甜高粱与粒用高粱主要性状研究

[目的]寻找甜高粱与粒用高粱主要性状的异同。[方法]选用代表性甜高粱T26T、37品种,粒用高粱R123、LR198品种,研究其生长势、植物学性状表现、含糖量、叶绿素含量、呼吸速率。[结果]结果表明,甜高粱生长优势显著优于粒用高粱,主要表现在与生物产量有关的性状;糖含量的积累起点及总含量均高于粒用高粱,而甜高粱和粒用高粱糖积累总趋势是一致的;甜高粱生物产量优势强,而粒用高粱穗部性状优势强;生理性状中叶绿素含量粒用高粱优于甜高粱,而呼吸速率甜高粱偏高。[结论]甜高粱与粒用高粱功能不同而用途不同。     

高粱[Sorghum bicolor(L.)Moench.]叶面积校正值(K 值)的初步研究

通过对两个高粱品种叶面积校正值(K 值)的初步研究,提出了在高粱叶面积测算中采用叶面积校正值K=0.72的建议,并对K 值在应用中的可靠性进行了分析。     

高粱苗期耐盐性转录组分析和基因挖掘

【目的】探究高粱耐盐胁迫响应机制,挖掘高粱耐盐胁迫基因,为高粱耐盐育种提供理论基础。【方法】 以高粱感盐品种L甜和耐盐品种石红137为供试材料,采用水培试验。待高粱植株长至三叶一心期,使用2%NaCl溶液对幼苗进行盐胁迫,分别设置0（对照）、1和24 h处理,每个处理3次重复。测定不同处理样品株高、根长、干物重、Na ⁺含量和叶绿素相对含量（SPAD值）,并依托Illumina HiSeq 2000平台进行转录组测序分析。利用FPKM方法计算基因表达量,在差异表达基因检测过程中,将差异表达倍数（fold change）≥2且FDR<0.001作为筛选标准。通过Gene Ontology和KEGG Pathway数据库对参与高粱不同时间盐胁迫差异表达基因进行分析注释。 【结果】 盐胁迫处理对高粱株高、根长、干物重等性状无显著影响,对钠离子含量和SPAD值影响显著。石红137株高、根长、钠离子含量和SPAD值均高于L甜。转录组测序结果鉴定得到已知基因26 628个,新基因866个。石红137中的差异基因数目高于L甜。石红137中,0 h VS 1 h、0 h VS 24 h、1 h VS 24 h三组的差异基因数目分别为375、4 206和3 750个。感盐品种L甜中,0 h VS 1 h、0 h VS 24 h、1 h VS 24 h三组的差异基因数目分别为167、2 534和1 612个。GO分析共获得25个功能注释,分别为光合作用、细胞物质代谢、翻译过程以及激素合成等与盐胁迫相关的差异表达基因。KEGG分析发现盐胁迫1 h表达差异基因富集在植物激素信号转导途径,涉及脱落酸（abscisic acid,ABA）、生长素（auxin,AUX）、细胞分裂素（cytokinin,CTK）、赤霉素（gibberellins,GS）、乙烯（ethylene,ETH）过程等共71个基因。盐胁迫24 h表达差异基因富集于光合作用相关途径,涉及Lhca、Lhcb、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（phosphoenolpyruvate carboxylase,PPC）、磷酸核酮糖激酶（phosphorylribonucleic kinase,PRK）等20个基因。类黄酮生物合成代谢途径差异可能是引起石红137和L甜的耐盐能力差异的原因之一,花青素还原酶（anthocyanidin reductase,ANR）和黄酮醇合成酶（flavonol synthase,FLS）参与类黄酮生物合成途径。【结论】 高粱的盐胁迫过程是一个复杂的生物过程,依赖于多个基因在复杂网络中的平衡表达。盐胁迫条件下,高粱应对环境刺激受到激素信号转导和光合作用的控制。类黄酮生物合成途径在耐盐品种中起到了重要作用。     

QTLs for Sugar Content of Stalk in Sweet Sorghum (Sorghum bicolor L.Moench)

High sugar content of sorghum stalk is an important factor in the sorghum silage production. To identify the genomic regions controlling sugar content and to develop molecular markers linked to sugar content in sweet sorghum, we used an Early Folger, and a normal inbred line, N32B, for genetic linkage mapping and quantitative trait locus (QTL) analysis. We constructed a genetic linkage map spanning 983.5 cM based on a total of 327 markers comprising 31 restriction fragment length polymorphism (RFLP) markers, 254 amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers, and 42 simple sequence repeat (SSR) markers. In the 20 linkage groups detected, 98.2% of markers aligned to the 10 linkage groups of sorghum.Variations in sugar content at different growth stages and among internodes suggested that the sugar content of middle internodes is stable and suitable for measuring at early dough stage. The broad sense heritability (hB2) of sugar content was 0.64 and 0.62 estimated from the data of F3 families and each parent in 2003 and 2004. We identified one and two QTLs accounting for 22.2 to 25.0% of phenotypic variance using simple interval mapping method in 2003 and 2004, respectively.These two QTLs showed a negative additive effect, and over-dominance effect. A QTL on LG-D was detected in both two years. Above results will be help us to understand the genetic mechanism of sugar content in sorghum and the QTL detected in this study might be useful in the improvement of sugar content by marker-assisted selection.     

