不同品种谷子愈伤组织对拿捕净胁迫的生理响应

【目的】研究除草剂拿捕净胁迫对不同抗性谷子品种愈伤组织生理特性的影响,分析不同品种谷子对拿扑净胁迫的生理响应差异,从细胞水平探讨谷子抗除草剂的生理机理,为深入了解谷子除草剂抗性机制和品种改良提供理论参考。【方法】采用植物组织培养法,以敏感品种晋谷21和抗拿捕净品种豫谷35、冀谷42愈伤组织为试验材料,以不同浓度拿捕净附加入培养基中进行胁迫处理后,分别测定3种谷子愈伤组织丙二醛（malondialdehyde,MDA）、膜透性（membrane permeability,MP）、超氧阴离子（superoxide anion,O₂ ^-）、脯氨酸（proline,Pro）、可溶性蛋白（soluble protein,SP）、可溶性糖（soluble sugar,SS）含量,超氧化歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化物酶（peroxidase,POD）和过氧化氢酶（catalase,CAT）活性,分析比较拿捕净胁迫下3个谷子品种间生理响应机理的差异。【结果】提高拿捕净胁迫浓度对3个品种谷子愈伤组织的生长影响不同,且对晋谷21的影响要明显大于豫谷35和冀谷42。不同浓度拿捕净胁迫对3个品种谷子愈伤组织各项生理生化指标均有显著影响,但影响趋势和程度也不同。随拿捕净处理浓度提高,尤其在较高浓度时,豫谷35和冀谷42愈伤组织MDA含量、细胞膜相对透性和O₂ ^-含量显著低于晋谷21号,而SOD、POD活性则显著高于晋谷21。SP、SS、Pro含量则在不断变化。相关分析结果显示,不同品种拿捕净抗性与膜脂过氧化伤害物质（MDA和O₂ ^-）含量呈负相关,与部分渗透调节物质和保护酶活性呈正相关。【结论】在拿捕净胁迫下,3个品种谷子愈伤组织所测定的相关生理生化指标变化趋势不尽相同,响应差异较大。细胞保护酶系及渗透调节物质参与了除草剂抗性的调节,且其变化趋势在2个抗性品种之间也不完全相同,因此,谷子除草剂抗性是多方面综合防御的结果。     

拿捕净胁迫对谷子愈伤组织AsA-GSH循环的影响

[目的]为了研究除草剂拿捕净对谷子愈伤组织细胞抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环的影响,探究不同感抗性谷子品种对拿捕净胁迫的生理响应,为谷子抗除草剂胁迫机制提供理论参考。[方法]以拿捕净敏感品种晋谷21和抗性品种豫谷35、冀谷42为试验材料,设置拿捕净浓度分别为0、0.5、1、2、3 mL·L~(-1)5个水平,观察拿捕净对3种谷子种子萌发、愈伤诱导和生长的影响,测定AsA-GSH循环中抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性,还原型抗坏血酸(AsA)、脱氢型抗坏血酸(DHA)、总抗坏血酸(AsA+DHA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量变化,分析其对拿扑净胁迫不同程度的响应。[结果]随着拿捕净浓度的升高,谷子的萌发、愈伤组织的诱导以及愈伤组织的生长受到抑制,与敏感品种晋谷21相比,抗性品种豫谷35和冀谷42APX、GR的活性及AsA、DHA、GSH含量均较高。[结论]提高拿捕净胁迫浓度明显抑制3个品种谷子的萌发、愈伤组织的诱导和生长,2个抗性品种豫谷35和冀谷42各抗性指标变化趋势不完全一致,但总体高于敏感品种晋谷21,表明其可通过提高保护酶活性和抗氧化剂含量来响应拿捕净胁迫。     

