绿小米和白小米谷子籽粒叶绿素合成途径结构基因的表达分析

【目的】不同种类色素积累使小米呈现出不同的颜色性状。通过对比绿色小米和白色小米间的米色表型差异、不同色差指标值、叶绿素含量、籽粒内部超微结构和叶绿素合成途径结构基因的表达差异,找出导致绿色和白色小米颜色差异的关键酶基因,探索绿色小米米色形成的分子机制。【方法】利用色差仪对米色(L*、a*、b*)值进行测定;采用紫外分光光度计法分别对绿小米和白小米籽粒中叶绿素a、b及总叶绿素含量进行测定;通过透射电镜观察分析处于灌浆中期的小米籽粒内部淀粉体和质体小球的大小和数量;同时采用qRT-PCR方法对叶绿素合成途径上游和下游共18个结构基因在不同米色表型的3个品种中的表达模式进行了分析;并以谷子幼苗叶片DNA为模板,对不同米色品种谷子中SiCAO全长进行克隆及序列比对分析。【结果】大青谷和露米青谷脱壳后的小米颜色为绿色,牛毛白的小米颜色为白色,且色差仪检测结果显示绿色小米的绿度指标a*值低于白色小米;2个绿色小米籽粒中的Chla、Chlb和Chl含量均显著高于白色小米籽粒,且在白色小米籽粒中仅检测到0.006 mg·g-1的Chlb;qRT-PCR结果显示,SiCAO在白米品种籽粒中几乎不表达,而其在2个绿小米品种籽粒中都有高峰度表达,SiCAO在不同米色品种中的极显著差异表达是它们呈现米色表型差异的主要原因;从3个品种中分别克隆出开放阅读框架为1 626 bp的SiCAO,它们分别在第171、184、195、286、318个氨基酸处存在差异;超微结构观察表明,谷子籽粒胚乳层主要由单粒淀粉体构成,绿小米较白小米中的淀粉体个体较大、着色深,且绿小米淀粉体周围充满了质体小球及圆球体,这种差异可能对籽粒中色素积累产生影响。【结论】SiCAO在绿米品种籽粒中的过量表达和在白米品种籽粒中的不表达是导致绿色和白色小米籽粒叶绿素含量差异,进而使得它们分别呈现绿色和白色表型的主要原因之一。     

基于米色、转录分析探究谷子食味差异

[目的]谷子(Setaria italica),粒小多为黄色,脱皮后称为小米。本试验选取了12份谷子种质,探究其小米米色与食味的关系。[方法]用色差仪对其米色进行了测定,同时对小米的外观,以及熬制米粥的色泽、米油量、粘稠度、米粒完整性以及米粥的口感等进行评判。此外,我们分析了2个代表性品种的转录组,对筛选优质谷子以及对鉴定小米色、形、味的研究提供了基础。[结果]12份谷子种质中,晋谷21的米色b*值平均值最大,牛毛白的b*值最小。在食味评价中,晋谷21的得分最高,牛毛白的平均得分最低。[结论]我们初步认定谷子米色与食味有一定的关系。晋谷21和牛毛白在籽粒S2和S4两个灌浆时期的转录组数据结果发现S4时期相关基因差异的表达可能是造成两个谷子品种差异的主要原因。     

纯天然绿小米——绿珍珠

<正> 天然绿小米谷子是我国科技人员从种质资源基因库中挖掘出来的唯一绿色小米品种。天然绿小米谷子外壳灰白色,米色深绿,米质优良,饭柔味香。本品含有蛋白质12.8％,蛋氨酸含量300毫克/100克,是大米的2.4倍;维生素B1含量比玉米高83.8％,铁的含量在5种粮食中居首位;同时含有人体不可缺少的18种氨基酸及有机硒。蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等都高于普通小米。     

