谷子两系杂交组合的杂种优势及亲本配合力分析

为了解谷子两系杂种优势的亲本配合力遗传基础,本研究利用5个不育系和8个恢复系按NCII不完全双列杂交组配40份(5×8)杂种F₁,对11个谷子主要农艺性状的杂种优势及配合力进行分析。结果表明,谷子两系杂交组合在穗长、穗粗、千粒重、分蘖性、单穗重、单穗粒重和产量7个性状中存在广泛的超亲优势,但除千粒重外,其余性状的显著超亲组合数较少。杂交组合的单穗重和单穗粒重与产量极显著相关,且相关系数较高。对优异亲本进行筛选发现,A2和R3为一般配合力(GCA)较好亲本,A1、A2为GCA产量效应优异亲本,A1×R3、A2×R8、A3×R5、A3×R7和A5×R1为产量特殊配合力(SCA)效应较优组合。对产量强优势组合的配合力进行分析,发现优异的两系杂交组合中包含至少1个GCA较高的亲本或拥有较高的SCA。本研究结果为谷子优异两系杂交组合的亲本选配提供了一定的理论依据。     

基于转录组测序开发糜子SSR标记

【目的】 以6份不同地理来源的糜子资源为试验材料,基于前期转录组测序获得的1 000对SSR引物,选出200对进行多态性检测,以期构建一批可以准确评估糜子种质遗传差异的分子标记。【方法】 用Primer Premier 5.0软件设计引物,改良CTAB法提取DNA,PCR扩增DNA和聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选引物多态性;用PowerMarker 3.25和PopGen 1.32计算遗传多样性参数。【结果】 200对引物中97对呈单态性,80对呈多态性。单碱基序列重复引物有20对,10对具多态性,其重复基元是A（50%）和T（50%）。二碱基序列重复引物有36对,15对具多态性,其碱基重复类型有7种（AG最多,TC、GC和GA次之,CA、TA和AC最少）。三碱基序列重复引物有144对,55对具多态性,其碱基重复类型有24种（GGC、GCG和GCC最多,GAA、GCT和CGC等次之,ACC、AGG、CAG、CGT、AAG、AAC、TCG、CGA、ATT、CAA和CCA最少）。就引物分辨率(Rp)值而言,1—3碱基序列重复引物分别为0.67—4.67（平均2.07）、1.33—4.33（平均2.73）和0.67—4.00（平均1.83）。基于Rp值分析SSR分布频次,发现80个标记分布在5个区间：0—1、1—2、2—3、3—4和4—5,分别包含17（21.25%）、36（45.00%）、11（13.75%）、14（17.50%）和2个（2.50%）。就$\overline{\text{Rp}}$值而言,1—3碱基序列重复引物分别为0.33—0.67（平均0.51）、0.40—0.78（平均0.59）和0.33—0.83（平均0.59）。单碱基序列重复标记共检测到22个等位变异,每个位点为2—3个（平均2.2000）,其中8个和2个位点分别具2和3个变异;二碱基序列重复标记共检测到38个等位变异,每个位点为2—3个（平均2.5333）,其中7个和8个位点分别具2和3个变异;三碱基重复标记共检测到136个等位变异,每个位点为2—3个（平均2.4727）,其中29个和26个位点分别具2和3个变异。就多态性信息含量而言,1—3碱基序列重复引物分别为0.3750—0.5355（平均0.4293）、0.2392—0.7438（平均0.4293）和0.2392—0.7438（平均0.3989）。就多样性指数而言,1—3碱基序列重复分别为0.6365—1.0776（平均0.7497）、0.5623—1.0986（平均0.8339）和0.5623—1.0889（平均0.8312）。【结论】 基于转录组测序结果,检测200对SSR引物的多态性,发现177对（88.5%）可以扩增出完整条带,其中80对具多态性,多态率为40%。     