除草剂胁迫下谷子脯氨酸含量及代谢酶活性的比较

为研究除草剂对常规谷和杂交谷脯氨酸含量及代谢酶活性的影响,试验采用2因素4水平完全随机设计,以晋谷21号、晋谷59号、张杂谷5号和张杂谷13号为材料,在谷子六七叶期用不同浓度(0倍,0.5倍,1.0倍,2.0倍)拿捕净进行喷洒,采用茚三酮法测量脯氨酸(Pro)含量、盐酸羟胺比色法测定吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)活性。结果表明,在不同浓度拿捕净、不同谷子品种及不同浓度拿捕净不同品种互作间谷子的脯氨酸含量及代谢酶活性均存在极显著差异,杂交谷脯氨酸含量及吡咯琳-5-羧酸合成酶活性高于常规谷,其中,张杂谷5号最高;2倍浓度拿捕净处理谷子脯氨酸含量及吡咯琳-5-羧酸合成酶活性显著高于0倍、0.5倍、1倍浓度处理;4种谷子的脯氨酸含量随拿捕净浓度增加均逐渐升高,吡咯琳-5-羧酸合成酶活性也随着拿捕净浓度升高而增强,与脯氨酸积累呈正相关;张杂谷5号在2倍浓度拿捕净胁迫下,脯氨酸含量及吡咯琳-5-羧酸合成酶活性最高,表现出较强的抗逆性。试验结果可为张杂谷5号的推广提供理论依据。     

拿捕净对杂交谷张杂谷5号幼苗生理特性的影响

采用盆栽试验,在张杂谷5号5~6叶期喷施不同体积分数的拿捕净(60,120,240,480 mL/L),分别于药后7,15,30 d测定其倒三叶的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量及叶绿素质量浓度。结果表明,随拿捕净体积分数的增加,张杂谷5号的SOD,POD活性和MDA含量随之升高,CAT活性先升高后下降,且随时间的延长逐渐升高,而叶绿素质量浓度随拿捕净体积分数的增加而下降,随时间的延长先下降后上升;晋谷21号的保护酶活性变化与张杂谷5号相似,而叶绿素质量浓度随时间的延长下降。晋谷21号在药后10 d左右随拿捕净体积分数的增加叶片的萎蔫逐渐加重。试验得出,≤120 mL/L的拿捕净对张杂谷5号谷子生理特性影响较小,晋谷21号在拿捕净60 mL/L时死亡。因此,拿捕净对杂交谷张杂谷5号相对安全,而晋谷21号不能施用。     

抗除草剂简化栽培型谷子新品种沧7号的选育研究

沧谷7号是沧州市农林科学院以济谷13号为母本,以抗拿捕净育种材料冀谷25为父本杂交,通过海南异地加代动态选育而成的抗拿捕净除草剂的谷子新品种,2015 年12月通过国家谷子品种鉴定委员会的鉴定(国品鉴谷 2015001)。该品种具有高产稳产、食味优质、综合抗性强、抗除草剂的特点,采用配套的栽培技术和除草剂实现了谷子的轻简化栽培。该品种适宜在河南、山东、河北夏谷区及北京、河北东部、辽宁南部春谷区种植。     

不同品种谷子种子愈伤组织再生体系的建立

谷子离体再生困难且品种间差异较大,限制了其在品种改良和相关研究中的应用。试验以晋谷29号、晋谷61号、张杂谷10号、张杂谷16号、冀谷39号、冀谷41号等6个谷子品种的种子为外植体开展离体再生培养,研究不同种类和浓度植物生长调节剂配比对谷子种子愈伤组织诱导、植株再生及生根的影响,以期建立稳定高效的谷子离体再生体系;并通过主体间效应检验方差分析,探究不同谷子品种和不同培养基对谷子愈伤组织诱导和分化作用的主次关系。结果表明,晋谷29号、晋谷61号、冀谷39号、冀谷41号的愈伤组织诱导培养基以MS+2.0 mg/L 2,4-D+0.2 mg/L 6-BA为好,张杂谷10号和张杂谷16号的愈伤组织诱导培养基以MS+1.0 mg/L 2,4-D+0.2 mg/L 6-BA为好;晋谷29号、晋谷61号、张杂谷10号、张杂谷16号和冀谷41号的愈伤组织分化培养基均以MS+1.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA为好,冀谷39号的愈伤组织分化培养基以MS+2.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA为好;6个谷子品种在各自适宜的培养条件下,其种子萌发率、愈伤组织诱导率和分化率均呈现较大差异;不同品种谷子试管苗生根差异不大,在1/2 MS培养基上均可诱导生根,且根系健壮,适于移栽。筛选离体再生率高的基因型和适宜的培养基可有效提高谷子组织培养和遗传转化效率,研究结果可为遗传转化在谷子上的应用及开展谷子的相关研究工作提供一定的理论依据。     

