谷子目标性状基因库育种技术体系的构建及其应用

 谷子目标性状基因库育种法是河北省农林科学院谷子所为加强育种工作主动性和目的性提出的一种新型常规育种方法，它成功地将种质创新和新品种选育结合在一起，在对亲本材料进行分类的基础上，以不育材料作工具，构建多个混合群体－目标性状基因库，利用各基因库内基因的累加效应开展超亲育种，进行种质创新；利用基因库间基因的重组、互作效应及基因突变进行组合育种、改良育种，将各基因库创新的优良性状组合到一起，选育综合性状优良的新品种。河北省农林科学院谷子研究所用该法已创新出系列早熟、超早熟新材料，并利用这些材料培育出了多个综合性状优良的新品种，在国家谷子品种区域试验和品种比较试验中表现突出。培育出4份超早熟谷子新品种，在河北省坝上地区正常成熟，其中超早熟1号还具有甜秆、多穗、秸秆粗蛋白含量高的特点，超早熟2号小米富铁、粗脂肪、粗蛋白含量高。     

富铁营养保健型超早熟谷子新种质的创新

【目的】解决中国广大高寒地区种植作物单一、效益低下的难题。【方法】采用目标性状基因库育种法创新超早熟谷子新种质－超早熟2号。【结果】超早熟2号具有以下几个方面的突出特点：（1）生育期间需有效积温1650℃,在海拔1400 m左右的河北省坝上正常成熟;（2）超早熟2号小米含铁量为54.10 mg·kg-1,比中国小米平均含量高出62.0%;（3）粗脂肪含量为6.24%,比中国小米平均含量高出54.1%;（4）中国小米粗蛋白平均含量为12.71%,超过14%的品种仅5%,超早熟2号粗蛋白含量为14.36%,其粗蛋白含量是中国谷子推广品种中少见的;（5）综合性状优良。【结论】超早熟2号的育成并在高寒地区推广对促进中国超早熟谷子育种的开展和高寒地区种植业结构调整具有重要意义,实践表明目标性状基因库育种法在超早熟等特异种质创新方面效果明显。     

冀西北地区早熟杂交谷子农艺性状的相关性分析

农艺性状相关性研究是种质资源和遗传育种研究中普遍采用的分析方法，明确各农艺性状之间的关系可为谷子品种选育和推广提供科学依据。对新育成的4个早熟杂交谷子品种在冀西北坝上地区的种植表现进行评价，结果表明，4个品种抗逆性均好，但不同品种的经济性状和产量存在较大差异；对其株高、穗长、单穗重、穗粒重、千粒重、出谷率和产量7个农艺性状进行相关性分析，结果表明，穗粒重与单穗重呈极显著正相关，产量与单穗重呈显著正相关、与穗粒重呈极显著正相关。穗粒重和单穗重是影响冀西北地区早熟杂交谷子产量的重要因素。     

生育期可伸缩型超早熟、优质谷子新品种冀谷28及其超早熟性的生理机制研究

 【目的】培育广适型超早熟、优质谷子新品种,解决中国广大高寒地区生态条件复杂、种植作物单一、效益低下、缺乏适应性广的高效作物的难题。【方法】采用目标性状基因库育种法选育出超早熟谷子新品种——超早熟3号,2007年通过全国谷子品种鉴定委员会鉴定,定名为冀谷28。并对其超早熟的生理机制进行研究。【结果】冀谷28具有以下几方面的突出特点：（1）超早熟。生育期间需有效积温1 600℃,在河北省坝上等高寒地带正常成熟,实现了春、夏谷种植界限的北移;（2）生育期可伸缩。在海拔1 400 m左右的河北省坝上正常成熟;在海拔1 600 m,积温严重不足的河北省坝上最北端也能勉强成熟;（3）优质。在第七届中国优质食用粟鉴评会上被评为一级优质米;（4）粮草兼丰。经国家区试,在高寒区籽实平均单产4 286.25 kg?hm-2,谷草单产4 718.61 kg?hm-2;（5）综合性状优良。冀谷28超早熟的生理机制在于：叶片数少、穗分化早、拔节后生长中心相对集中。【结论】冀谷28的育成并在高寒地区推广对促进中国超早熟谷子育种的开展和高寒地区谷子产业发展、农牧业协调以及种植业结构调整具有重要意义。     

