基于气候和青稞产量形成关键指标的青藏高原生态区划分析

为探究青藏高原地区间影响青稞产量的主要因素和对青藏高原青稞种植区进行生态区划，以15个青藏高原主推青稞品种为试验材料，选取9个具有代表性的地区连续两年进行种植，测定株高、平均生育期、千粒重等8个青稞农艺性状，同时收集了9个地区的日照时数、降水量、温差等8个气象因素数据，利用相关性分析、单因素方差分析、隶属函数分析对被测指标进行统计分析。结果表明，平均生育期、千粒重、月均最低温度和温差与青稞产量显著相关，且在9个地区中均存在差异。通过聚类分析将9个地区划分为4个青稞种植生态区，分别为高寒旱作青稞生态区、柴达木盆地灌溉青稞生态区、河谷非饱灌青稞生态区和农林混合山地青稞生态区，其中高寒旱作青稞生态区综合表现最好。利用隶属函数分析对9个地区进行综合评价，其中贵南综合评价得分最高，且不同生态区均存在优势青稞品种。     

刈割对青稞恢复特性及籽粒和秸秆产量品质特性的影响

探明刈割对青稞植株再生恢复农艺与理化特性变化规律,解析青稞籽粒和秸秆产量品质指标对刈割处理响应规律,为青稞“粮苗草三用”生产模式应用和青稞植株再生恢复调控机制解析提供理论依据。本研究于2021—2022年,以青稞品种昆仑18号和藏1257为研究对象,以正常生长(CK)为对照,采用两因素裂区设计,刈割后于0 h (T0)、2 h (T1)、24 h (T2)、72 h (T3)、拔节期(T4)、抽穗期(T5)、灌浆期(T6) 7个发育阶段取材,以分析刈割后茎部再生恢复速率及残茬中抗氧化酶的变化规律;并对刈割后青稞秸秆和籽粒产量品质特性和内源激素快速响应规律进行分析。结果表明,刈割使再生青稞秸秆及籽粒产量升高,并使茎秆中粗蛋白、粗灰分含量升高,纤维类物质含量降低,使秸秆相对饲喂价值显著升高。刈割使青稞茎部株高和单株生物量生长恢复速率升高;使青稞每公顷穗数和千粒重增加,致使籽粒产量显著增加,并使籽粒中累积更多粗蛋白与淀粉。刈割后青稞残茬中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)含量迅速升高,并使残茬中的反式玉米素核苷(TZR)、异戊烯基腺苷(iPA)含量显著升高,吲哚-3-乙酸(IAA...     

亏缺灌溉对藜麦光合特性、营养品质和产量的影响

针对藜麦生产过程中合理水分管理措施缺乏的现实问题,探索亏缺灌溉对藜麦光合特性、营养品质和产量调节的生理基础,为藜麦节水高产优质栽培提供理论依据和技术支持。以‘青藜2号’为供试材料,通过设置充分灌溉、轻度亏缺灌溉和重度亏缺灌溉3个处理,探索不同灌溉处理对藜麦光合特性,籽粒蛋白质、氨基酸质量分数和产量性状的影响。亏缺灌溉使藜麦植株在不同生育期的P_n、T_r和G_s显著降低,但C_i和叶片水分利用效率(WUE)显著升高,且降、增幅随亏缺灌溉程度的加剧而增大;亏缺灌溉降低了藜麦籽粒的蛋白质质量分数、氨基酸总量和氨基酸各组分质量分数;亏缺灌溉显著降低藜麦的总分枝数、有效分枝数和主穗面积,相比于充分灌溉和重度亏缺灌溉处理,轻度亏缺灌溉可显著提升藜麦的主穗粒质量、单穗粒质量、千粒质量和产量。亏缺灌溉负面影响藜麦植株的光合特性,但有助于提高叶片WUE;亏缺灌溉不利于藜麦籽粒蛋白质、氨基酸和氨基酸各组分质量分数的提高;轻度亏缺灌溉可有效控制和提高藜麦的主穗面积、单穗粒质量、单株粒质量、千粒质量和最终产量;轻度亏缺灌溉在节约水资源和降低生产成本的同时,能显著提高藜麦的产量,且能维持相对较高的籽粒蛋白质和氨基酸质量分数。     

麦类作物粒色形成机制及基因定位研究进展

有色麦类作物的形成是由于籽粒的种皮或糊粉层中积累了花青素，从而导致其籽粒呈现出多种颜色。有色麦类作物中含有丰富的蛋白质、维生素、膳食纤维及矿物微量元素等，兼具抗氧化、延缓衰老、调理肠胃等多方面保健功能。综述了国内外有关学者对于有色麦类作物的主要营养与功能组成成分、植物花青素的合成调控机制以及籽粒颜色基因定位3个方面的相关研究进展，探讨了目前有色麦类作物粒色基因定位过程中存在的问题，展望了有色麦类作物的发展趋势，以期为今后有色麦类作物籽粒颜色的调控机制研究提供理论依据，也为能够筛选有利基因，创制有色麦类新种质提供参考。     