兼抗阿特拉津与拿捕净谷子新品种冀谷34的选育研究

冀谷34是河北省农林科学院谷子研究所以抗阿特拉津除草剂谷子品种冀谷24为母本,以抗拿捕净除草剂的优质谷子品种冀谷31为父本杂交选育而成的谷子新品种。冀谷34是全国首个兼抗阿特拉津与拿捕净的双抗谷子新品种,也是高淀粉、低脂肪适合主食加工的谷子新品种。     

谷子新品种豫谷26选育及栽培技术

豫谷26是河南省安阳市农业科学院选育的抗拿捕净除草剂优质高产谷子新品种。2014~2015年参加国家(华北夏谷区组)谷子品种区域试验,2 a平均产量为5 921.3 kg/hm2,较对照冀谷19增产12.71%;2015年生产试验平均产量5 841.0 kg/hm2,较对照冀谷19增产13.35%。2015年12月通过国家谷子品种鉴定委员会鉴定。该品种生育期93 d,株高140.38 cm,适宜在河南、河北、山东夏谷区晚春播或夏播种植。通过对豫谷26选育过程、产量表现、特征特性、栽培技术要点进行分析和总结,以期推广该品种,满足市场需求。     

抗除草剂简化栽培型谷子新品种沧谷7号的选育经过及栽培技术

沧谷7号是沧州市农林科学院以济谷13号为母本、抗拿捕净育种材料冀谷25为父本杂交,通过海南异地加代动态选育而成的抗拿捕净除草剂的谷子新品种,2015年12月通过国家谷子品种鉴定委员会的鉴定。该品种具有高产稳产、食味优质、综合抗性强、抗除草剂的特点,适宜在河南、山东、河北夏谷区及北京、河北东部、辽宁南部春谷区种植。本文阐述了沧谷7号亲本的特征特性,概述了其选育过程,总结了其特征特性,介绍了其栽培技术,以期为该品种的推广应用提供参考。     

干旱胁迫对冀谷34幼苗生理特性的影响

干旱胁迫下植物体内的抗氧化保护酶活性和渗透调节物质含量与植物的抗旱性密切相关,可反映出植物的抗旱能力。冀谷34是河北省农林科学院谷子研究所选育的优质、抗旱谷子品种,研究冀谷34中抗氧化保护酶活性和渗透调节物质含量的变化,对揭示冀谷34的抗旱生理以及谷子抗旱性鉴定和抗旱品种筛选具有重要意义。分别以0、6%、18%、30%的PEG-6000浓度模拟未胁迫、轻度干旱、中度干旱和重度干旱胁迫处理,研究了不同胁迫条件下冀谷34和对照豫谷18幼苗叶片保护酶活性以及渗透调节物质和丙二醛含量的变化。结果表明:干旱胁迫下,参试品种的叶片SOD、CAT和POD活性均显著高于其未胁迫的对照,且指标值均随胁迫程度的加重呈先升高后降低的变化趋势,但相同胁迫条件下冀谷34中的3种抗氧化酶活性均显著高于豫谷18;脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质含量均显著高于其未胁迫的对照,随着胁迫程度的加重,脯氨酸含量呈逐渐升高趋势,可溶性糖和可溶性蛋白质含量在冀谷34中呈先升高后降低的明显变化趋势、在豫谷18中变化相对平稳,但相同胁迫条件下冀谷34中的3种渗透调节物质含量均显著高于豫谷18;丙二醛含量均高于其未胁迫的对照,且指标值均随胁迫程度的加重呈先升高后降低的变化趋势,但相同胁迫条件下冀谷34中的丙二醛含量变幅小于豫谷18。说明在苗期干旱胁迫下,2个品种均通过提高抗氧化保护酶活性和渗透调节物质含量来应对逆境胁迫,但冀谷34苗期较豫谷18具有较强的抗旱生理调节能力,抗旱性强于豫谷18。     