基于谷子种质资源表型性状构建骨干种质库

为高效发掘和利用谷子种质资源,以调查收集的1 237份谷子资源的19个数量和质量性状数据为依据,按地理生态区和穗形分组,采用UPGMA聚类分析和类内随机取样方法,筛选谷子骨干种质;通过极差、表型保留比例等对谷子骨干种质的代表性进行评价;主成分分析和直方图对谷子骨干种质进行确认。结果表明,构建的骨干种质118份,占全部种质的9.9%,包括国外品种20份（17.09%）、农家品种56份（47.86%）、野生品种5份（4.28%）、育成品种36份（30.77%）,符合取样比例范围。显著性分析结果表明,谷子骨干种质与全部种质之间表型性状、变异系数、Shannon-Weaver多样性指数的差异均不显著（P>0.05）,且骨干种质保留了全部种质的分布范围、表型保留比例;相关性分析表明,骨干种质和全部种质的叶面积与草重、单株穗重、单株穗粒重均表现为极显著正相关,二者具有一致的遗传结构和分布频率。综上,本研究构建的谷子骨干种质能代表全部种质的遗传变异和群体结构,减小了全部种质中的遗传群体,可用于谷子资源评价和新品种培育。     

不同区域对甜高粱农艺性状及营养成分的影响

【目的】 研究甜高粱不同种质资源在新疆不同种植区的表现,为新疆地区甜高粱品种的选育提供参考依据。【方法】 以辽甜15-1号、辽甜13号、辽甜1号、辽甜3号等不同甜高粱品种为材料,在新疆玛纳斯县和奇台县等地进行品比试验,分析不同种植区域对不同品种的农艺性状及营养成分的影响。【结果】 玛纳斯县种植的所有品种基本上比奇台县种植的生育期短,其中辽甜1号生育期最短,为138 d。辽甜15-1号在玛纳斯和奇台的生物产量均最高,分别为15.94和14.88 t/hm²。辽甜1号在两地的总糖含量最高,分别为9.15%、8.39%。不同甜高粱秸秆的粗蛋白质含量差异不大,其中辽甜13号的粗蛋白质含量最高,为6.41%。不同区域对同一甜高粱品种的总糖、还原糖和粗纤维素含量有很大的影响,两地的差异均达极显著水平。【结论】 其不同品种的产量和营养成分在玛纳斯县高于奇台县。辽甜15-1号在两地的生物产量最高并且总糖、粗蛋白质含量等品质也比较好,该品种宜于在本地及周边地区种植和推广。     

甜玉米杂交种皖甜1号的选育及栽培技术研究

皖甜1号是安徽省农业科学院作物研究所以自选自交系“皖甜系1号”做母本,外引系“超甜776”为父本育成的超甜玉米杂交种,2004年通过国家农作物品种审定委员会审定。皖甜1号平均鲜穗产量11992.5kg/hm2,比对照穗甜1号增产10.3%。该品种抗逆性强,适应性广,子粒黄色,后期保甜度好,可溶性糖含量达22.4%,且果皮较薄,适口性好,品质较优。该品种适宜在国家东南玉米区种植,具有广阔的开发应用前景。     

不同生态区谷子种质资源表型比较分析

为明确不同生态区谷子种质资源的表型,从春播特早熟区、春播中熟区、春播晚熟区引进435个谷子品种,在赤峰地区进行表型鉴定及比较分析。结果表明,3个生态区谷子品种的生育期、农艺性状、产量性状差异显著。春播特早熟区谷子品种生育期平均值为（98.35±13.00）d,分蘖多、植株矮、主茎粗、旗叶短、主穗小、穗粒重、出谷率高、产量中等,表型性状遗传多样性整体较低;春播中熟区谷子品种生育期平均值为（11307±8.63）d,分蘖少、植株高、穗下节长、主茎细、旗叶短、主穗大、穗粒重、出谷率高、产量较低,产量性状遗传多样性整体较高;春播晚熟区谷子品种生育期平均值为（125.80±6.76） d;穗下节短、主茎粗、旗叶长、主穗大、穗粒轻、出谷率低、产量较高,农艺性状遗传多样性整体较高。利用标准化处理后的16个表型进行聚类分析,可将参试品种划分为4大类群,类群Ⅰ品种中熟、生物量大、出谷率和产量较高,类群Ⅱ品种晚熟、生物量小、出谷率和产量较低,类群Ⅲ品种早熟、生物量小、产量较高,类群Ⅳ品种中晚熟、生物量大、产量较高。     

