谷子遗传资源多样性研究进展

谷子形态水平、染色体水平、生化水平及DNA水平上遗传多样性的研究进展表明,谷子在不同生态环境下栽培,适应性结果导致了形态学性状和农艺性状的较大变异;染色体核型和带型的分析显示不同谷子品种在核型组成、核型分类方面存在分化;生化水平上,谷子的品质含量表现了丰富的多样性,蛋白质标记的指纹图谱也存在一定的差异;分子水平上,谷子种内存在一定的遗传多样性,分子标记是研究谷子遗传差异最有效方法。本文也对谷子育种如何有效利用遗传多样性研究的信息进行了探讨。     

不同播期对谷子DUS测试性状的影响

随着现代育种技术的快速发展,品种更新日益加快,对谷子新品种权的保护迫切需要完善。以5个春谷品种、5个夏谷品种和5个杂交谷品种为试验材料,分3个播期种植,研究山西省忻州地区播期差异对谷子DUS（特异性、一致性和稳定性）测试性状的影响。结果表明,播期对谷子质量性状、假质量性状以及目测型数量性状均无显著影响;播期对谷子测量型数量性状的影响程度不同,各个性状的变异系数大小顺序依次为：成穗茎数>出谷率>单码籽粒数>单穗重>穗颈长度>穗粗度>茎秆粗度>穗长度>倒2叶宽度>抽穗期>伸长节节间数>倒2叶长度>茎秆长度。在单个性状中,各品种受不同播期的影响程度也各不相同,穗颈长度受播期影响的品种最多,15个品种在3个播期下均存在显著性差异（P<0.05）;倒2叶长度、成穗茎数、出谷率受播期影响的品种最少,每个性状均有12个品种存在显著差异（P<0.05）。播期对谷子DUS测试性状的影响存在差异,质量性状、假质量性状和目测型数量性状的稳定性高于测量型数量性状。上述结果为不同测试区科学合理筛选DUS测试标准品种提供了参考和理论依据。     

山西省谷子地方种质资源表型多样性分析

为了明确山西省谷子地方种质资源的表型多样性,对66份山西谷子地方种质资源的农艺性状和品质性状等18个性状进行了相关性分析、主成分分析和聚类分析。结果表明,粒色、穗型、粗脂肪含量等性状遗传变异相对较大,可用于地方种质的初步分类;9个数量性状的变异系数在6.34%～29.72%之间,其中,单株粒质量最大,为29.72%,其次是单株穗质量、主穗长度为28.00%、19.12%;相关性分析表明,缩短生育期对提高株高有一定的促进作用,另外,粗蛋白含量在影响其他品质性状方面起主导作用;主成分分析把9个性状归为3个主成分,累计贡献率为73.90%;聚类分析把山西谷子地方种质资源分为2个类群,筛选出12个地方品种,少数种质如尖侧谷、老鼠谷等特殊种质可以作为谷子育种的骨干亲本,为种质资源的评价和新品种选育提供一定的参考。     

优异谷子种质材料的遗传多样性研究

应用 Shannon- weaver多样性指数对不同生态区来源的 71份优异谷子种质材料的遗传多样性进行了聚类分析。结果表明 ,谷子优异种质材料存在明显的性状分化和表型变异 ,以穗型、粒色两个形态性状和主茎直径、穗下节间长、主穗直径、单株草重、出谷率 5个数量性状的表型变异丰富 ,品种间性状差异大 ;就不同生态区的材料而言 ,以内蒙古高原和黄土高原区的谷子材料在表型性状上存在更大的分化 ,变异更加丰富。     

31个国兰品种的数量性状分析

采用统计学方法对国兰31个品种的数量性状特点及其多样性进行了研究,分析了23个数量性状在品种内的一致性、稳定性、差异性以及各性状间的相互关系,筛选出具有应用价值的性状,以期为国兰品种分类提供理论依据。并对这23个数量性状进行单因素方差分析,在F检验的基础上采用LSD最小显著差数法对其进行多重分析,分析不同性状在品种间的差异程度。通过Q聚类分析比较了不同品种在数量性状上的亲疏关系。     