色差分析在优质小米选育中的应用

【目的】分析近三届参加全国优质米评选谷子品种的色差,并与专家感官评价结果相结合,为提高优质米育种水平提供依据。【方法】统计2015年、2017年、2019年近三届参加优质米评选的谷子品种情况;分析色差测定结果L*值、a*值、b*值,并与商品性得分、蒸饭得分、煮饭得分和总分进行相关性分析;建立一级优质米的回归模型。【结果】近三届参加优质米评选的谷子参试品种数量呈增长的趋势,增加了82.3%,其中,夏谷区增加了60.0%,春谷区增加了100.0%,一级优质米的数量增加了133.3%;87.5%的一级优质米由7家科研单位育成;93.7%的品种杂交选育而成;抗除草剂类型占62.5%。一级优质米类型中,夏谷L*值变异范围为55.05—66.03,春谷L*值变异范围为53.12—68.84;夏谷a*值变异范围为1.63—8.74,春谷a*值变异范围为2.13—8.59;夏谷b*值变异范围为54.50—75.35,春谷b*值变异范围为40.07—71.40。所有参试品种及一级优质米的L*值、a*值、b*值均呈增加的趋势;与夏谷相比,春谷的b*值变异更大,色彩丰富度更高。总分、商品性得分和L*值、a*值、b*值呈显著相关,蒸饭得分和L*值、a*值呈显著相关,煮饭得分和L*值、a*值、b*值相关性不显著;商品性得分和总分的相关性最高,相关系数达0.7528;商品性得分和蒸饭得分极显著正相关,和煮饭得分不相关。一级优质米的回归模型中,L*值、a*值、b*值决定了总分74.3%的变异。夏谷区商品性和总分前10名的品种主要分为2种类型：一种是a*值较低,L*值和b*值较高的金黄色品种,如冀谷39、豫谷33;一种是a*值较高,L*值和b*值较低的浅黄偏红品种,如济谷19、冀谷42。春谷区商品性和总分前10名的品种主要分为3种类型：一种是L*值较低,a*值和b*值较高的深黄品种,如2015KM826F7-75、峰红4号;一种是L*值较高,a*值和b*值较低的浅黄品种,如榆谷抗1、赤红1号;一种是a*值较高,L*值和b*值较低的浅黄偏红品种,如张杂谷13、晋汾106。【结论】近三届参加优质米评选的谷子品种呈增长趋势,优质将成为谷子品种改良的重要目标。商品性得分和总分的相关性最高。通过L*值、a*值、b*值对米色进行选择是一种直观、便捷的方法。外观品质与L*值、a*值、b*值都有关系,在品质育种中,要根据品种特点进行米色选择。     

UV-B辐射对谷子叶色及米色形成的影响

为深入研究UV-B对谷子光合等生理生化指标及米色的影响,对不同UV-B辐射强度下谷子叶片及米色的响应进行测定。以吨谷、沁黄2号2个谷子品种为试验材料,采用紫外分光光度法测定不同强度UV-B辐射对谷子叶片中光合色素、CAT、POD、SOD、MDA等的影响,用色差仪对小米米色进行测定,并用液相色谱法对类胡萝卜素含量与成分进行分析。结果表明,吨谷与沁黄2号的UV-B+处理组类胡萝卜素含量均先略上升,20 d后持续下降,叶绿素含量变化同类胡萝卜素含量变化具一致性;吨谷UV-B-处理组类胡萝卜素与叶绿素含量均处于下降趋势,30 d后二者均显著低于对照组,沁黄2号UV-B-处理组2个色素含量均呈先上升,20 d后持续下降趋势。吨谷与沁黄2号UV-B+处理组SOD、POD活性均随时间增加逐渐升高,而UV-B-处理组SOD与POD活性变化不规律;随着处理时间的增加,吨谷与沁黄2号UV-B+与UV-B-处理组MDA含量都呈升高趋势,且2个品种的UV-B+和UV-B-处理组CAT变化趋势相似,均呈先降低后升高。吨谷与沁黄2号UV-B-处理组的L*、a*、b*值均低于对照组,且类胡萝卜素成分及含量也较对照组下降。研究结果可为今后培育富含类胡萝卜素谷子品种,提高小米品质奠定基础。     