外源硒对谷子生理特性、硒含量及其产量和品质的影响

【目的】探索不同生育期喷施不同浓度硒对谷子产量、品质、保护酶活性及籽粒硒含量的变化规律,明确谷子外源硒的最佳施用量和最佳施用期,为富硒谷子的生产管理提供科学依据。【方法】以春谷长农35、夏谷冀谷20、抗除草剂杂交谷晋谷50为试验材料,采用田间试验,设置6个供硒水平(清水对照(T0)、16.96g·hm~(-2)Na_2SeO_3(T1)、33.92 g·hm~(-2)Na_2SeO_3(T2)、67.84 g·hm~(-2)Na_2SeO_3(T3)、135.68 g·hm~(-2)Na_2SeO_3(T4)、271.36g·hm~(-2)Na_2SeO_3(T5)),在苗期、抽穗期、灌浆期叶面喷施,研究不同生育期不同供硒水平对不同品种谷子生理生化指标、产量、品质及硒含量的影响。【结果】不同浓度外源硒叶面处理谷子,不同生育期SPAD、POD、SOD、MDA、GSH和GSH-Px等6个生理生化指标,品种间达极显著差异水平(P0.01),并且除MDA外,其他均主要表现为随着硒浓度的增加呈现先升高后降低的趋势,T3处理达到最大,抽穗期SOD、POD、GSH-Px的活性、GSH含量和SPAD分别比对照增加18%、44%、94%、97.4%和9%,外源硒能够显著提高谷子籽粒硒含量,并且不同喷施时期、不同品种均随着喷施硒浓度的增加而增加,喷施时间对籽粒硒含量的影响为灌浆期抽穗期苗期,不同品种同一时期表现为晋谷50长农35冀谷20。在摄入硒的安全范围内,灌浆期T3处理,晋谷50籽粒硒含量达到0.297 mg·kg~(-1),比对照增加8.6倍。叶面喷施硒可以提高谷子粗蛋白、脂肪、赖氨酸和叶酸等营养品质的含量,不同喷施时期不同品种谷子粗蛋白、赖氨酸和叶酸含量与对照相比,均表现为T3处理增加最多,最高增加了13.9%、17.9%和7.5%。与对照相比,不同浓度硒可以提高谷子产量,具体表现为随着硒浓度的增加先增加后减小,以T3处理达到最大,之后为减小趋势。抽穗期T3处理晋谷50、冀谷20、长农35产量与对照相比分别增加4.9%、4.7%和1.2%。【结论】适量的外源硒对谷子生理特性提升、营养品质改善和产量提高具有促进作用,也有利于富硒功能食品谷子的生产。综合分析,抽穗期喷施亚硒酸钠67.84 g·hm~(-2)为谷子叶面喷施硒的最佳施用期和最佳施用量。     