春播谷子成熟期抗倒伏性研究

试验以长谷4号、长生13和晋谷21为材料,在成熟期（乳熟期、蜡熟期和完熟期）测定7个性状指标,分析其与倒伏性的关系。结果表明,3个品种的倒伏指数均以黄熟期最大,乳熟期最小;从基部第2节间~第6节间,倒伏指数依次增加,抗倒伏性依次降低。相关性分析表明,基部第2节间倒伏指数与重心高度和单株穗鲜重呈显著正相关,与株高、单株鲜重和基部第2节间长度呈正相关,与基部第2节间直径和基部第2节间机械强度呈负相关,但都未达到显著水平。通径分析结果表明,各性状对倒伏指数的直接影响从大到小排序为：基部第2节间机械强度、单株鲜重、重心高度、株高、基部第2节间直径、基部第2节间长度和单株穗鲜重。由研究结果可见,基部第2节间机械强度和重心高度可作为评价谷子成熟期抗倒伏性的通用指标,对选育抗倒伏谷子新品种具有重要指导意义。     

农艺措施对谷子产量及抗倒伏力学性能的影响

【目的】明晰栽培条件互作对谷子叶片光合特性、茎秆生物力学性质指标的耦合影响,为运用谷子茎秆生物力学性质进行抗倒伏特性评价,为优化谷子种植栽培条件及抗倒伏优种筛选提供合理农艺措施和理论支持。【方法】采用裂区试验设计方法,主区选取4个在生产中具有代表性的谷子品种,副区为基于不同的播种密度与施肥量、播种密度与水分、水分与施肥量互作处理栽培条件,系统研究了栽培措施对谷子生长发育以及茎秆抗倒伏生物力学性质的影响。【结果】（1）除水分对谷子茎秆节平均直径影响不显著外,谷子品种、施肥量、播种密度及水分4个因素对谷子的产量、光合生理特性及茎秆形态特性均有极显著影响（P＜0.001）;（2）谷子的千粒重、产量均随施肥量和水分的增加而增加;随播种密度的增加,千粒重呈下降趋势,产量呈现先上升后下降趋势;谷子旗叶SPAD值及最大荧光值（Fm）开花期显著高于灌浆期,开花期旗叶SPAD值、灌浆期旗叶Fm可作为谷子育种的目标性状;（3）播种密度对谷子田间倒伏率的影响最大,其次是水分、品种,施肥量的影响最小;（4）谷子茎秆倒数第二节的抗拉倒力与株高、节平均长度及茎秆节含水率显著负相关,与节平均直径显著正相关。【结论】不同农艺措施互作栽培条件下,单因子对谷子的产量、植株光合生理特性及茎秆力学性能影响最大;选择优良品种、合理密植（≤70万株/hm²）、适当水肥是提升谷子籽粒品质、增加产量、减少田间倒伏率的有效措施。     

HPLC法测定谷子籽粒叶酸含量及种质资源评价

谷子籽粒中富含叶酸,作为一种功能性食品深受北方人民的喜爱,而作物籽粒,如小米叶酸测定方法及含量分析存在较大差异,为小米品质鉴定及高叶酸谷子种质筛选造成了一定困难。本研究通过"三酶法"提取小米中的叶酸,建立了一种基于高效液相色谱技术(HPLC)高效化、规模化且稳定适用于测定谷子籽粒叶酸含量的方法,对2016年和2017年种植的45个谷子种质进行叶酸含量测定和分类评价。结果表明:叶酸标准品梯度曲线呈线性方程相关,相关系数为0.99;小米样品叶酸测定过程中精密度、稳定性和重复性的相对标准偏差(RSD)分别为0.81%、1.19%和1.65%,各项指标符合精密测定标准,准确度高,重复性好;45个谷子种质籽粒叶酸含量分布范围为0.26～2.56μg/g(2016年度)和0.53～2.86μg/g(2017年度),含量均值分别为1.19和1.84μg/g,标准差0.47和0.51μg/g,变异系数39.5%和27.7%;对上述种质进行正态分布曲线分析,发现叶酸含量整体呈现偏度分布;从中筛选出9个高叶酸(含量≥1.91μg/g)和3个低叶酸(含量≤1.15μg/g)的谷子种质。上述结论为小米叶酸含量提供了测定标准和评价体系,也为高叶酸谷子种质创新与利用奠定了基础。     

