甘蔗抗旱性及抗旱育种研究进展

甘蔗(Saccharum officinarum)是主要的糖料作物,具有重大的经济价值。世界各国在甘蔗种植面积相对稳定的情况下,通过遗传改良来选育和推广优良甘蔗新品种是保持甘蔗生产可持续发展的重要科技手段。甘蔗生产面临许多制约因素,干旱是影响甘蔗生产的主要非生物胁迫之一,对甘蔗的生长发育有重大影响,选育高产高糖抗旱新品种是甘蔗育种的主要目标之一。甘蔗抗旱性是由多种机理共同起作用的复杂过程,为了更好地了解甘蔗抗旱机制和抗旱育种进展,本研究主要从甘蔗的形态特征(叶片和根系的形态结构特征)、生理生化指标(质膜透性,渗透调节,抗氧化酶活性)、甘蔗抗旱相关基因、甘蔗抗旱相关蛋白以及抗旱种质资源鉴定评价等方面对甘蔗抗旱生理基础及其分子机制研究进展进行概述,以及对甘蔗传统抗旱育种和现代分子抗旱育种(转基因育种, DNA甲基化育种)进行概述,以期为中国甘蔗抗旱研究与抗旱遗传育种提供一些思路。     

石灰施用对酸性土壤养分状况和甘蔗生长的影响

土壤pH低,酸化严重是湛江蔗区甘蔗生产的产要限制因子之一。为了提高甘蔗产量,改善酸性 土壤障碍因素,采用土壤培养试验与甘蔗盆栽试验相结合,研究了施用石灰对酸性土壤养分状况和甘 蔗产量、糖分的影响。土壤培养试验结果表明：石灰施用量与供试酸性土壤pH、氮、钙、镁、硫、硅等有效 含量呈显著正相关,而与铁、锰的有效性呈显著负相关,说明通过合理施用石灰,可以显著提高土壤pH 和改善土壤各有效养分状况,从而提高酸性土壤生产力。桶栽试验结果也表明：在湛江蔗区强酸性土 壤上,合理施用石灰可以提高甘蔗产量和糖分,当每千克土壤施用石灰1.2 g,甘蔗产量和糖分分别比对 照提高14.2%和2.4%,当石灰施用过多,单位石灰增施量对蔗茎产量和糖分表现出负效。     

云南省峨山县旱坡地抗旱甘蔗品种（系）比较试验研究

为了探索适宜山地甘蔗栽培的抗旱优良品种,解决山地甘蔗发展因干旱胁迫而面临着单产和糖分不高等问题,在云南省峨山县旱坡地实际栽培条件下,开展6个抗旱甘蔗品种（系）的种植比较试验研究,并采用蔗茎产量和蔗糖产量2个主要指标对甘蔗品种的抗旱性能进行分析评价。结果表明：‘德蔗03/83’、‘高海拔一号’和‘云蔗03/103’的抗旱性能较好（高产和高糖）,3个品种的蔗茎产量依次为97.80、83.05、72.40 t/hm2,分别为对照种产量（‘新台糖22号’,88.16 t/hm2）的110.93%、94.20%、82.11%,蔗糖产量分别为11.01、11.30、10.58 t/hm2,比对照种的蔗糖产量(9.95 t/hm2)分别增产10.65%、13.57%、6.33%。因此,‘德蔗03/83’、‘高海拔一号’和‘云蔗03/103’可初步作为山地甘蔗的抗旱优良品种,其宿根性有待于进一步试验观察。     

不同蔗区甘蔗品种（系）分蘖性状比较及其对产量和产量构成因子的影响

为明确不同蔗区甘蔗品种（系）间的分蘖性状差异及其对产量及产量构成因子的影响,在3个蔗区的5个试验点对4个不同甘蔗品种（系）的分蘖农艺性状、产量构成因子进行显著性、相关性、变异系数和通径分析。结果表明,不同蔗区甘蔗品种（系）间的分蘖性状差异显著,分蘖率和分蘖苗数对有效茎的产生具有重要作用;根据分蘖农艺性状的差异将甘蔗分为低分蘖甘蔗品种（系）（新台糖22号、桂糖42号）和高分蘖甘蔗品种（系）（桂热2号、凉蔗03-81）,与高分蘖甘蔗品种（系）产量相关性最高的产量构成因子是有效茎数（0.76^**）,低分蘖甘蔗品种（系）则是单茎重（0.83^**）,高分蘖（0.64^*）和低分蘖品种（系）的分蘖率（0.68^*）与有效茎数呈显著正相关关系;有效茎数对2种类型甘蔗产量的直接通径系数最大,是影响甘蔗产量的主要因子;分蘖苗数和分蘖率的变异系数最大,具有较高的改良潜力。综上所述,分蘖可以显著提高有效茎数,从而影响甘蔗产量,且影响甘蔗产量和产量构成因子之间的关系。     

