对遗传进度高;茎高、千粒重、生育期的遗传变异系数小,相对遗传进度低。产量与穗重、穗粒重、千粒重显著正相关,千粒重和生育期对产量的直接作用较大。穗重、穗粒重和穗长作为产量选择性状进行改良的前景广阔,在早代选择是有效的,通过稳重、穗粒重、加强对千粒重的正向选择有助于更好地选择高产基因型。     

Associated Loci Detection and Elite Allelic Variations Analysis of Main Agronomic Traits in Foxtail Millet (Setaria italica L.) Based on SSR Markers

【Objective】Through the investigation of 10 major traits in foxtail millet at Ledong, Hainan province, Luoyang, Henan province, Jilin and Gongzhuling, Jilin province, totally four different geographical environments, association analysis between SSR markers and the ten traits was performed to obtain loci expressed in single environment or multiple environments, excavate elite allelic variations, explore the probable mechanism forming ecological adaptation and provide foundation for launching molecular-assistant selection breeding in foxtail millet.【Method】Based on the survey of ten traits (plant height, panicle length, number of leaves, panicle diameter, heading stage, spikelet number, grain number per branch, spike weight, grain weight per panicle and 1000-grain weight) from 102 foxtail millet varieties at Jilin and Gongzhuling, Jilin province, Luoyang, Henan province and Ledong, Hainan province for two consecutive years, correlation analysis of ten traits at each geographical environment was first performed by SPSS 19.0 software, then the 102 foxtail millet varieties were genotyped by 70 polymorphic SSR markers, and further genetic diversity and population genetic structure of these varieties were analyzed. Finally, linkage disequilibrium analysis among markers and association analysis between molecular markers and phenotypic traits were carried out by GLM and MLM models of TASSEL 5.0 software. 【Result】There existed significant or very significant positive correlations among most of the nine agronomic traits except 1000-grain weight across four geographical environments. Only significant or very significant positive correlations were found between 1000-grain weight and grain weight per panicle, plant height, panicle length, spike weight at Jilin, Gongzhuling and Luoyang, no significant correlations were found between 1000-grain weight and other nine traits at Ledong environment. Totally 397 alleles were detected in 70 pairs of SSR primers, giving average observed allele number, effective allele number, expected heterozygosity, Shannon index of 6, 2.24, 0.4637 and 0.7738 per marker respectively. Both genetic diversity analysis and population structure analysis divided 102 foxtail millet materials into 4 groups, and the varieties from Henan province scattered in each of the four groups, showing more abundant genetic diversity. Linkage disequilibrium analysis showed that no obvious LD structures were found among 70 SSR markers. Totally 10 associated markers were detected by GLM and MLM models, combined with allele effect analysis results, it could be determined that b115, MPGC13, b227, b194 and p56 were associated with spike weight, panicle length, number of leaves and heading stage at Jilin, Gongzhuling, sigms9034 and b125 were associated with panicle length and spikelet number at Luoyang, P18 and p59 were associated with spike weight at Ledong, p6 was associated with number of leaves and spikelet number at Jilin, Gongzhuling and Luoyang respectively. The average contribution rates of single marker to phenotypic variation ranged from 7.76% to 34.05%. Three alleles, sigms9034-168, P18-166 and p56-244, could increase panicle length and spike weight, shorten heading stage significantly, which would be used to improve panicle traits and shorten growth period by marker-assisted selection breeding.【Conclusion】Five marker loci (b115, MPGC13, b227, b194 and p56) were steadily detected at Jilin and Gongzhuling, two marker loci (sigms9034, b125), two marker loci (P18, p59) were steadily detected at Luoyang and Ledong respectively for two consecutive years. One marker locus (p6) was steadily detected at Jilin, Gongzhuling and Luoyang, three geographical environments for two consecutive years. Three elite alleles (sigms9034-168bp, P18-166bp, p56-244bp) that could be used to carry out marker-assisted selection for panicle traits and growth period were obtained.     