山西谷子资源叶酸含量分析及评价

【目的】通过对山西谷子资源叶酸含量的测定与评价,了解谷子叶酸含量的变异及其与地理分布的关系,为谷子种质营养含量和育种提供依据。【方法】分别在谷子的研究基地长治、汾阳和太原采集目前山西育种和种植中常用品种245个,记录谷子颜色后于60℃下烘干,采用常规方法研磨脱壳去糠,记录米粒颜色后研磨米粒,全部过100目筛子,测定其叶酸含量。叶酸用磷酸二氢钾溶液恒温水浴浸提,加苯胺处理过的活性炭吸附,用3%氨-70%乙醇洗脱,采用高锰酸钾氧化-间接荧光法测定。【结果】①山西省245份不同品种谷子叶酸含量平均为1.53 μg•g-1。谷子叶酸含量数值服从正态分布且为左偏态,说明谷子叶酸含量较多集中在平均值偏高水平。②不同地区谷子叶酸含量不同。同一品种在汾阳种植其叶酸含量显著低于太原和长治。日均温、日照时数和相对湿度对叶酸含量影响不显著,降雨量则显著影响叶酸含量。③谷粒颜色对叶酸含量影响不显著,小米颜色差异显著影响叶酸含量,从高到低依次为：褐色、绿色、黄色、鲜黄、浅黄和白色米粒品种。【结论】山西省谷子资源的叶酸含量存在较为丰富的遗传变异,变异范围0.37-2.37 μg•g-1,变异系数为26.2%。不同生态区谷子叶酸含量存在明显差异,春播晚熟区的叶酸含量显著高于春播中熟区。降雨量显著影响谷子叶酸含量。小米颜色差异对叶酸含量有显著影响。在鉴定评价基础上,以样品叶酸含量的平均数及其标准差（ ±s）为分类依据,筛选了一批高叶酸的谷子种质资源总计24份,占参试材料的9.8%。目前山西省农业生产常用谷子品种晋谷21,其叶酸含量约为2.0 μg•g-1,属于高叶酸含量品种。     

谷子条纹叶突变体A36-S的细胞学特性分析及基因定位

【目的】谷子是C₄模式植物,其叶色突变体是研究C₄光合途径的良好材料。通过研究谷子条纹叶突变体A36-S的细胞学特性并对突变基因进行定位,为克隆突变基因、解析谷子叶绿体合成及发育机理、进一步理解C₄光合调控机制奠定基础。【方法】谷子条纹叶突变体A36-S是由育种创制的中间材料A36自然变异而来。对比A36-S及其正常表型等基因系A36-N的表型特征,调查二者的株高、叶宽、叶长、穗重、千粒重、结实率等农艺性状指标;测定A36-S和A36-N的叶绿素含量、净光合速率、胞间CO₂浓度、气孔导度、蒸腾速率等光合指标,分析A36-S的光合特性;观察A36-S和对照品种豫谷1号的叶片半薄横截切片和超薄切片,分析A36-S叶片解剖结构特征,分别统计叶肉细胞和维管束鞘细胞中叶绿体的数量和面积,从而分析叶绿体合成及发育情况;构建A36-S×SSR41的F₂分离群体,统计群体中正常表型单株与条纹叶单株的数量,进行遗传分析;分别构建F₂分离群体正常单株与条纹叶单株的DNA混池,采用集团分离分析法（BSA法）进行突变基因的定位;筛选、开发多个SSR标记及In-Del标记,扫描F₂群体中条纹叶单株,进行进一步基因定位。【结果】谷子条纹叶突变体A36-S在全生育期表现出叶片不规则白色条纹的表型。农艺性状分析表明,相比其近等基因系A36-N,A36-S在株高、叶宽、穗重、千粒重、结实率等表型上均显著下降。光合指标测定表明A36-S叶片中叶绿素含量明显降低,尤其是叶绿素b含量下降更为严重,同时净光合速率也明显下降。叶片解剖结构观察发现,与对照豫谷1号相比,A36-S的Kranz结构变化并不明显,但叶绿体数量和大小都显著低于对照。观察叶绿体超微结构,发现A36-S的不同细胞间叶绿体发育状况差异较大,依据叶绿体发育情况可将叶片细胞可分为3类：Ⅰ类细胞具有正常发育的叶绿体;Ⅱ类细胞叶绿体基粒及片层结构减少;Ⅲ类细胞则叶绿体结构严重异常甚至不含有叶绿体。遗传分析表明A36-S表型受隐性单基因控制,利用F₂分离群体将突变基因定位在第4染色体7.66—27.90 Mb区间内。【结论】谷子A36-S条纹叶突变体表现为农艺性状及光合能力下降,叶片细胞叶绿体的数量、大小及结构均表现出显著异常。条纹叶性状受隐性单基因控制,利用分子标记将候选基因定位于第4染色体7.66—27.90 Mb区间内。     