镉、盐胁迫对不同谷子品种萌发的影响

用不同浓度的氯化镉(CdCl_2)溶液和盐(NaCl)溶液对不同年代谷子品种(豫谷1号(1980s)、豫谷18号(2000s)、豫谷31号(2010s))进行处理,其目的在于通过测定萌发期的生长指标和生理生化指标差异探究重金属镉及盐对不同年代谷子品种的出芽及早期生理生化指标的影响,旨在探讨随品种更替谷子对盐和重金属胁迫的适应性演化趋势,为本区谷子优质高抗育种提供理论基础。研究结果表明:镉胁迫对谷子萌发期的胚根抑制作用大于胚芽,3种谷子的脯氨酸(Pro)含量呈现先升后降的趋势,在300μmol·L-1的镉浓度时3种谷子均达到最大值,豫谷31号增长的最多,增长了726. 6916μg·g-1。氧自由基含量的活性呈现上升趋势,在镉浓度为1 200μmol·L-1时,达到最大值,豫谷31号增长的最多,增长了5. 8824μg·g-1FW。丙二醛(MDA)的含量呈先下降后上升的变化,豫谷31号下降的幅度最大,下降了1. 0153μmol·g-1FW。通过比较各品种的增长幅度可以得出:随着品种改良,抗性逐渐增强。盐胁迫下的生理生化性质跟镉的类似。综上所述,不同年代谷子品种随着年代的推进抗逆性逐渐增强。谷子在品种更替过程中,在不同浓度的镉处理下,各品种间均达到显著水平,表明豫谷31号综合抗逆性最强。因此,新品种选育要按照性状互补原则培育成优良新品种。     

抗除草剂谷子品种衡谷13号的选育

衡谷13号是河北省农林科学院旱作农业研究所以优质、高产谷子品种安04-4783（豫谷15）为母本,以抗拿扑净谷子品种K492（冀谷31）为父本,根据生物遗传规律和亲本优缺点互补的原则,采用系谱选育方法育成的优质、高产、抗除草剂拿扑净谷子新品种。该品种2013年通过了全国谷子品种鉴定委员会鉴定（鉴定编号：国鉴谷2013018）,适宜在河北、河南、山东等华北夏谷区夏播或晚春播种植。     

抗除草剂谷子新品种沧谷6号的选育经过及轻简化配套栽培技术

沧谷6号是沧州市农林科学院以谷丰1号为母本、抗拿捕净育种材料K492为父本,通过有性杂交,海南异地加代动态选育而成的抗拿捕净除草剂的谷子新品种,2015年通过国家谷子品种鉴定委员会的鉴定(国品鉴谷2015004)。该品种具有高产稳产、抗逆和抗除草剂的特点,能够通过化学间苗、化学除草实现谷子的轻简化栽培。介绍了抗除草剂谷子新品种沧谷6号的选育经过,并对其轻简化配套栽培技术进行了总结,以期为该品种在生产上大面积推广应用提供参考。     

低氮胁迫对不同品种谷子生长及产量的影响

为研究不同品种谷子对氮肥的反应,试验以冀谷31、豫谷8、济谷18、济谷17、济谷16、济谷15、济谷14、济谷12为材料,进行不施氮和正常施氮处理,探究低氮胁迫对不同品种谷子的叶面积指数、叶片叶绿素含量、产量等性状的影响。结果表明,低氮胁迫对不同品种谷子叶面积指数、叶片叶绿素含量和产量等性状均有不利影响,处理间差异极显著;不同品种间氮肥利用率不同。豫谷8的耐低氮胁迫指数(NSI)较小,氮肥贡献率较大,即对于低氮胁迫最为敏感,对氮素的依赖性较大;而济谷12和济谷17的NSI指数均较大,氮肥贡献率较小,即耐低氮性较强,对氮素的依赖较小,更为耐贫瘠。     