宁南山区旱地谷子适栽品种筛选

为了明确谷子主要农艺性状及产量构成要素的相关关系,并为筛选适宜宁南山区旱作的谷子品种提供理论依据,以陇谷11号为对照,对北方地区推广前景较好的7个谷子品种进行了品种选鉴试验,并运用方差分析、相关性分析等方法,对8个谷子品种的生物学特性、农艺性状、产量、水分利用效率进行分析比较。结果表明,有5个谷子品种的产量及水分利用效率显著高于对照。相关性分析结果表明,产量与单穗质量、单穗粒质量、单株生物量、生育期呈显著正相关,而与株高及穗柄长存在负相关。谷子品种数量性状主成分分析表明,前4个主成分因子的累计贡献率可达90.89%。单穗质量和穗粒质量可作为评价谷子品种的首选性状,其次是株高、穗长、生育期和水分利用效率;8个供试谷子品种中,大同39号、汾选3号、晋谷40号的综合表现优异,建议在宁南地区推广。     

洛阳、吉林生态区谷子抗倒伏性的全基因组关联分析

倒伏是影响谷子产量和品质的重要因素,为揭示谷子抗倒伏性的遗传机制,在洛阳、吉林两地调查了98份谷子品种的倒伏性,基于重测序技术开展SNP标记与抗倒伏性状的全基因组关联分析。研究结果表明:98份谷子品种倒伏率在洛阳、吉林两地均表现为无倒伏品种数>轻微倒伏品种数>严重倒伏品种数。基因组重测序开发了4 482 208个SNP标记,群体结构分析将98份谷子材料划分为3个亚群,LD分析发现谷子基因组连锁不平衡衰退距离为47.5 kb。全基因组关联分析在洛阳、吉林分别检测到764个和24个与谷子抗倒伏性关联的SNP位点,在6号染色体共同检测到一个LRR受体类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因(LOC101776261),此外在6号、8号染色体还检测到位点不同但功能接近的细胞壁关联受体激酶基因(LOC105914550、LOC101786429、LOC105913474、LOC101766879),还有一些基因,如细胞色素P450蛋白、UDP糖基转移酶、驱动蛋白在两地不同染色体上检测到,推测这些基因可能与谷子的抗倒伏性相关。谷子抗倒伏性是由多基因控制的复杂数量性状,其中蛋白激酶类基因可能在谷子倒伏抗性中起到重要作用。     

内蒙古主要农作物花粉形态的观察

应用光学显微镜和扫描电子显微镜对内蒙古4种主要农作物:小麦、马铃薯、甜菜、胡麻共8个品种花粉粒的形态、表面纹饰及萌发孔类型进行了观察。结果表明,不同作物的花粉粒在形态、纹饰和萌发孔数量等性状上各不相同;同种作物的不同品种之间,花粉粒在主要性状上有相同或相似之处,但在细微结构等方面又存在一定的差异。这些性状可为作物遗传育种、植物分类等项工作提供一定的科学依据。     

谷子品种多因素综合评价

根据区试结果,运用多因素综合评判方法对8个谷子品种进行评价。结果表明:安2491综合性状最好,其次是冀优1号、冀优2号,郑9238综合性状最差。该方法适用于谷子品种的综合评估,计算简单易行,结果客观全面,更接近品种的实际表现。     

谷子主要农艺性状与产量的关系

干旱已成为限制我国粮食增产的主要因素之一。以6个谷子品种为试材,对不同品种的主要农艺性状进行了研究和分析,探讨了谷子不同农艺性状与单株粒质量间的关系。结果表明,不同品种不同农艺性状之间差异极显著;单株粒质量与穗质量显著正相关,与株高、茎粗、穗粗间呈正相关,但不显著,与穗长呈负相关,但不显著。     