高粱植株表面温度日变化规律研究

以4种高粱类型中的12个材料为试材,用多探头温度自动测定记录仪研究了高粱植株表面温度的变化规律.结果表明:高粱植株表面温度变化分低温稳定阶段、稳定上升阶段、高温波动定阶段、波动下降阶段和稳定下降阶段5个阶段.午间的高温波动定阶段是研究冠气温差的最佳时段,但存在温度浮动大而且频繁的特点,温度波动易导致试验误差.在温度稳定上升阶段,品种间以及品种与气温的差异表现相当稳定,重复率较高,此阶段也可以作为研究植株体表面温度和气温差异的合适阶段.不同高粱类型间、品种间表面温度存在差异,且在一日当中品种间温度差异表现不尽相同;午间温度低的品种,在温度上升阶段升温较快,品种间差异比午间还要高.这一研究结果为认识高粱的体表温度特征和利用体表温度作为筛选高粱抗旱、高产基因型的指标奠定了基础.     

甜高粱蔗糖积累与茎秆中SPS表达的相关性研究

 【目的】以甜高粱为原料生产酒精作为替代能源近年来引起人们的广泛关注,本文试图通过检测蔗糖合成的关键酶-蔗糖磷酸合成酶（SPS）在高粱叶片（源）与茎秆（库）中的表达量,了解高粱体内SPS表达与蔗糖积累的关系,进而探讨蔗糖的代谢机理。【方法】以甜高粱和普通高粱为材料,利用Western blot技术对SPS的蛋白质表达进行检测。【结果】在高粱的生长发育过程中,茎秆中蔗糖含量、叶片和茎秆中SPS蛋白质表达量持续上升,灌浆期达到最高,腊熟期略有下降,它们之间的变化趋势基本一致,甜高粱茎秆蔗糖含量与叶片SPS蛋白质的表达相关系数为0.895,与茎秆SPS蛋白质的表达相关系数为0.781;甜高粱和普通高粱相比,其叶片中SPS表达量差别不明显,而甜高粱茎秆中SPS表达量明显高于普通高粱。【结论】蔗糖为高粱糖分的主要形式,蔗糖积累与叶片和茎秆中SPS的表达相关。在甜高粱中,蔗糖积累主要与茎秆中SPS的表达相关。     

Apospory in Sorghum bicolor (L.) Moench

A line of Sorghum bicolor (L.) Moench was discovered to reproduce by apospory, a type of apomixis. The formation of an embryo by a nucellar cell without fertilization was establshed by cytological observations of ovaries and by progeny tests.     

黄淮西部高粱籽粒产量与品质对气候生态条件的响应

目的 研究黄淮西部高粱籽粒产量和品质对气候环境条件的响应,探讨气象因子与高粱产量和品质的关系,为黄淮西部高粱高产、优质、高效生产提供理论和技术参考。     

不同耐盐性高粱在盐逆境下的比较转录组分析

【目的】土壤盐渍化是制约作物生产的重要非生物胁迫因子之一,高粱耐盐性强,进行高粱耐盐基因挖掘及分子机制研究是开发和利用盐渍土壤的有效途径,通过转录组测序分析与高粱耐盐相关的基因调控机制和代谢通路,挖掘高粱耐盐潜力。【方法】 通过以筛选出的极耐盐品种八叶齐和盐极敏感品种PL212为试验材料,采用盆栽沙培,在播种后20 d（5叶期）采用180 mmol·L ^-1的 NaCl 溶液漫灌模拟盐逆境,盐胁迫48 h后取幼叶,并连同对照（未经过盐处理）的同期幼苗共4个样品提取RNA,进行转录组测序,采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。 【结果】 耐盐和盐敏感材料分别在盐渍和非盐渍处理下的4个样品间共检测到1 338个差异表达基因,包括819个上调基因和519个下调基因。聚类分析发现在应答盐渍胁迫逆境时,5个依赖性氧合酶超家族蛋白、4个富含半胱氨酸的激酶、3个谷胱甘肽S-转移酶和3个重金属运输/解毒超家族蛋白相关基因表现出明显的上调表达和下调表达,还发现1个K ⁺转运蛋白基因在耐盐调节中起着重要作用。GO分析发现在15 418个基因中获得4 528个有效GO注释条目,同时耐盐和盐敏感材料在遭受盐逆境时的生物过程、细胞组分和分子功能3个方面均存在较大差异。生物过程中代谢过程、细胞过程耐盐材料明显高于盐敏感材料,耐盐材料的生理过程中较盐敏感材料增加了多生物过程和定位这两个过程,很可能与耐盐材料盐抗性较强密切相关。差异基因KEGG分析结果显示耐盐和盐敏感材料在对照和盐渍胁迫条件下的苯丙烷类生物合成、苯丙氨酸代谢、类黄酮生物合成3个途径中差异基因表达较多,可能是造成耐盐和盐敏感材料耐盐性差异较大的重要原因。 【结论】 高粱耐盐调控基因表达涉及生物过程、细胞组分和分子功能多个方面,生物过程和定位这两个过程是提高高粱耐盐性的关键;苯丙烷类生物合成、苯丙氨酸代谢、类黄酮生物合成3个途径的基因表达很可能是造成盐害的重要原因。     