不同生态区谷子种质资源表型比较分析

为明确不同生态区谷子种质资源的表型,从春播特早熟区、春播中熟区、春播晚熟区引进435个谷子品种,在赤峰地区进行表型鉴定及比较分析。结果表明,3个生态区谷子品种的生育期、农艺性状、产量性状差异显著。春播特早熟区谷子品种生育期平均值为（98.35±13.00）d,分蘖多、植株矮、主茎粗、旗叶短、主穗小、穗粒重、出谷率高、产量中等,表型性状遗传多样性整体较低;春播中熟区谷子品种生育期平均值为（11307±8.63）d,分蘖少、植株高、穗下节长、主茎细、旗叶短、主穗大、穗粒重、出谷率高、产量较低,产量性状遗传多样性整体较高;春播晚熟区谷子品种生育期平均值为（125.80±6.76） d;穗下节短、主茎粗、旗叶长、主穗大、穗粒轻、出谷率低、产量较高,农艺性状遗传多样性整体较高。利用标准化处理后的16个表型进行聚类分析,可将参试品种划分为4大类群,类群Ⅰ品种中熟、生物量大、出谷率和产量较高,类群Ⅱ品种晚熟、生物量小、出谷率和产量较低,类群Ⅲ品种早熟、生物量小、产量较高,类群Ⅳ品种中晚熟、生物量大、产量较高。     

饲用燕麦品种在晋北农牧交错区的生产性能和营养价值研究

在干旱半干旱地区，以17个饲用燕麦品种作为研究对象，连续3年观测其株高、干草产量、营养性状等指标，利用近红外光谱技术对干物质、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和可溶性糖4个营养性状指标进行测定分析，并采用灰色关联度分析方法进行综合评价。结果表明：①青引2号的生育天数仅86 d，而林纳、锋利和定燕2号的生育天数均为105 d。②至乳熟期，参试品种中定燕2号的平均株高最高，而白燕19号、魁北克、KONA和早熟1号4个品种在乳熟期的平均株高均在90 cm以下，与其他参试品种间差异显著（P<0.05）。③至乳熟期，甜燕二号品种的干草产量迅速增加，平均产量较高，与早熟1号、白燕19号、林纳、定燕2号、青引2号和甜燕麦品种间差异显著（P<0.05），且这6个品种的平均干草产量均在7 000 kg·hm-2以下。④各品种的营养成分分析结果显示，在3个不同生育时期，参试品种的干物质含量均在90%以上（除林纳乳熟期外）；各品种的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量不同时期差异明显；可溶性糖含量在开花期各品种间存在较明显差异。⑤17个参试品种中，以定燕2号品种的主穗长最长，KONA品种的穗铃数最多，穗粒数以魁北克品种的数量最多，穗粒重以白燕19号品种最高，千粒重以甜燕麦品种最高。综合分析结果表明，甜燕二号、定燕2号、林纳、魁北克、甜燕麦5个品种的综合生产力最优，适宜在本地区优先推广利用。     

Innovation of Super Early-Mature Millet Germplasm with Sweet-Stem and Multi-Spikes

A new millet (Setaria italica Beauv) variety, super early-mature millet No. 1, was bred by means of gene bank breeding method of target characters. This variety has the following outstanding characters. (1) Super early-mature. This variety only needs 1550C effective accumulated temperature and can normally maturate in the Bashang Region in Hebei Province of Chi na, which can break through the limit zone of millet cultivation and move the cultivation zone northward greatly. (2)Multi-spikes, in addition to the effect tilling at the top, the nodes in the low-middle part also can produce spikes. (3) Sweet stem have high sugar content. The contents of whole-sugar, soluable sugar and deoxidized sugar are 74.8, 200.5, 237.2%higher than the regular varieties respectively. (4) High gross protein content. The content of gross protein is higher than the regular varieties by 3.9-30.4%. (5)Changeable grain color. The grain color of super early-mature millet No.1 is red in Shijiazhuang, but yellow in the Bashang region. In addition, this variety is characterized by good quality, high yield, and good synthetic traits     

冀西北坝上地区甜瓜品比试验

[目的]对引进的5个甜瓜品种进行比较试验,以筛选出适合冀西北坝上地区露地栽培的甜瓜品种。[方法]对引进的甜瓜品种进行植物学性状、经济性状、产量、综合抗性及水分利用效率等方面的比较。[结果]4个品种表现均好于对照,其中“红城5号”从开花到果实成熟需时为35d,中心含糖量达15．7％,对霜霉病、炭疽病和白粉病3种病综合抗性最强,坐果率达96．7％,果实黄白色,肉质甜脆,水分利用效率为471．00kg／（hm^2·mm）,产量为17150．85kg／hm^2,均优于其他品种。[结论]“红城5号”综合性状最优,适合在冀西北坝上地区推广,“真甜王”的综合性状略低于“红城5号”,也是一个可以推广的品种。     

覆草覆膜栽培谷子灌浆期籽粒蔗糖及淀粉积累

以谷丰888为试验材料,在施氮水平80kg/hm2和基本苗120万～130万株/hm2下,覆草栽培、覆膜盖模式研究灌浆期谷子籽粒糖类累积的动态变化。结果表明,籽粒灌浆期(花后14d),在覆草栽培和覆膜条件下,可溶性总糖分别比对照下降了5%和17%;蔗糖分别比对照下降了22%和0.20%;淀粉分别比对照上升了6%和11%。表明在覆草和覆膜下谷子器官中可溶性总糖、蔗糖降解,快速积累淀粉,为最终实现较高的粒重和产量提供了基础数据。     