生产条件下谷子品种盐碱耐性的差异及综合评价

【目的】明确生产条件下不同谷子品种的耐盐碱性差异,确定谷子大田耐盐碱性鉴定方法和指标。【方法】 以华北夏谷区主推的8个谷子新品种为材料,设置东营滨海盐碱地条件和济南试验地正常条件处理,进行谷子大田耐盐碱性研究。【结果】 在盐碱地和对照正常条件下,参试谷子品种产量均表现出显著差异,变异系数分别为39.1%和13.0%。与对照相比,盐碱地条件下,各品种产量均显著降低,产量盐害率变幅为20.7%—63.4%,变异系数为48.4%;盐碱地条件下,所有品种单穗重、单穗粒重、千粒重、出谷率、株高、SPAD、地上部同化物质积累量和收获指数均降低;盐碱地花前同化物质的转运量提高,平均增幅为34.4%,花后同化物质的积累量降低,平均降幅为42.7%。产量盐害率与单穗重（R=-0.937）、单穗粒重（R=-0.933）、干物质重（R=-0.895）、花前同化物质转运量（R=-0.935）、花前同化物质转运率（R=-0.880）、花前转运同化物质对籽粒贡献率（R=-0.859）、花后同化物质积累量（R=-0.909）和开花期地上部含水量（R=-0.834）均呈显著负相关,与花后同化物质积累量对籽粒贡献率（R=0.859）呈极显著正相关,而与出谷率和千粒重间无显著相关性。通过主成分分析,确定了单穗重、单穗粒重、干物质重和地上部含水量可以作为耐盐碱性鉴定指标,且通过主成分分析和隶属函数进行了谷子耐盐碱性的综合评价,济谷22和济谷21的综合得分值最高。【结论】 在盐碱地条件下,不同谷子品种存在耐盐碱性差异,单穗重、单穗粒重、干物质重和地上部含水量可以作为大田耐盐碱性的鉴定指标,济谷22和济谷21为耐盐碱性品种;在盐碱地条件下,不同谷子品种花前同化物质的转运量提高,且花前转运同化物质对籽粒的贡献率和开花期地上部含水量均与盐害率呈显著负相关,因此,提高开花期地上部各器官的含水量和花前转运同化物对籽粒的贡献率是提高盐碱地条件下谷子产量的重要手段。     

播种时期对小米营养成分的影响

以华北夏谷区新选育的谷子品种济谷12、济谷13、济谷14、济0515和冀谷19为试材,采用对比设计,每品种均设春播(5月8日播种)和夏播(6月21日播种)2个处理,研究了播种时期对小米主要营养成分的影响。结果表明:播种时期对小米粗蛋白质、粗脂肪和氨基酸含量影响较小,对籽粒淀粉含量、直链淀粉含量和支链淀粉含量影响较大,春播能显著提高小米的VE含量。其中,夏播可以提高小米的总淀粉含量,明显提高支链淀粉含量且降低直链淀粉含量。     