98份谷子材料穗部性状的全基因组SNP关联分析

调查98份谷子材料的穗长、穗粗、穗码数、穗质量、穗粒质量、千粒质量6个穗部性状,并进行基因组重测序。基因组重测序共开发了4 482 208个SNP标记;与穗长、穗粗、穗码数、穗质量、穗粒质量、千粒质量关联的SNP位点数分别为118、83、97、13、54、458个,其中与穗长、穗码数、穗粒质量、千粒质量关联的SNP在谷子9条染色体上均有分布,与穗质量关联的SNP分布在除1、2、5号染色体以外的其他6条染色体上,与穗粗关联的SNP分布在除6号染色体以外的其他8条染色体上。     

水稻籼爪交重组自交系穗部性状变异分析

为研究四川水稻高产理想株系穗部性状的遗传特性,并筛选出高产且综合农艺性状好的新材料,利用籼稻CG133R与爪哇稻22号构建的重组自交系(RIL)群体,对其单株有效穗、一次枝梗数、穗长、每穗着粒数和千粒重等9个性状的遗传变异进行考查和相关性分析;对其单株产量与各农艺性状进行逐步回归分析与通径分析;对单株产量位列前8名的优系分析其穗部性状表现,并根据单株产量高低分成2组深入进行性状间的相关分析。结果表明,RIL群体穗部性状上发生了极广泛的变异。逐步回归分析和通径分析发现,水稻单株产量的主要贡献因素为有效穗实粒数千粒重。经过对其优系分析,初步确立四川稻区高产理想株系穗部性状的指标为有效穗数7~9个、一次枝梗数18~20个、穗长27.0~30.0cm、着粒数320粒、实粒数290粒、着粒密度120粒/10cm、结实率81%~92%、千粒重20.0~27.0g。进一步对RIL群体中单株产量位列前4名的株系分析发现,其有效穗数和着粒数呈显著正相关(P0.001)。表明打破了有效穗数和着粒数间的不利连锁关系,出现了优良变异。这些优系可作为新种质进行深入分析和利用。     

糜子不同性状光周期敏感性的综合评价

【目的】 筛选适用于糜子光周期敏感性评价的性状指标,为开展糜子资源光周期敏感性鉴定及相关基因定位和克隆奠定基础。【方法】通过盆栽遮光处理和2个不同光周期生态区大田种植,调查100份糜子试验材料抽穗期、株高、主穗长、地上鲜重、叶片数、节数、旗叶叶面积和千粒重8个主要性状的光周期反应特性,以8个性状数据值建立糜子各个性状的光周期相对敏感度和光周期敏感性综合评价指标D值,并利用2种方法综合评价糜子光周期敏感性。【结果】不同光周期处理糜子8个性状存在显著差异,盆栽各个性状在长日照处理下的表现值显著高于短日照,大田定襄地区各个性状的表现值显著高于三亚地区。盆栽和大田种植模式下,地上鲜重的光周期相对敏感度均最高,千粒重的光周期相对敏感度最低。相关性分析发现,盆栽株高、主穗长、地上鲜重、旗叶叶面积、节数和叶片数与D值都达到极显著正相关,千粒重达到显著正相关,抽穗期达不显著负相关;大田除千粒重与D值达不显著正相关外,其余性状都与D值达到极显著正相关。大田各个农艺性状与光周期敏感综合指标D的简单相关系数排名前三依次是株高（0.867）、地上鲜重（0.811）和主穗长（0.784）;盆栽依次是株高（0.787）、主穗长（0.687）和地上鲜重（0.677）。盆栽各个农艺性状对光周期敏感综合指标D的回归方程：Y=0.048+0.012X₁+0.063X₂+0.0446X₃+0.053X₄+0.036X₅+0.016X₆+0.024X₇-0.011X₈;大田各个农艺性状对光周期敏感综合指标D的回归方程：Y=0.019+0.034X₁+0.094X₂+0.066X₃+0.080X₄+0.057X₅+0.028X₆+0.011X₇+0.139X₈;其中,X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇、X₈分别代表抽穗期、株高、主穗长、叶片数、节数、旗叶叶面积、地上鲜重和千粒重。回归和通径分析发现,盆栽和大田地上鲜重和株高对光周期敏感综合指标D的直接作用最大,分别为0.383、0.300和0.251、0.250,其次是旗叶叶面积和主穗长,分别为0.295、0.276和0.238、0.249。综合光周期相对敏感度和光周期敏感性综合评价指标D值比较分析,地上鲜重和株高光周期敏感性强,其次是主穗长和旗叶叶面积,千粒重和抽穗期光周期敏感性较弱。【结论】地上鲜重和株高可以作为糜子光周期敏感性主要评价指标性状,旗叶叶面积和主穗长可以作为参考评价指标,千粒重和抽穗期不适合作为糜子光周期敏感性评价指标性状。     