不同区域对谷子农艺性状的影响

为明确两个谷子品种的高产优势区,并探讨如何通过光温获得目标性状,本研究以山西7个典型地域:山西五台县(A1)、山西定襄县(A2)、山西平定县(A3)、山西省农科院高粱所(山西晋中市,A4)、山西省农科院经济作物所(山西汾阳市,A5)、山西省农科院谷子所(山西长治市,A6)和山西高平市(A7)为试验地点,以农大8号和长农35号为材料,对农艺性状进行研究分析。结果表明,不同地域显著影响谷子生育期、主茎高、留苗密度和穗粒重以及产量。品种差异是造成千粒重与穗长的主要因素。农大8号生育期显著小于长农35。由于谷子的分蘖能力可以随环境而自我调节,使得不同地域谷子穗数差异不显著,也使得不同地域谷子穗数与留苗密度的相关性不明显。本试验中穗重与穗粒重是构成产量的主要因素。农大8号的穗粒重与主茎高对地域反应很敏感且跟纬度呈正相关关系。在产量、千粒重、穗数与穗长方面农大8号在7个地域均表现适应,且综合评价结果明显好于对照品种,而长农35号的穗长在山西五台县表现最好,长农35在主茎高方面综合评价优于农大8号。除主茎高方面外,农大8号的抗逆性高于长农35号。在栽培过程中可以通过对光温的控制与调节来协调各因素以调整谷子农艺性状。     

小米粥加工过程中营养成分及抗氧化活性的变化

小米加工成米粥后供人食用,为研究其在加工过程中生理活性物质的变化规律,对小米经高压蒸煮、冷冻干燥、复水加工制成速食小米粥过程中氨基酸、酚酸、黄酮含量及提取物的抗氧化能力变化进行研究。结果表明,总氨基酸与必需氨基酸含量在加工过程中无显著性差异,小米中结合态酚酸高压蒸煮后降低27.87%,对小米中自由态黄酮经高压蒸煮后降低29.57%。冷冻干燥和复水对酚酸与黄酮含量影响不显著。复水后小米粥中的香草酸含量与小米相比增长73.94%。复水小米粥中自由态与结合态酚酸提取物清除DPPH自由基能力分别比小米中降低55.83%和88.39%;高压蒸煮后自由态与结合态酚酸提取物三价铁还原能力显著下降,分别下降30.08%和39.74%;冷冻干燥和复水对酚酸提取物三价铁还原能力无显著影响。     

Thresholds,sensitive stages and genetic variability of finger millet to high temperature stress

Finger millet [Eleusine coracana (L.) Gaertn.] is an important coarse cereal crop grown in the arid and semi‐arid regions and often experiences high temperature (HT) stress. The objectives of this research were (i) to quantify effects of season‐long HT stress on physiological and yield traits, (ii) to identify the developmental stages most sensitive to HT stress and (iii) to quantify the genetic variability for HT stress tolerance in finger millet. Research was conducted in controlled environment conditions. HT stress decreased the chlorophyll index, photosystem II activity, grain yield and harvest index. Maximum decrease in number of seeds per panicle and grain yield per plant was observed when stress was imposed during booting, panicle emergence or flowering stages. Maximum genotypic variation was explained by panicle width and number of seeds per panicle at optimum temperature (OT) and grain yield per plant at HT and number of seeds at HT. Based on the stress response and grain yield, tolerant or susceptible genotypes were identified. Finger millet is sensitive to HT stress during reproductive stages, and there was genotypic variability among the finger millet genotypes for number of seeds per panicle and grain yield under HT, which can be exploited to enhance stress tolerance.