烘焙对夏秋绿茶色泽变化的影响

【目的】研究烘焙对夏秋绿茶色泽变化的影响,为烘焙工艺在夏秋绿茶品质改良中的优化应用奠定基础。【方法】通过模拟烘焙工艺,比较分析烘焙过程茶叶感官品质、色差指标及影响色泽变化的主要理化成分等指标的动态变化。【结果】烘焙过程中夏秋绿茶颜色总体变化趋势为墨绿→黄绿→红黄→红褐色;色差指标L*、a*和b*在相同烘焙温度下随烘焙时间的延长呈现升高的趋势;叶绿素a、b的热降解属于一级动力学反应,烘焙温度越高,叶绿素a、b的反应速率常数k越大,半衰期(t_(1/2))越短,降解速率叶绿素b叶绿素a,烘焙过程茶多酚、儿茶素和游离氨基酸含量也呈逐渐减少的趋势。【结论】80 ℃烘焙茶叶色差变化较小、叶绿素的降解速率缓慢,茶多酚、儿茶素和游离氨基酸含量减少量最低,茶叶色泽品质保持最好。     

谷子抽穗时间基因SiTOC1的表达与单倍型变异分析

【目的】谷子抽穗时间的适应性表现是广适性新品种选育的基础,分析抽穗时间关键基因的遗传变异和单倍型效应,为品种适应性改良提供基础信息。【方法】通过全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）,定位谷子抽穗时间关键基因SiTOC1,利用多组学数据库（multi-omics database for Setaria italica,MDSi）提供的SiTOC1数字表达量,分析SiTOC1的组织时空表达特性,并利用原生质体对SiTOC1蛋白进行亚细胞定位。采用qRT-PCR在短日（10 h光照/14 h黑暗）条件下进行SiTOC1 24 h节律表达模式分析。利用有代表性的99份谷子品种,分析SiTOC1编码区和启动子区的遗传多态性、单倍型以及转录水平,并对单倍型与抽穗时间的关系进行鉴定。【结果】在第1染色体物理位置31 456 761 bp处鉴定到了一个显著的关联信号,与抽穗时间紧密相关,该位点附近存在一个拟南芥抽穗期TOC1的同源基因SiTOC1。SiTOC1在光周期响应组织（根、茎、叶等）中高表达,亚细胞定位于细胞核,在傍晚表达量上调,呈现出24 h节律性表达模式。SiTOC1在不同谷子品种中存在丰富的多态性,但REC和CCT结构域高度保守。SiTOC1编码区2种主要单倍型H-2和H-6分别与启动子单倍型Hp-591C和Hp-591A共分离,其中,启动子单倍型Hp-591C较Hp-591A的相对表达量显著上调了约2.5倍（P=0.014）,并且该单倍型在三亚市、长治市和乌鲁木齐市3个环境下的抽穗时间分别平均延迟9、11和12 d。【结论】SiTOC1启动子区第591 bp处的SNP是引起抽穗时间差异的主效位点,单倍型Hp-591A较Hp-591C早熟,可作为主效单倍型用于分子育种选择。     

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。     

谷子抗锈病反应相关MYB转录因子的鉴定与表达

【目的】谷子锈病是影响其产量和品质的重要因素之一。鉴定谷子抗锈病相关的MYB转录因子,为谷子抗锈病机理研究奠定基础。【方法】 利用real-time PCR技术,检测9个SiMYBs转录因子基因在（1）谷子孕穗期根、茎、叶和穗4个部位的表达情况,（2）在谷子抗（resistance,R）、感（susceptibility,S）锈病反应120 h内的表达丰度差异,（3）在植株外接水杨酸（salicylic acid,SA）和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）后24 h内的表达变化;比较SiMYBs基因在谷子R、S、SA与MeJA 4种反应中的表达模式;选择抗病相关SiMYBs基因进行转录激活活性检测和亚细胞定位。【结果】 SiMYB100在叶部表达量最高,其余8个基因均在根部表达量最高,SiMYB074最显著。5个基因的表达与抗病相关：SiMYB074和SiMYB202受锈菌侵染诱导表达,抗病反应早期的表达量明显高于感病反应;SiMYB041和SiMYB177在抗病反应早期下调表达,后期上升至接种前,而感病反应中保持低水平表达;SiMYB100在接种后的48 h内,抗病、感病反应表达模式相反。在响应外源激素SA和MeJA反应中,SiMYBs基因的表达量均发生不同程度的变化。4个基因（SiMYB074、SiMYB100、SiMYB174和SiMYB202）在R、SA与MeJA反应中的表达模式一致,不同于S反应。5个抗病相关SiMYBs基因具有转录激活活性,其编码蛋白质定位于细胞核中。【结论】 鉴定到SiMYB041、SiMYB074、SiMYB100、SiMYB177和SiMYB202 5个基因的表达与谷子抗锈病相关;SiMYB074与SiMYB100在谷子生长发育和抗病过程中都发挥一定的功能;SiMYB074、SiMYB100、SiMYB174和SiMYB202 4个基因可能通过SA和JA信号途径参与谷子的早期抗病反应。     