谷子杂交种与亲本性状的遗传相关性

【目的】探讨谷子杂交种与亲本性状间的遗传相关性,为筛选亲本材料、组配优异杂交种提供理论依据。【方法】用6个谷子高度雄性不育系和10个抗拿捕净除草剂恢复系组配60个组合,2017年种植60个杂交组合及其亲本,通过农艺性状和产量的初步鉴定和统计分析,从中筛选出用4个母本（谷3A、晋29A、51A和910A）、7个父本（K34、M22、K650、K154、K410、K391和K47）组配的7个优势组合。2018年种植7个优势组合及其亲本,测定其10个农艺和产量性状（分蘖数、株高、穗茎长、穗长、穗粗、穗重、粒重、千粒重、出苗至抽穗的天数和小区产量）,对杂交种与亲本在相同性状上进行遗传相关分析,并对父母本各性状与杂交种产量性状（穗重、穗粒重）进行遗传相关分析。【结果】杂交种在穗茎长、抽穗期上有超亲优势,在穗长上超亲优势明显;杂交种与亲本的相关分析表明,杂交种与母本在株高、抽穗期、穗长等性状上存在显著的正相关关系,据2018年分析遗传相关系数分别为0.8841、0.9117和0.8263,前两项达极显著水平;杂交种与父本在分蘖数、株高、穗茎长、穗粗、千粒重等性状上存在显著的正相关关系,据2018年分析遗传相关系数分别为0.8267、0.9618、0.8234、0.7770和0.8404,其中在株高上达极显著水平;母本的分蘖数、株高、抽穗期与杂交种的单株穗重、穗粒重存在显著的正相关关系,其中与单株穗重的相关系数分别为0.3327、0.5439和0.4436,与单株穗粒重的相关系数分别为0.4238、0.4642和0.3487,母本的穗长与杂交种的单株穗粒重存在显著的相关关系,相关系数为0.3698;父本的分蘖数、株高、抽穗期和穗粗与杂交种的单株穗重、穗粒重存在显著的正相关关系,其中与单株穗重的相关系数分别为0.4986、0.4598、0.3367和0.5348,与单株穗粒重的相关系数分别为0.5568、0.4253、0.3659和0.4236,父本分蘖数与杂交种单株穗重、穗粒重的相关性达极显著水平。【结论】父母本与杂交种在分蘖数、株高、穗茎长、穗粗、千粒重等性状上均存在一定的正相关关系,可以通过对亲本这些性状的选择来间接选择杂交组合的优良农艺性状和产量性状,从而选育出优异高产杂交种。     

谷子SiARGOS1的克隆、表达分析和功能标记开发

【目的】从谷子中分离受激素诱导表达、参与器官大小控制的拟南芥ARGOS(Auxin-regulated gene involved in organ size)基因家族的同源基因,进行生物信息学分析,明确其在不同组织器官及其受植物激素诱导的表达模式,分析基因编码区及其启动子序列差异,开发功能标记,为谷子产量性状相关基因的改良提供依据。【方法】通过对已有ARGOS蛋白保守结构域进行BLAST,明确谷子ARGOS家族成员数目并进行蛋白序列分析,采用同源克隆方法获得谷子ARGOS家族成员之一——SiARGOS1编码区及其启动子序列,用生物信息学方法分析SiARGOS1启动子的顺式作用元件,通过实时荧光定量PCR分析该基因在谷子各器官中以及不同植物激素条件下的诱导表达模式,利用基因编码区及启动子序列的SNP和插入缺失序列开发分子标记,同时利用85份谷子品种的穗重(panicle weight,PW)、穗粒重(grain weight,GW)和千粒重(thousand-grain weight,TGW)等产量性状数据进行基因型间的差异显著性分析,挖掘用于检测该基因与谷子产量性状相关优异等位变异的功能标记。【结果】获得6个谷子ARGOS家族成员,均具有典型的保守OSR(organ size related)结构域,包含2个跨膜螺旋结构和1个高度保守富含亮氨酸区域,克隆了与拟南芥AtARGOS同源的家族成员之一——SiARGOS1编码区及其启动子序列,该基因位于谷子第8染色体上,开放阅读框为342 bp,无内含子,编码113个氨基酸,启动子区域为2 109 bp,含有与生长素、乙烯、茉莉酸和赤霉素等多种植物激素调控有关的元件。表达分析发现,SiARGOS1在谷子根、茎、叶和穗等器官中均有表达,在根中表达量最高,其次为茎和叶,穗中表达量最低。SiARGOS1对生长素吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)不敏感,但受乙烯利(ethephon,ETH)上调表达。不同基因型谷子SiARGOS1序列分析发现,SiARGOS1编码区151 bp(起始密码子83 bp)处存在1个SNP(C/G),导致该基因第28个氨基酸发生突变(Ala/Gly),据此设计一个CAPS-AccⅡ标记;另外,启动子区存在19个SNP和2个In Del,根据-1 652—-1 651处(TA)_(2/3)和-1 165—-1 163处(TCA)_(1/2)的序列差异分别设计SSR引物AP-1和AP-2。同时,用这些标记对85份谷子品种进行检测,CPAS-AccⅡ和AP-1检测到不同基因型的穗重、穗粒重和千粒重的差异均不显著,而AP-2检测的2种基因型间除千粒重差异不显著外,穗重和穗粒重在2015和2016两年间差异均达到显著水平。【结论】在谷子中发现6个ARGOS家族成员,均具有保守OSR结构域,其中,谷子SiARGOS1开放阅读框为342 bp,无内含子,与拟南芥AtARGOS同源,该基因对生长素不敏感,但受乙烯利上调表达。在该基因启动子区开发的SSR标记AP-2可作为功能标记,用于谷子穗重和穗粒重等产量性状相关优异等位变异的鉴定和筛选。     