不同品种谷子幼苗对干旱胁迫的生理响应及SiZFP252基因的表达分析

[目的]谷子是我国北方重要杂粮和抗旱作物,锌指蛋白是一类具有"指状"结构域的转录因子,主要有C2H2、C4和C6等类型。其中,C2H2型锌指蛋白与逆境胁迫密切相关。为探究C2H2型锌指蛋白转录因子与谷子抗旱的关系,对2个谷子品种幼苗在自然干旱胁迫下的生理响应及SiZFP252基因的表达特性进行研究。[方法]以晋谷45和晋谷42为试验材料,在田间自然干旱条件下,对苗期谷子材料进行生理水平MDA、O-2含量以及POD、SOD抗氧化酶活性等生理指标的测定,并进一步分析了谷子抗旱相关基因SiZFP252的表达特性。[结果]研究表明:晋谷45的MDA和O-2含量显著低于晋谷42,且抗氧化酶POD和SOD酶活性显著高于晋谷42;干旱胁迫条件下锌指蛋白基因SiZFP252在晋谷45中的表达水平高于晋谷42。[结论]晋谷45的抗旱性强于晋谷42,且两者抗旱性差异可能与干旱胁迫下处于幼苗期的两个谷子品种的SiZFP252表达差异有关。     

抗除草剂谷子品种榆谷11的选育与轻简化栽培

榆谷11是榆林市农科院与河北省农林科学院谷子研究所利用♀长农39号、♂“冀谷19×(谷丰2号×03-528-4)”杂交选育的抗拿捕净(烯禾啶)谷子新品种。该品种优质、高产、抗病、抗除草剂、中矮秆、宜机收；2019-2020年，榆林市多点试验中，榆谷11平均产量4 318.5 kg/hm²;抗白发病，中抗谷瘟病，抗旱性、抗倒性均1级。适宜于在陕西榆林和同类型区域春播种植。     

抗除草剂谷子新品种豫谷35

<正>豫谷35是河南省安阳市农业科学院选育的抗除草剂谷子新品种,适宜在河北、河南、山东以及山西南部、新疆南部、山西中部、辽宁沈阳以南、内蒙古和吉林省大部分平原地区种植。该品种抗拿捕净除草剂。全生育期86天,株高117.4厘米。在每亩     

低氮胁迫对不同谷子品种生长及产量的影响

为研究不同品种谷子对氮肥的反应,试验以陇谷6号、陇谷11号、晋谷33号、晋谷39号、晋谷40号、晋谷41号、赤11-3429和黄金苗8个谷子品种为材料,进行不施氮(低氮胁迫)和正常施氮处理,探究低氮胁迫对不同品种谷子的地上干物质、根体积、叶片叶绿素含量、气孔导度、产量等性状的影响。结果表明,低氮胁迫对不同品种谷子地上干物质、根体积、叶片叶绿素含量和产量等性状有不利影响,不同品种间氮肥利用率不同。晋谷40号的耐低氮胁迫指数(NSI)较小,氮肥贡献率较大,即对于低氮胁迫最为敏感,对氮素的依赖性较大;而黄金苗的NSI较大,氮肥贡献率较小,即耐低氮性较强,对氮素的依赖较小,更为耐贫瘠。     

抗除草剂简化栽培型谷子品种朝谷58的选育及配套栽培技术研究

[目的]选育抗除草剂简化栽培型谷子品种朝谷58并探究其配套栽培技术.[方法]运用多系品种的概念,从河北省谷子研究所引进抗拿捕净的谷子材料冀谷25与性状较好的优良春谷品种朝谷9号杂交,育成了适宜简化栽培的多系谷子新品种朝谷58;通过研究姊妹系的适宜混配比例、播种量、播期、除草剂种类、除草剂适宜喷施时期及剂量等提出了与其配套的简化栽培技术.[结果]朝谷58由抗拿捕净的新品种323-1及不抗拿捕净的同型姊妹系323-2组成,2012年3月通过辽宁省杂粮备案登记.该品种抗倒伏、抗旱且抗多种病害.与该品种配套的简化栽培技术实现了同时化学间苗和化学除草,喷药后7d左右自动达到大田生产所需的留苗密度,出苗30 d内对杂草防效达90％以上,全生育期基本不需要人工间苗和人工除草.[结论]为该品种在生产上的推广应用提供了参考.