NaCl处理谷子萌发期种子的转录组学分析

【目的】谷子具有抗旱、耐贫瘠的特性,逐渐成为研究禾本科作物的模式作物。本研究以前期筛选并获得的谷子耐盐品种和敏感品种为材料,通过RNA-Seq测序筛选鉴定谷子的盐胁迫响应基因,揭示其响应盐害机制,为培育谷子抗盐新种质提供理论依据。【方法】 对14个谷子品种进行了萌发期抗盐筛选。谷子不同品种的种子经150 mmol·L ^-1NaCl处理萌发培养7 d后,分别统计各品种种子的萌发率、根长和芽长,综合各项指标鉴定到豫谷2为耐盐品种、安04为盐敏感品种。以这两个品种盐胁迫前、后萌发期种子为材料,应用RNA-Seq进行转录组测定,分析鉴定盐害下差异表达基因（differentially expression gene,DEG）,并对DEG进行GO和KEGG功能富集分析。同时应用qRT-PCR对随机挑选的15个DEG表达模式进行验证,并与RNA-Seq结果进行相关性分析。 【结果】 耐盐品种豫谷2、盐敏感品种安04种子经盐胁迫处理后,分别鉴定出2 786个和4 413个DEG;其中,每个品种在NaCl处理前及处理后分别鉴定出1 470和3 826个DEG。GO和KEGG聚类分析显示,NaCl处理下参与信号转导、抗氧化、有机酸的合成及转运以及次生代谢等相关的DEG在谷子萌发期种子应对盐胁迫响应过程中具有关键性的作用,DEG主要集中在胁迫响应、离子的跨膜转运、氧化还原、次生代谢及有机酸、多胺、苯丙烷的合成等过程。qRT-PCR对15个DEG表达模式的检测结果与RNA-seq结果相关系数为0.8817。其中编码离子通道的基因（HKT）、过氧化物酶基因（POD）、黄烷酮-3-羟化酶基因（FL3H）、MYB转录因子基因等在豫谷2中表达量较高,显示其在谷子萌发期种子响应盐胁迫中可能发挥一定作用。【结论】 谷子耐盐品种及盐敏感品种的种子对盐胁迫的响应程度具有一定的差异性,且品种对盐害的耐受能力主要与基因对胁迫的响应程度相关,而与DEG的数量相关性不大。     