不同播期对不同生育时期甜高粱品质性状的影响

[目的]研究播期对不同生育时期甜高粱(Sorghum dochna)品质性状的影响,为其以后的栽培管理及生产应用提供理论依据。[方法]以甜杂二号为试验材料,分别对不同播期(2009年4月10日,5月11日,6月10、27日)、不同生育时期(拔节期、抽穗期、乳熟期、蜡熟期、完熟期)甜高粱的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维含量及含糖量进行测定,以了解它们的积累规律。[结果]同一播期下不同生育时期粗纤维含量在抽穗期之前呈先逐渐升高后又逐渐下降的趋势;粗蛋白含量的变化呈逐渐下降的趋势;粗脂肪含量呈现升高和下降2种变化趋势;含糖量大体上呈逐渐上升趋势,从第1播期(4月10日)的蜡熟期(9月10日)到第4播期(6月27日)的蜡熟期(11月16日),均能收获高含糖量的甜高粱茎秆,以此推算可以为生产酒精企业延长甜高粱的加工期60 d以上。[结论]作为饲用,甜高粱的最佳收获期是在抽穗期以前,此时生物产量也达到最高;作为生产酒精的原材料,甜高粱的最佳收获时期是在蜡熟期。     

苏打盐碱胁迫对甜高粱叶片结构及抗性指标的影响

为确定以Na2CO3和NaHCO3为主要成分的苏打盐碱胁迫对甜高粱叶片结构及抗性影响,研究了盐碱胁迫下甜高粱品种314B和M-81E叶片结构与幼苗生理指标的变化。结果表明:针对应试的两个甜高粱品种,苏打盐碱胁迫可极显著减小叶片厚度、中脉厚度和最大导管直径,极显著增加叶片上下角质层及下表皮厚度(P<0.01)。增加叶绿体中淀粉粒和嗜锇滴颗粒数,且发生叶绿体被膜和基质分离现象;使线粒体内膜上嵴数量减少,甚至消失。株高和茎基周长均比对照极显著减小,叶绿体色素极显著增加(P<0.01);叶片质膜相对透性和脯氨酸含量极显著升高,品种间丙二醛含量的变化差异较大。过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性均极显著升高,超氧化物歧化酶(SOD)的活性极显著降低(P<0.01)。比较叶片结构和抗性生理指标变化可知,品种M-81E比314B抗盐碱性强。     

国家作物种质库长期贮藏的高粱种子生活力监测研究

【目的】了解国家作物种质库贮藏高粱种子的生活力状况，为国家作物种质库贮存高粱种子及其它作物种子生活力监测及更新方案的制定提供参考，达到长期安全保存种质资源的目的。【方法】对在国家作物种质库贮藏10年以上的3 300份高粱种子的生活力进行了监测，分析了不同起始发芽率和来自不同供种单位和年份种子的生活力变化，探讨了种子起始质量对贮存效果的影响。【结果】90%的种子在国家作物种质库贮存10年后的发芽率仍保持在入库最低标准85%以上，有33份（占被监测份数的1.00%）出现了明显下降，发芽率从85%以上下降至70%以下。从总体上看，低发芽率水平的种子份数增加，高发芽率水平的种子份数减少。来自不同供种单位和不同年份种子间的发芽率下降差异显著。【结论】在进行种子生活力监测时应首先监测生活力出现显著下降的送存单位提供的种子。另外，监测时应按顺序一份一份地检测，不能进行抽测，因即使是同一单位在同一年份送存的种子生活力变化范围非常大。种子在繁殖或更新时还应将其生长季节，特别是种子成熟和收获时候的气候条件进行记录。     