Development of a New Foxtail Millet Germplasm with Super Early Maturity and High Iron Content

Super Early Maturation No.2 is a new foxtail millet germplasm developed by using the targeted-character-gene-bank-breeding method. It has several outstanding characteristics. (1) Super early maturity. It can normally mature in Bashang, Hebei Province, China, where the altitude is around 1 400 meters, and it needs 1650°C of effective accumulated temperature in the growing period. (2) Millet is rich in iron. The iron content of the millet of Super Early Maturation No.2 is 54.10 mg kg⁻¹, which is 62.0% higher than the average iron content of the foxtail millet varieties in China. (3) High crude fat content. Its crude fat content is 6.24%, which is 54.1% higher than the average content of foxtail millet varieties in China. (4) High crude protein content. The average of the crude protein content of all the foxtail millet varieties in China is 12.71%, only 5% varieties surpass 14%, however, the crude protein content of Super Early Maturation No.2 is 14.36%, which is rare in improved varieties of foxtail millet in China. (5) Overall characteristics are good.     

剪叶对不同穗型小麦品种干物质积累及籽粒产量的影响

 【目的】为了探讨高产条件下不同穗型小麦品种叶片对产量的贡献。【方法】选用两种穗型小麦品种为试验材料，研究了抽穗期剪叶对剩余叶片净光合速率、地上干物质积累、茎节重、籽粒结实与粒重的影响。【结果】抽穗期剪叶均导致两种穗型品种的干物质积累量下降和籽粒产量降低，以多穗型品种豫麦49受影响较大；剪叶提高了剩余叶片净光合速率，以多穗型品种豫麦49增幅较大；剪叶提高了茎秆内贮存物质的转移率，以大穗型品种宿2001转移率增幅较大，表现为茎节干重明显减轻。剪叶后，剩余叶片净光合速率和茎秆内贮存物质转移率的提高，均不足以弥补剪叶造成的损失，最终表现为结实粒数减少，粒重降低；随被剪叶片数增加、叶位升高，结实粒数和粒重降低更多。【结论】不同穗型小麦品种叶片对籽粒产量的贡献存在差异，多穗型品种大于大穗型品种，因此，在小麦抽穗后，多穗型品种叶片对增加籽粒产量起着重要作用。     

抗除草剂谷子新品种朝谷58的选育研究

[目的]为谷子(Setaria italica L.)新品种朝谷58的大面积推广应用提供参考。[方法]介绍朝谷58的亲本来源和选育过程、主要特征特性、产量表现、适应性等。[结果]朝谷58是2007年以高产品种朝谷9号为母本,抗除草剂品种懒谷1号为父本杂交,经6个世代定向选育而成的谷子新品种。该品种平均生育期119 d,株高155.7 cm,叶片数14.6片,幼苗绿色,芽鞘绿色,穗纺锤型,短刺毛、绿色,码中紧,主穗长20.2 cm,单穗穗粒重11.91 g,千粒重2.70 g,出谷率80%～83%,黄谷黄米。连续几年在沈阳、辽北、辽西等地种植,表现突出,具有高产、优质、抗病的特点。2012年通过辽宁省非主要农作物品种备案。[结论]朝谷58综合农艺性状表现优良,高产优质,适宜在沈阳、阜新、朝阳、建平、铁岭、锦州等地进行种植。     

特耐旱耐瘠玉米新种(系)对比试验

衡星101号玉米品种是利用玉米属间远缘杂交,用玉米为母本,先后与高粱、薏苡、大刍草、加马草等属间植物相杂交,用蒙导等技术克服了远缘杂交的不亲合性,获得了亲本种子,为玉米育种提供了新的多样基因,结合理化处理,基因重组等综合技术育种路线。利用所获种质资源培育出的玉米新物种,它具有高糖(秸秆总糖含量达21.90%以上),是普通玉米秸秆的6.6倍;籽粒秸秆双优(籽蛋白质11.50%、秆9.26%),比普通玉米高出64.80%和2.2倍;籽粒、秸秆双高产(籽增18.00%,秆增1.2倍);粮、饲、糖、能兼得4大创新点。经全国各区域试验,由于其独特的高光能利用率,耐旱、耐寒、耐瘠、耐盐碱及抗病虫、抗倒伏6项抗自然逆境能力集于一身,不但粮食产量8250kg/hm2,而且收秸秆27000kg/hm2,达到籽粒秸秆双高产。