谷瘟病菌生理小种鉴别及谷子标准品种体系的构建

【目的】谷瘟病是谷子生产中的重要病害,确定谷瘟病菌不同生理小种对谷子抗病资源鉴定、抗病品种培育和生产上不同抗病品种的合理配置有重要意义。构建谷瘟病小种鉴别的谷子品种体系,为鉴别不同谷瘟病生理小种奠定基础。【方法】用采集自不同谷子产区的10份谷瘟病菌对苗期谷子核心种质资源的60份代表品种进行接种鉴定,分别对不同菌株进行致病性和谷子品种抗、感敏感性判定,按照谷子谷瘟病0—9级法划分标准进行划分,将不同的抗性结果分别记录为高抗、抗病、中抗、感病和高感5个抗病水平,其中,高抗、抗病和中抗记作0,感病和高感记作1,将抗感性结果转化为0/1数据,用NTSYS软件构建进化树,根据品种的抗感性分类,选择最少的品种数量构建谷瘟病小种鉴定的标准品种体系。【结果】根据谷子资源对接种病菌的抗感反应差异,用NTSYS软件开展谷瘟病菌致病性聚类分析,以相似系数0.70为界,将10个谷瘟病菌株分为3类,将供试品种对10个谷瘟病菌株的抗感反应数据同样用NTSYS软件进行聚类分析,以相似系数0.65为界,将谷子品种资源划分为5类,并筛选出单皮粘、金屏谷子、锦谷5号、大毛毛谷、龙爪谷、假金苗和牛头谷等7个品种作为谷瘟病小种鉴别品种体系。同时筛选出黄棒头、齐头黄、单皮粘、白谷、维子那谷和郑谷4号等6个抗广谱菌株的品种,可以作为谷子抗病育种的抗性基因来源。【结论】建立了一套谷瘟病生理小种鉴别的品种体系,并为谷子抗谷瘟病育种筛选出多份广谱抗性基础材料。     

谷子萌发期耐盐种质筛选及其保护酶系统对盐胁迫的响应

【目的】确定谷子萌发期耐盐评价指标,筛选萌发期耐盐种质,并探讨不同基因型谷子苗期盐胁迫对保护酶系统的影响,为谷子大规模耐盐性鉴定、耐盐机理的研究提供鉴定方法和优异资源。【方法】 以不同生态区的54份谷子种质为试验材料,用1.5%NaCl溶液进行盐胁迫,蒸馏水为对照,采用培养皿发芽法在人工气候培养箱内进行谷子萌发期耐盐性鉴定;测定谷子相对发芽势、相对发芽率、相对胚芽长、相对胚根长、相对胚芽比以及发芽率、盐害率等指标;通过对指标值的相关性分析、主成分分析和聚类分析,筛选谷子萌发耐盐评价指标。采用筛选出的3个不同耐盐性谷子品种,以0.5%NaCl溶液进行苗期盐胁迫,测定盐土盆栽条件下苗期叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性。分析盐胁迫下3个基因型间生理响应机理的差异。【结果】 在1.5%NaCl溶液胁迫下,谷子的相对发芽势与相对发芽率（r=0.51,P<0.01）、相对胚芽长之间呈显著正相关（r=0.54,P<0.01）;相对胚芽长与相对胚根长呈显著正相关（r=0.64,P<0.01）;发芽率盐害率与相对发芽势（r=-0.37,P<0.01）、相对胚芽长（r=-0.51,P<0.01）呈显著负相关。通过主成分分析将萌发期盐胁迫处理的6个单项指标转换成3个彼此独立的综合指标;通过隶属函数分析,得到不同品种萌发期耐盐性综合评价值（D值）,并通过聚类分析,将54份谷子品种分成高度盐敏感品种、盐敏感品种、中度耐盐品种、耐盐品种以及高度耐盐品种5个不同类型。其中,高度耐盐品种有4个,分别是华北夏谷区的济谷16、矮88,西北春谷区的陇谷3号和延谷13。苗期盐土盆栽试验表明,盐胁迫条件下谷子叶片SOD、POD、CAT酶活性呈现先上升后下降的趋势。耐盐性强品种济谷16的SOD、POD、CAT酶活性上升幅度显著大于耐盐性弱的品种鲁谷1号。【结论】 54份谷子种质材料在耐盐性上存在显著差异,利用隶属函数法综合分析萌发期各指标,全面地评价谷子种质资源萌发期的耐盐性。不同基因型谷子品种叶片保护酶系统对NaCl胁迫响应能力的差异,可能是由于谷子耐盐能力不同造成的。     