甘蔗新品种桂辐98-296的丰产性、稳定性、适应性及抗性分析

【目的】分析甘蔗新品系桂辐98-296在不同生态条件蔗区表现情况,了解其生产利用和育种价值;【方法】以国家甘蔗品种第6轮区域试验的结果为依据, 通过产量（蔗茎产量与蔗糖产量）、变异系数和回归系数对该品种和对照品种的丰产性、稳产性、适应性和抗逆进行分析比较;【结果】桂辐98-296其公顷产蔗量为115.56吨、产糖量17.12吨,分别位居所有参试品种的第二名和第一名,与对照差异达极显著水平;产量主效应值大,蔗茎产量、蔗糖产量效应值分别为8.95和1.34,在所参试品种中产蔗量产糖量分别位居第二位和第一位;蔗茎产量、蔗糖产量变异系数分别为12.03和11.53,在所参试品种中分别位居第八位和第九位;蔗茎产量、蔗糖产量回归系数分别为0.98和1.00;黑穗病人工接种株发病率为7.69%,属抗性2级;花叶病人工接种株发病率为0,属抗性1级;干旱协迫条件下平均株高伤害率为17.91%;【结论】桂辐98-296属于丰产型高糖品种,适应性强,稳产性一般;高抗甘蔗花叶病,抗甘蔗黑穗病,具有较强的抗旱能力。特别适于中等或以下肥力的旱坡地种植。     

广西蔗区引进甘蔗品种（系）的比较试验

为了筛选适应广西蔗区地理环境、稳产高糖的甘蔗品种,实现品种多样化,提高应对病虫害、气候环境变化等不利因素的能力,在前期引进栽培试验的基础上,将筛选出的3个甘蔗品种（系）进行适应性和农艺性状的观测分析。通过一年新植一年宿根的比较试验,发现凉蔗02-6、凉蔗03-81的农艺性状与当前主栽品种新台糖22号（CK）综合比较具有一定的优势。其中凉蔗02-6的分蘖率、株高、茎径、有效茎、甘蔗产量等性状都优于CK,蔗糖分与CK相当,新植、宿根凉蔗02-6产糖量分别比CK高约2.08t/hm ²、2.86t/hm ²且差异显著;凉蔗03-81甘蔗产量和产糖量等性状显著优于CK,但是蔗糖分显著低于CK,制糖成本较高,影响制糖企业效益。此外,对不同甘蔗品种（系）生长的跟踪观测发现,凉蔗02-6具有较强的抗旱抗寒能力。     

氮肥减量条件下间作绿豆压青对甘蔗生长及氮代谢的影响

以甘蔗单作常规施氮量为对照（CK）,设氮化肥减量20%+间作绿豆压青（A）、氮化肥减量40%+间作绿豆压青（B）和氮化肥减量60%+间作绿豆压青（C）3个处理,通过测定甘蔗农艺性状、蔗茎产量和甘蔗叶片氮代谢相关生理生化指标,研究氮肥减量条件下间作绿豆压青对甘蔗生长及氮代谢的影响。结果表明,间作绿豆影响新植蔗分蘖,分蘖率显著低于CK,但对甘蔗有效茎数影响不显著。新植蔗产量表现为A>B>CK>C。氮化肥减量条件下间作绿豆压青对宿根蔗发株率、株高、有效茎数、甘蔗茎径有促进作用。宿根蔗蔗茎产量表现为A>B>C>CK。2年的甘蔗蔗糖分含量表现为C>B>A>CK。氮化肥减少20%条件下间作绿豆压青对提高甘蔗叶片谷氨酰胺合成酶、硝酸还原酶活性和游离氨基酸、可溶性糖含量有促进作用。综合甘蔗农艺性状、蔗茎产量、氮代谢相关指标测定结果和经济效益的表现,试验以氮化肥减量20%+间作绿豆压青的A处理最优。     