谷子穗顶端败育突变体sipaa1的表型分析和基因定位

【目的】穗发育对于农作物产量至关重要,而穗顶端败育谷子产量下降的重要原因之一。通过挖掘谷子穗顶端败育的相关基因,探求谷子穗顶端发育的生物学通路,以期为谷子穗发育遗传机理研究提供理论基础。【方法】利用化学诱变剂甲基硫酸乙酯（ethyl methyl sulfonate,EMS）对野生型豫谷一号（Yugu1）进行诱变,在其后代中发现了一个可以稳定遗传的穗顶端败育的突变体,命名为sipaa1,同时对该突变体的农艺性状进行鉴定。以突变体sipaa1母本,SSR41父本构建的F₂定位群体为材料进行遗传分析及图位克隆,确定基因所属染色体以及在该染色体上的位置。对突变体sipaa1和野生型Yugu1的BC₁F₂进行高通量测序,挖掘定位区间内的候选基因,根据候选基因在谷子不同组织部位表达量的差异,找出在穗部高表达的候选基因。对孕穗期的Yugu1和sipaa1进行转录组测序,寻找差异表达基因并分析差异表达基因富集的生物学通路。【结果】与Yugu1相比,突变体sipaa1的平均株高略有增高,增幅不显著,叶长、叶宽分别降低了10.66%和5.08%。突变体的表型变异主要集中在穗部,最突出的表现是穗顶端小花发育异常,谷穗长和谷穗粗分别降低了11.36%和16.12%,单株穗重、谷码数、单穗粒重及千粒重分别降低了30.02%、32.58%、30.55%和18.18%。通过对sipaa1×SSR41的F₂代群体中正常株与突变株的遗传分析表明该突变为隐性单基因控制。经图位克隆将突变基因定位于第1染色体Indel标记1-9.23与1-9.333之间约100 kb的范围内。结合高通量测序数据库,在该定位区间筛选到6个在穗部高表达的候选基因。转录组测序发现,在突变体与野生型之间存在2 768个上调表达基因,507个下调表达基因,且定位区间内有2个差异表达基因主要与激素信号转导、外界胁迫响应、植物-病原互作等生物学通路有关。【结论】谷子穗顶端败育突变体sipaa1由隐性单基因控制,突变基因位于第1染色体Indel标记1-9.23与1-9.333之间,转录组测序与基因功能分析发现了2个在穗部高表达且与植物花器官发育及胁迫响应密切相关的候选基因,候选基因可能通过对激素、胁迫响应,以及细胞程序性死亡等相关通路调控谷子穗顶端败育。     