2005—2015年西北春谷中晚熟区谷子育成品种评价

【目的】对11年来西北春谷中晚熟区育成的谷子品种产量、农艺性状、抗逆性及品质性状综合分析,为西北春谷中晚熟区谷子新品种选育、推广及资源利用提供理论参考。【方法】基于2005—2015年国家谷子品种区域试验西北春谷中晚熟区数据,对参试品种及通过鉴定品种的产量、主要农艺性状进行比较与分析。并对通过鉴定的30个品种抗逆性、品质进行分析。【结果】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。参试品种和通过鉴定品种的农艺性状在年度间存在一定的变异,参试品种的株高、单穗重、穗粒重、出谷率有逐年增加的趋势,生育期有缩短的趋势;通过鉴定的30个品种和对照相比,生育期、株高有降低趋势,株高变幅为105—165 cm;穗长在17—27 cm,70%的品种分布在19—23 cm;单穗重变幅为15—25 g,80%品种为18—22 g;穗粒重为12—20 g;出谷率分布在74%—84%,80%的品种在75%—80%;千粒重变异范围较大,分布在2.5—3.4 g,有9个品种的千粒重超过对照,公顷穗数分布在33万—43万。对通过鉴定品种农艺性状与产量的相关分析表明,产量与单穗重、穗粒重和公顷穗数呈显著正相关,与生育期呈负相关。鉴定品种总体抗性有提高的趋势,其中抗倒性明显优于对照,红叶病和白发病为主要病害,谷锈病、谷瘟病、纹枯病、蛀茎率也有不同程度地发生。穗松紧度多为中等偏紧类型,熟相中等偏好为主。品质上,通过鉴定品种的米色全为黄色,优质米的粗蛋白、粗脂肪含量及胶稠度偏低,赖氨酸含量相对较高。鉴定品种中包括了糯质、高蛋白、高脂肪及粮草兼用、抗除草剂、优质米等多种类型,丰富了品种类型。【结论】西北春谷晚熟区谷子品种的选育取得了一定的进步,所育品种在数量、多样性、产量、品质等方面有了一定的提高,但没有取得大的突破。在育种方法上比较单一,多采取简单杂交、系选的方法,应根据育种目标要求,开展材料创新,融合回交、复交、理化诱变等多种方法,并结合分子育种新技术,提高育种水平。在育种目标上,重点培育品质优良、矮秆抗倒、生育期略短、适合机械化收获的品种,培育多种类型的抗除草剂品种,满足谷子规模化生产的需求。     

西北春谷早熟区谷子品种十五年变化趋势及主要性状分析

【目的】通过对过去15年西北春谷早熟区区试谷子品种的产量及农艺性状进行综合分析,明晰了该区15年来谷子育种进展,并提出今后的发展方向,为该区新品种选育及产业发展提供理论指导。【方法】基于2001—2015年国家区域试验西北春谷早熟区的数据,对参试品种及通过鉴定品种的主要农艺性状、产量性状进行比较与分析,同时对通过鉴定的18个品种进行了抗逆性分析。【结果】2001—2015年西北春播早熟区共有85个新品系参加国家区试,12个常规品种和6个杂交种达到新品种鉴定标准通过鉴定,新育成品种比对照增产10%以上的品种有3个,其中,常规品种1个为大同32,杂交种2个分别为张杂谷1号和张杂谷15号。参试品种和通过鉴定品种的产量平均数在年度间表现了较大差异,但总体趋势表现为产量潜力水平的提高。参试品种穗长和千粒重年度间差异不显著,穗长基本稳定在23—27 cm,千粒重稳定在3—3.4 g,但参试品种的株高、单穗重、穗粒重年度间差异大,株高、单穗重、单穗粒重随年份有增加的趋势。通过鉴定的18个品种有13个生育期长于对照,5个短于对照,同时伴随着株高的增加,单穗重和穗粒重的提升,说明新育成品种生育期的延长和单株产量性状的提升。多元回归分析表明,生育期、株高、单穗重、穗粒重和出谷率决定了产量81.43%的变异,产量与穗粒重和单穗重呈显著正相关,穗粒重与株高、单穗重呈显著正相关。对通过鉴定品种的抗逆性分析表明,这15年该区主要病害有红叶病和白发病,不同年份间不同品种都有一定发生,通过鉴定品种的抗倒性、抗旱性呈现下降趋势。【结论】2001—2015年春谷早熟区选育的品种产量有增加的趋势。影响产量的主要因素为单穗重和穗粒重,其次为株高、生育期,育种中应注意提高品种的综合性和各性状之间的协调性。生育期延长、株高增加、抗倒性降低等因素直接影响到早熟区品种产量的突破,同时也不利于谷子机械化生产的发展。早熟区品种选育应以中矮秆、抗倒性强、结实率高、品质优、适合机械化收获为发展方向。     