高能作物——甜高粱

甜高粱是粒用高粱的一个变种。甜高粱不仅有高能作物之称,而且也因其具有抗旱、耐涝、耐贫瘠、耐盐碱等特性,而享有作物中的“骆驼”之美誉。甜高粱生物产量高,含糖量高,乙醇转化率高,是优良的饲料作物、糖料作物和可再生能源作物,合理开发利用,对我国粮食安全、能源安全具有重大意义。     

农杆菌介导甜高粱转Bt cry1Ah的研究

 【目的】建立一套高效、稳定的甜高粱农杆菌遗传转化体系,并在甜高粱中验证来源于苏云金芽胞杆菌新型杀虫基因cry1Ah表达产物的杀虫活性。【方法】以甜高粱幼穗愈伤组织为转化受体,通过农杆菌介导法将密码子优化过的Bt cry1Ah导入2个甜高粱品种“BABUSH”和“MN-3025”中。对获得的再生植株进行PCR检测、RT-PCR分析及除草剂抗性、目的蛋白表达水平和抗虫性鉴定分析。【结果】对336块幼穗愈伤组织块进行了农杆菌侵染,经双丙氨膦（Bialaphos）梯度筛选后共获得66株再生植株,PCR鉴定在8个转化事件中有22株为阳性植株,平均转化率为2.38%。RT-PCR检测结果表明,cry1Ah在T0甜高粱转基因植株中能够正常转录。Western blotting分析和ELISA定量测定显示,有5株可检测到Bt蛋白,但Bt蛋白含量差异较大,最高可达165.69 ng•g-1叶片鲜重（FW）,最低的仅为1.93 ng•g-1叶片鲜重（FW）,平均为87.50 ng•g-1 FW。饲虫试验表明,有2株转基因甜高粱植株对亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）表现为抗性。【结论】利用建立的以甜高粱幼穗为外植体的农杆菌遗传转化体系,可获得具有玉米螟抗性的转基因甜高粱植株,其后代遗传稳定性还有待于进一步的研究。     

高粱穗分化与追肥

对３个中晚熟杂交高粱的穗分化进行了研究,从穗分化与植株外部形态,与栽培三者结合出发,修改了前人的八段划分法,提出六期划分法,用电镜扫描制得穗分化图版,并配合相应的外部植株形态,指出高粱植株拔节,挑旗,分别与幼穗生长锥伸长期及减数分裂期同步,可作为其外部形态标志,指出拔节期是促花增粒,挑旗期是保花增粒的关键追肥时期。     

农杆菌介导甜高梁转Bt cry1Ah的研究

[目的]建立一套高效、稳定的甜高梁农杆菌遗传转化体系,并在甜高梁中验证来源于苏云金芽胞杆菌新型杀虫基因cry1Ah表达产物的杀虫活性.[方法]以甜高粱幼穗愈伤组织为转化受体,通过农杆菌介导法将密码子优化过的Bt cry1Ah导入2个甜高梁品种"BABUSH"和"MN-3025"中.对获得的再生植株进行 PCR检测、RT-PCR分析及除草剂抗性、目的蛋白表达水平和抗虫性鉴定分析.[结果]对336块幼穗愈伤组织块进行了农杆菌侵染,经双丙氨膦(Bialaphos)梯度筛选后共获得66株再生植株,PCR鉴定在8个转化事件中有22株为阳性植株,平均转化率为2.38%.RT-PCR检测结果表明,cry1Ah在T.甜高梁转基因植株中能够正常转录.Western blotting分析和ELISA定量测定显示,有5株可检测到Bt蛋白,但Bt蛋白含量差异较大,最高可达165.69ng·g-1叶片鲜重(FW),最低的仅为1.93 ng·g,-1叶片鲜重(FW),平均为87.50 ng·g-1FW.饲虫试验表明,有2株转基因甜高粱植株对亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)表现为抗性.[结论]利用建立的以甜高粱幼穗为外植体的农杆菌遗传转化体系,可获得具有玉米螟抗性的转基因甜高粱植株,其后代遗传稳定性还有待于进一步的研究.     

高粱耐盐性鉴定及其应用

用1．5％NaCl溶液浸种发芽法,对36份高粱杂交种及亲本系进行耐盐性鉴定。结果表明,不同品种（系）间的耐盐能力存在着明显的差异。按盐害百分率分级,1级品种（系）17份,2级8份,3级5份,4级3份,5级3份。其中8个杂交种中晋中90-1、晋中89-2、晋杂12号、晋杂86-1、晋中405耐盐能力强,可在盐碱地大面积种植。耐盐能力达1,2级的品种（系）可在抗盐育种上应用     

高粱杂交种“吉粱3号”选育报告

高粱杂交“吉粱3号”是利用雄性不育系21A为母本，恢复系7788为父本杂交组配而成。其主要特征为丰产性好，平均产量为7900kg/hm^2，比对照品种“吉杂70”增产10％以上，穗大多，抗逆性强。