广西崇左蔗区2022年糖料蔗生产调查

崇左市是广西甘蔗种植面积最大的蔗区,为全面地了解该蔗区糖料蔗生产情况,于 2022 年采用实地调查、数据收集和面上调查相结合的方法,调查了蔗区的甘蔗苗情、种植面积、品种结构、病虫害发生情况等。结果表明：2022 年崇左蔗区甘蔗种植面积有所增加,增幅 2.81% ;苗情总体较好,有足够的苗数,但阴雨寡照天气较多造成株高较去年矮;螟虫为害率处于较低水平,但宿根蔗黑穗病高发,逐年愈发严重,需引起重视;甘蔗生产成本居高不下。建议加快优良甘蔗新品种的培育及推广应用,加强甘蔗生产全程机械化的研究。     

播期和种植密度对早熟高糖甘蔗‘云蔗05-51’产量及其构成因素的影响

为明确甘蔗‘云蔗05-51’的高产高效栽培技术,加快该品种在生产上的大面积推广应用,于2014—2016年度在陇川弄门基地,对‘云蔗05-51’进行4个播种期和4个种植密度处理,设置2因素随机区组试验,研究播期和种植密度对‘云蔗05-51’的产量及其构成因素的影响。结果表明:播期对‘云蔗05-51’的茎径、有效茎数及蔗茎产量有显著影响,但对株高和锤度影响不显著;种植密度对‘云蔗05-51’的有效茎数、锤度和蔗茎产量有显著影响。蔗茎产量在1月20日播种最高达到150.70 t/hm~2,1月20日后随着播期的推迟产量增减差别不大;在种植密度B1(150000芽/hm~2)时蔗茎产量达到最高值127.25 t/hm~2,蔗茎产量随着种植密度的减少而减产。从播期和密度的交互效应来考虑,‘云蔗05-51’最佳的播期是1月20日,下种种植密度为150000芽/hm~2。     

马铃薯播种密度对甘蔗产量及土地复合产值的影响

研究适宜甘蔗套种的马铃薯最佳播种密度和栽培模式,为甘蔗套种马铃薯栽培技术推广工作提供理论依据,解决蔗区产业结构调整中出现的粮蔗争地的矛盾。采用甘蔗套种马铃薯等行距栽培三重复随机区组试验,行距为1.1 m,马铃薯株距分别为0.20 m、0.25 m、0.30 m和0.35 m,通过对试验结果进行统计分析,研究不同处理条件下甘蔗和马铃薯的经济产量及复合产值。结果表明,在该套种模式下马铃薯的小区产量随播种密度的提高而增加,最低产量为20100 kg/hm2,最高产量为27670 kg/hm2;甘蔗产量随马铃薯播种密度的加大而降低,最低产量为147510 kg/hm2,最高产量为176220 kg/hm2;套种后单位面积土地复合产值比净种条件下增加34.48%~42.24%,达到极显著水平。在甘蔗套种马铃薯等行距栽培中当马铃薯株距为0.25~0.30 m时,2种作物的产量及土地复合产值最高,经济效益最理想。     

气象因子对广西新植蔗和宿根蔗茎伸长的影响

利用2000－2011年广西4个农业气象试验站的甘蔗旬茎伸长量和气象资料, 分析宿根蔗和新植蔗在气象因子影响下茎伸长的差异。结果表明, 新植蔗和宿根蔗茎生长具有明显差异, 新植蔗茎伸长期茎高明显大于宿根蔗, 进入茎生长期时的茎高本底值较小, 茎总伸长量较大但其伸长期较短。多数气象因子与新植蔗、宿根蔗旬茎伸长量极显著相关(P<0.05), 且对新植蔗的影响大于宿根蔗。对新植蔗、宿根蔗茎伸长起直接正作用的主要因子均为最低气温、相对湿度、最高气温, 起直接负作用的主要因子为平均气温、气压, 积温、降雨量则通过其他气象因子起明显的间接作用。旬茎伸长量对降雨量存在较明显的滞后性, 新植蔗滞后期多为2旬, 宿根蔗多为1旬, 新植蔗对日照时数的响应也存在滞后现象, 两者对温度类气象因子及相对湿度均无滞后。     