刈割留茬高度对青稞饲草与籽粒产量及饲用品质的影响

为探究适宜于高寒区青稞多元化利用最佳刈割留茬高度，以昆仑14号、昆仑18号和柴青1号为试验材料，以未刈割为对照(CK),于分蘖盛期开展不同留茬高度的刈割处理，探究留茬高度对青稞农艺性状、籽粒产量、饲草产量及营养品质的影响。结果表明，随着刈割留茬高度的降低，各青稞品种青苗饲草产量均呈逐渐增加的趋势；青苗中粗蛋白含量呈逐渐降低趋势，而纤维类物质含量呈逐渐升高的趋势，使青苗相对饲喂价值显著降低。各青稞品种秸秆饲草产量随刈割留茬高度的降低而降低，且降幅随留茬高度的降低而增大。刈割使青稞秸秆中粗蛋白含量增多，纤维类物质含量减少，相对饲喂价值升高。留茬8 cm有助于促进青稞穗部、茎部和根系的生长发育，使籽粒产量升高；留茬5 cm会抑制青稞各器官的生长发育，使籽粒产量锐减。各品种在留茬8 cm时综合经济产值最高，其中昆仑14号综合经济产值最高，为2.86×10⁴元·hm^-2。参试材料中，昆仑14号为高寒区最适用于粮饲兼用的青稞品种，8 cm为适宜于青稞饲草与籽粒兼收的最佳刈割留茬高度。     

基于种间关系和生产性能评价的青稞豌豆混作模式研究

为解决青稞因生产环境限制,合理轮作无法推行,常年连作导致的粮草产量低而不稳的问题,以‘昆仑15号’‘柴青1号’和‘昆仑14号’3个青稞品种,‘草原23号’和‘草原24号’2个豌豆品种为供试材料,按照播量1∶1设置6个混作处理,探索不同处理下两物种的竞争与共存关系和粮草生产性能,筛选出种间相互促进且粮草生产性能优良的最优混作组合。再将筛选出的最优组合设置5个不同混作比例,筛选能稳定实现粮草双高,饲草优益的禾豆混作的比例。结果表明,‘昆仑15号’和‘草原23号’混作组合中两品种物候期相近,种间相互促进,粮草生产性能均显著高于其他混作组合;当混作比例为1∶9时最佳,粮、草产量同步提高,籽粒与秸秆产量均显著高于其他比例,且饲草营养品质显著优于单作,可最大程度地发挥禾豆混作、粮草双高的优越生产性能。研究结果可为优化青稞种植区耕作制度、提高作物粮草产量及饲用营养品质提供理论依据和技术支持。     

基于高通量测序的青稞产量相关性状的基因定位及候选基因挖掘

青稞是青藏高原最具特色的农作物,主要分布在海拔3 000 m以上的高寒地带。为寻找控制青稞的抗倒、早熟以及穗部性状、株高、分蘖等产量相关性状的基因,采用简化基因组测序技术(specific-locus amplified fragment sequencing,SLAF)对300份青稞自然群体进行全基因组测序,对抗倒相关性状和SNP标记检测结果利用MLM和GLM模型进行全基因组关联分析(GWAS),共挖掘到与抗倒性密切相关的分子靶点184个,并筛选出91个可能与青稞抗倒密切相关的基因。采用简化基因组测序技术(genotyping-by-sequencing,GBS)构建包含了3 662个SNP标记,7条染色体遗传图距为160.21～227.21 c M,所有连锁群的平均图距为0.57 c M。利用这一图谱定位了5个与紫粒相关的QTL,在区间内找到5个与花青素合成相关的结构基因和1个调控基因,并进行了功能验证。同时利用该遗传图谱在1H、2H和4H上定位了与早熟相关的QTL 4个;与产量相关的QTL共92个,其中在1H、3H、4H上定位到与株高相关QTL 5个;在2H上定位到与穗数相关QTL 2个;在4H、5H上定位到与穗长相关QTL 2个;在7H上定位到与穗粒数相关QTL 6个;在3H、5H、6H上定位到与穗粒质量相关QTL 9个。     