不同生态条件对小米黄色素含量的影响

目的 谷子籽粒脱壳后为小米,小米黄色素含量是反映小米商品性的重要指标,对于小米的商品品质和营养品质都有重要的影响。解析不同生态条件下小米黄色素含量变化规律,为优质特色谷子品种选育及生产利用提供科学依据。 方法 选用华北夏谷区选育的8个优质、特色谷子新品种,于2016—2017在不同生态条件下的5个试点种植,成熟收获后,测定小米的黄色素含量,采用多因素方差分析差异显著性,并对黄色素含量和生育期气温、降水量、日照时数等因素进行相关性分析。 结果 年份、品种、地点×年份、品种×年份、地点×品种×年份对黄色素含量影响极显著（P<0.01）,地点、地点×品种对黄色素含量影响显著（P<0.05）;其中,品种、地点、品种×地点互作对黄色素含量变异贡献率较大,分别为57.12%、27.57%和6.12%。黄色素平均含量2017年显著高于2016年。济南、德州、济宁试点小米黄色素含量2年的结果均显著高于泰安和临沂黄色素含量。5个试点8个谷子品种2年的黄色素平均含量为23.42 mg·kg ^-1,变幅为18.56—26.14 mg·kg ^-1,中谷2号最高,济绿谷1号最低;中谷2号、济糯谷2号、济谷21、济谷19黄色素含量差异不显著,但显著高于豫谷18、济谷22、济谷20、济绿谷1号的黄色素含量。黄色素含量和6月苗期气温、9月灌浆中后期平均气温、生育期平均气温极显著正相关（r=0.908,P<0.01;r=0.798,P<0.01;r=0.808,P<0.01）;和9月灌浆中后期的日照时数、生育期日照总时数极显著正相关（r=0.771,P<0.01;r=0.769,P<0.01）。 结论 不同年份、地点、品种及因素互作对谷子黄色素含量有显著影响,其中,品种因素影响最大;谷子生育期平均气温、降雨量、光照时数等天气因素的变化及时空分布的差异是小米黄色素含量变化的重要原因;谷子灌浆中后期平均气温较高、光照充足有利于黄色素的积累。品种基因型是决定小米黄色素含量的最重要因素。     

二甲四氯胁迫对谷子幼苗叶片衰老特性和 内源激素含量的影响

【目的】研究除草剂二甲四氯对谷子叶片衰老特性以及叶片内源激素含量的影响,探讨谷子幼苗对二甲四氯胁迫的生理反应,为谷子抗除草剂胁迫机制及除草剂的安全使用提供理论依据。【方法】采用盆栽试验方法,选用晋谷21号和张杂10号为试验材料,设置二甲四氯剂量分别为0.75、1.50、3.00和6.00 kg·hm ^-2 4个水平。处理后5和15 d,测定谷子幼苗株高、叶面积、叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数、丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性和内源激素含量的变化,并分析了二甲四氯处理下谷子叶片中内源激素含量与光合特性参数、抗氧化酶活性间的相关性。【结果】与对照相比,喷施不同剂量二甲四氯均抑制了谷子的株高和光合作用,谷子叶片的叶绿素含量、净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）、PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）和电子传递速率（ETR）均出现不同程度降低;而非光化学猝灭（NPQ）的变化呈相反趋势。此外,二甲四氯对谷子植株光合特性的影响效应随着施药时间的延长逐渐减弱,表现为喷施除草剂15 d后,多数指标可恢复至对照水平。同时,不同剂量二甲四氯处理后均提高了谷子叶片SOD、POD、CAT活性及MDA含量,且随着施药时间的延长呈先升高后降低的趋势。二甲四氯胁迫提高了谷子叶片中脱落酸（ABA）和生长素（IAA）含量,降低了谷子叶片中赤霉素（GA）和玉米素（Zt）含量。ABA含量与叶绿素含量、P_n、F_o和ETR均表现为极显著负相关,与G_s显著负相关;除NPQ外,Zt含量与叶绿素含量和ETR均表现为极显著正相关,与F_o显著正相关。相关分析结果表明,叶片内源激素ABA含量与SOD、POD活性呈显著相关;IAA含量与CAT呈显著正相关;GA含量与POD活性呈显著相关。【结论】二甲四氯处理后,谷子通过提高内源激素Zt含量来降低ABA含量,一方面影响光合速率及光合电子传递等其他光合生理过程;另一方面通过调节内源激素IAA、GA和ABA含量,进而调控SOD、POD和CAT活性,增强对除草剂胁迫的耐性。