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。     

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。     

"谷子糜子育种"专题导读:十五年区试数据分析展示谷子糜子育种现状

谷子（Setaria italica Beauv.）和糜子（Panicum miliaceum L.）是中国起源的古老粟类作物，在旱作生态可持续农业建设和种植业结构调整中具有重要作用，也是应对未来更加干旱环境的战略储备作物。自2001年到2015年，全国农技中心组织国家谷子糜子区域试验，对这个时期培育的谷子糜子品种的产量、适应性和品质进行综合鉴定，积累这个时期谷子糜子育成品种的产量和农艺性状表现的基础数据。本期《中国农业科学》发表了6篇对过去10—15年谷子糜子育成品种产量和农艺性状表现的分析评价文章，这些文章从整体上梳理了中国华北夏谷区、西北早熟区、西北中晚熟区、东北春谷区和糜子育成品种的产量水平、育种进步的性状和存在问题等，也提出了近期及将来的育种目标。本文是对这6篇文章进行的简评，希望能引导这6篇文章的深入研读。谷子糜子育种的突破有赖于关键性亲本的发现、创制和利用，以及有益产量性状累加育种技术的突破；商品性优质、食味优质、功能性优质专用和中矮秆适合机械化轻简化栽培应成为谷子糜子育种最应关注的重点方向。     

谷子种质资源萌发期抗旱性综合评价及抗旱指标筛选

为探究适宜的谷子抗旱性评价方法,以35个谷子品种为材料,设置0.03 mol/L PEG-6000溶液模拟干旱胁迫以及正常浇水2个处理,采用频次分析和相关性分析比较了9个与谷子萌发期抗旱性相关的指标,依据隶属函数求出最适宜的综合抗旱性鉴定标准,并以此为依据对所选品种进行聚类并划分抗旱等级。结果表明:在干旱胁迫下,受试品种谷子的发芽势、发芽率、萌发指数、根干重、根鲜重、芽干重、芽鲜重、芽长和根长均受到不同程度的抑制,干旱对发芽势的影响最大;除萌发系数以外发芽势与其余各指标均呈显著或极显著相关,通过因子分析将9个单项性状指标转化为4个因子,累计贡献率达86.74%。通过隶属函数结合聚类分析将35个谷子品种的抗旱性划分为4级,其中强抗旱型品种7个、中度抗旱型品种15个、干旱敏感型品种9个和干旱极敏感型品种4个。通过回归分析建立了可准确评估谷子萌发期抗旱性的回归方程y=-0.187+0.554x_RBDW+0.550x_RRL+0.264x_RRFW,筛选出相对根鲜重、相对芽干重和相对根长作为谷子萌发期抗旱性鉴定的重要指标。干旱胁迫下,可通过测定这3个指标对不同品种谷子萌发期的耐旱性进行快速准确的鉴定及评价。     

叶面喷施硒肥对不同基因型谷子农艺性状及籽粒硒含量的影响

通过对不同基因型谷子材料叶面喷施亚硒酸钠,探究谷子种质资源的硒敏感性差异。以31份谷子育成品种及地方品种为试验材料,抽穗期喷施110 g·hm^-2的亚硒酸钠,设置清水对照,比较不同谷子品种在硒处理后农艺性状及硒含量的变化。结果显示,施硒可以显著（P<0.05）增加谷子穗粗、穗重和穗粒重;极显著（P<0.01）降低株高和茎粗。经聚类分析,31份谷子种质资源可分为4个类群,其中第一类群为硒敏感型材料三变脸,第二类群为耐硒性材料长穗7,第三类群为瓦屋里、97鉴5、夏2,其余品种为第四类。主成分分析结果表明：前四个主成分累计贡献率为76.11%,主要载荷因子分别为穗重、穗粒重,穗长、硒含量,穗码数和千粒重。上述结果为富硒谷子材料的筛选提供理论依据,并为富硒谷子选育提供参考。     

穴距对夏播谷子产量及其相关性状的影响

以济谷14和济谷15为试材,研究了穴播条件下不同穴距对夏播谷子生长发育和产量形成的影响。结果表明:在相同密度条件下,与条播相比,穴播有效提高了谷子籽粒产量、生物产量、谷草产量和谷穗重,其中,13.0 cm和16.5 cm穴距处理显著高于条播(CK)(P<0.05),不同品种间表现有所差异。因此,在生产上根据不同品种特点确定适宜的穴距穴播,有利于提高谷子产量,实现机械化播种。