青稞种质资源表型性状的遗传多样性分析及综合评价

【目的】解析青稞种质资源表型形状的遗传多样性关系及筛选综合性状优异的青稞种质,可为青稞育种及重要性状深入研究提供理论依据。【方法】通过对205份青稞15个表型性状采用Shannon-Wiener’s多样性指数进行遗传多样性分析。分析参试青稞种质15个表型性状在西宁试验点和海北试验点的频次分布规律。对各性状利用相关性分析以明确性状间联系;对参试种质进行聚类分析以明确其分类情况。利用主成分分析构建青稞种质综合评价体系,并通过线性回归分析对该体系进行验证。依据综合评价及丰产稳产性分析结果以筛选优异青稞种质。【结果】倒伏率遗传变异程度最丰富而重心位置遗传变异最匮乏,海北点遗传变异程度高于西宁点。穗重遗传多样性最丰富,倒伏率遗传单一性最高。除倒伏率外各性状指标均呈正态或偏态分布,分布频次呈中间高两边低的分布趋势;穗长、穗重在各基因型中呈正态分布。各表型性状受环境、基因型、年份影响极显著,且各表型性状的基因型与环境（G×E）、基因型与年份（G×Y）、基因型×环境×年份（G×E×Y）的互作效应均呈极显著。青稞根系、茎秆和穗部组织内各指标间存在显著相关性,且各组织间的农艺性状也存在显著相关性。根系发达、茎部抗折力高的青稞种质其机械固持能力强,倒伏率低;严重倒伏会限制青稞种质穗部生长发育,使穗长变短、穗粒数减少、籽粒变小、穗重变轻、进而使产量锐减。聚类结果表明参试种质可分为三类,第一类是高重心、易倒伏、其余性状居中的种质;第二类是矮秆、低重心且其余性状表现良好的优异种质;第三类是株高较高、根系欠发达、茎部易折、穗部性状表现差的种质。结合F值和丰产稳产性分析结果筛选出综合性状表现优异且有较高丰产稳产性的青稞种质5份。【结论】参试青稞种质资源的遗传多样性丰富;穗长、穗重在各基因型中呈正态分布,除倒伏率外,其余12个性状在基因型中呈偏态分布;根干重、重心位置、茎秆壁厚、茎粗、茎秆强度、穗长、穗粒数、产量8个指标可作为核心种质评价的综合指标。     

青藏高原青稞品种籽粒外观和品质性状的多样性分析

为筛选出具有优良籽粒外观和优异品质的青稞资源,对117份青稞品种的籽粒外观和品质性状进行分析与鉴定评价。结果表明,不同青稞品种籽粒外观和品质性状变异范围均较大,变异系数为2.57%～19.29%,外观性状中,粒宽的变异系数最大（19.29%）,千粒重最小（7.63%）;品质性状中,支链淀粉的变异系数最大（7.39%）,直链淀粉最小（2.57%）。相关性分析表明,千粒重与粒长、粒宽和籽粒面积呈极显著正相关,与籽粒长宽比呈极显著负相关,β-葡聚糖含量与籽粒长宽比呈显著负相关。主成分分析将8个主要性状归为3个主成分,累计贡献率达到85.85%。根据不同分类标准,获得了3种不同类型的聚类结果,在青稞品种籽粒外观性状聚类中类群Ⅱ的12个品种可作为大粒优异种质利用;在青稞品质聚类中类群Ⅰ是高直链淀粉含量和大粒的优异种质资源,类群Ⅱ是高β-葡聚糖和支链淀粉含量的优异种质材料;在青稞品种籽粒外观性状与品质性状聚类的类群Ⅰ中各性状平均值较高,表现较好,在今后品种选育中可作为优异杂交育种亲本。对117份青稞资源综合评价发现,北青6号的籽粒表型和综合品质性状最好。     

青稞HvnWRKY26基因的克隆及表达分析

WRKY家族转录因子广泛参与植物的生物和非生物胁迫过程。为探索WRKY家族转录因子在青稞抗条纹病过程中的作用，本课题组前期利用条纹病菌分别侵染抗病青稞品种昆仑14号和感病品种Z1141，并进行转录组测序，发现一个在侵染时期差异表达的WRKY基因家族成员。序列分析发现，该基因的开放阅读框为765 bp，可编码255个氨基酸，具有典型的WRKY结构域，属于WRKY基因家族。Uniprot注释结果表明，该蛋白为HvnWRKY26。启动子区域预测表明，该区域含有脱落酸和茉莉酸响应元件以及与干旱、低温、盐胁迫和防御应激等逆境胁迫相关的顺式作用元件。序列比对分析显示，HvnWRKY26蛋白与其他物种中同源蛋白的氨基酸序列一致性均不高，但该蛋白与大麦HvWRKY26蛋白的WRKY结构域序列完全相同。系统进化分析表明，青稞HvnWRKY26与大麦WRKY26的亲缘关系最近；进一步对HvnWRKY26及与其亲缘关系较近的大麦、玉米、水稻WRKY蛋白进行进化分析，发现这些WRKY蛋白被分为A、B和C三大类，其中HvnWRKY26蛋白属于A类。RNA-seq和qRT-PCR分析结果表明，青稞在遭受条纹病菌侵染时，HvnWRKY26基因的相对表达量在抗病品种昆仑14号和感病品种Z1141中均显著上调表达，且抗病品种的表达量显著高于感病品种，推测HvnWRKY26基因在青稞抗条纹病过程中发挥重要作用。