华北夏谷区2001—2015年谷子育种变化

【目的】对华北夏谷区近15年谷子区域试验数据进行分析,探讨谷子育种变化趋势,为谷子品种改良提供参考。【方法】利用2001—2015年华北夏谷区参试品种的主要农艺性状数据,研究其变化规律;以通过鉴定的51个育成品种为材料进行分析,并与15年间华北地区谷子生长季6—9月份气候因素进行相关分析,梳理通过鉴定的51个品种的类型。【结果】2001—2015年华北夏谷区区域试验参试品种各农艺性状在年度间变异较大,随着年份的推移,产量、生育期、株高、穗长、单穗重和穗粒重持续增加,千粒重基本不变,公顷穗数略有下降。51个通过鉴定品种的整体变化趋势与所有参试品种的变化趋势基本一致。51个通过鉴定品种间产量、生育期、株高、穗长、千粒重和公顷穗数差异极显著,单穗重、穗粒重和出谷率差异不显著。华北夏谷区谷子生育期气候趋向于暖湿的变化趋势。通过鉴定的品种产量和生育期、单穗重、穗粒重呈极显著正相关,与最低温、降水量呈极显著负相关。最低温、最高温、降水量、生育期、穗粒重、出谷率决定谷子产量85.17%的变异。对产量贡献较大且为负效应的是最低温,为正效应的是最高温。近几年谷子育种水平有所提高,品种类型较丰富多样,抗除草剂品种和优质米类型逐渐增多,反映了轻简栽培和优质是目前的主要育种方向。但是以冀谷19、豫谷1、冀谷25等3个主干品种为亲本来源的品种数为26个,占杂交选育品种的57.8%,育成品种亲本范围相对较窄的问题越来越严重。【结论】2001—2015年华北夏谷区区域试验育成品种产量有所提高,品种类型较丰富多样,育种水平取得一定的进步。然而,造成产量显著差异的原因主要取决于气候因素,而且品种培育的亲本选择狭窄可能是育种突破的关键瓶颈。在今后的育种过程中,要从亲本创制和选择着手,丰富亲本类型;提高品种穗粒重和出谷率,以适应气候变化,提高夏谷产量。     

东北春谷区近年来谷子育成品种的评价

【目的】通过对11年来东北春谷区育成的谷子品种产量、农艺性状进行相关分析,为东北春谷区谷子新品种选育、推广、资源利用和育种方向提供理论指导。【方法】基于2005—2015年国家谷子品种区域试验东北春谷区生育期、株高、单穗重、穗粒重、出谷率、千粒重、产量等农艺性状数据,结合东北春谷区生态区域类型特点,研究参试品种的农艺性状变化规律,对参试品种及通过鉴定品种的产量、主要农艺性状用DPS软件进行比较与分析。【结果】2005—2015年参试品种共有60个,按照全国农业技术推广中心的谷子品种鉴定标准,11年间通过鉴定的品种18个。参加区试的品种和通过鉴定品种的农艺性状平均值在年度间存在一定的变异,受气候条件因素影响较大,2010年通过鉴定的品种的产量较2005年增产4.6%,2015年通过鉴定的品种产量分别较2005年和2010年的品种增产12.62%和7.66%,总体来看育成品种表现出产量逐步增加的趋势。育成品种的产量增产幅度因品种类型不同而有一定的差异,单就产量而言,11年间九谷23、九谷14和龙谷31增产幅度超过10%,是增产幅度较大的品种。通过对18个鉴定品种农艺性状与产量进行相关和多元逐步回归分析表明,产量与单穗重、穗粒重呈极显著正相关;生育期、株高、单穗重、出谷率、千粒重和公顷穗数决定了产量90.98%的变异。过去11年东北春谷区利用夏谷血缘育成的品种九谷23,表现较突出,且株高约115 cm,株高显著低于其他品种,代表着东北春谷区育种的整体方向。【结论】东北春谷区谷子品种的选育取得了一定的进步,2005—2015年参试品种及通过鉴定品种的产量有逐年增加的趋势。单穗重和穗粒重对产量影响最大,同时农艺性状受品种特性、气候、栽培条件等多种因素影响,因此,育种中应在注重单穗重和穗粒重的同时,兼顾株高、生育期、抗性等其他因素对产量的影响,特别是应该降低株高和缩短穗颈长,使新培育的品种适应机械化轻简栽培,并继续加大抗除草剂品种和优质品种的培育,满足中国种植业结构调整和人们膳食结构改善对轻简栽培和优质品种的追求。     

荣丰A所配系列早杂组合产量结构分析

对2006～2010年参加江西省区试的12个荣丰A所配组合的8个主要农艺性状进行表型值分析、相关分析和通径分析,结果表明:有效穗、株高、穗总粒数、穗实粒数、千粒重和产量等6个性状的变异系数相对较大,结实率和穗长的变异系数较小;结实率与产量呈极显著简单正相关,其余6个性状与产量呈简单正相关;有效穗、株高和穗实粒数等性状对产量形成起正向直接作用,穗长、穗总粒数、结实率和千粒重等性状对产量起负向直接作用。对产量形成的作用大小依次为:穗实粒数>穗总粒数>结实率>株高>有效穗>穗长>千粒重。