奉贤黄桃产量的气象影响因子分析及预测模型的建立

利用奉贤1981—2019年逐旬气温、降水、湿度、日照等气象观测资料及1982—2019年黄桃产量数据,分析了黄桃产量的变化趋势及对气象因子的响应,并通过采用单要素指标及相关分析法着重分析2003—2019年黄桃全生育期各气象因子对产量的影响,构建了奉贤黄桃产量的气象预测模型。结果表明：黄桃产量以2003年为界,由波动上升转为上下波动,2003—2019年产量变异系数为22.9%。黄桃果实膨大—成熟期气象因子与产量的相关性较大,其次为花芽分化期、萌动—开花坐果期,落叶—休眠期较小。膨大成熟期气温（日照）在4—6月与产量呈正相关,而在7—8月为负相关,降水（湿度）影响与气温基本相反,其中7月下旬的最低气温、降水量、降水日数、日照均与产量呈显著相关;花芽分化期气温除7月下旬—8月上旬、9月上旬外均与产量呈正相关,且上年10℃终日及10、20℃有效积温与产量均呈显著正相关。花芽分化期各旬降水量（降水日数）与产量的相关性波动大;落叶—休眠期的干旱及暖冬带来的蓄冷量不足可能对产量有一定影响。建立的基于气象因子的黄桃产量最小二乘偏回归方程拟合效果较好,可为黄桃生产及管理部门提供决策服务。     

甘蔗转基因的研究进展

甘蔗作为重要的糖料作物和遗传转化高安全级别的经济作物,其遗传转化的研究一直倍受重视。目前应用于甘蔗中的转基因技术主要是基因枪介导法和农杆菌介导法。近年来甘蔗的转基因研究主要以新型抗病虫、抗寒、抗旱和高糖以及作为生物反应器生产高附加值产品为主,同时在转基因生物的检测研究中也取得了较大的进展。但是甘蔗的转基因还是受到一些因素的限制,转化效率低、基因表达效率不高、转基因安全性研究少以及可能存在的法律和社会问题等。建立多个甘蔗主栽品种高效、快速、稳定的遗传转化体系,研究安全型系统,开展大片段基因、多基因转化,实现基因的时空控制表达等将是甘蔗转基因技术的新的发展趋势。     

甘蔗苗期抗旱性鉴定评价研究

以12个甘蔗品种试验材料,通过桶栽试验,在苗期进行反复干旱胁迫处理,测定甘蔗幼苗存活率和叶片叶绿素含量、可溶性糖含量、丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性等生理指标.运用抗旱系数法和隶属函数值法,对苗期甘蔗各生理指标性状进行了反复干旱胁迫下的抗性评价和鉴定,为甘蔗抗旱品种的选择提供可借鉴的方法,同时为其抗旱育种和蔗区抗旱品种...     

甜菜抗非生物胁迫研究进展

本研究主要从旱涝、盐碱、高低温以及土壤重金属污染4方面综述了非生物胁迫对甜菜生长发育、生理生化及分子水平的影响。研究发现甜菜在非生物胁迫下净光合速率下降,渗透调节物质浓度改变,活性氧代谢物质含量产生变化,生长发育受到影响;甜菜抗水分胁迫基因包括PSC5、PSCR、2-cysprx、NADK、cprx1、AVP1、Bv-txas等,MYB转录因子和NAC转录因子也在非生物胁迫中起重要作用;甜菜M14品系具有抗旱、耐盐等优良特性。WRKY家族转录因子、BvM14-Tpx、BvM14-CCoAOMT等基因、过氧化酶BvpAPX及各类盐应答蛋白质在抵抗盐胁迫中起促进作用;甜菜抗高低温研究较少,研究表明低温胁迫产生了甜菜抽薹基因的差异表达,甜菜SbSEC14基因在逆境条件下起到信号传导的功能;甜菜抗重金属胁迫研究进展近些年发展迅速,BvGS、BvMTP11、BvHIPP24、BvGST基因陆续被克隆。本研究提出今后应进一步加强甜菜抗非生物胁迫机制及应用的挖掘与创新;充分挖掘野生种中DREB基因,通过转基因技术培育抗逆性强的甜菜品种（系）;在单一逆境研究基础上,进一步开展多逆境条件下的抗逆研究;在生产上应用外源调控物、抗氧化剂、硅等抵御非生物胁迫对甜菜的生长发育影响。     

黑龙港流域玉米不同生育阶段气象因子对产量性状的影响

明确玉米生长发育不同阶段气象因子与产量的关系,有助于确定区域最适播期。通过调整播期来改变玉米生育期内气候条件,对于抵御阶段性不良气象因子的胁迫并最终实现高产目标有重要意义。本研究以郑单958为试验材料,于2009年至2010年在黑龙港地区中国农业大学吴桥试验站进行分期播种试验,分析产量及产量构成因素与不同阶段气象因子的关系。结果显示: (1)由于年际间气象条件的差异,产量及其构成因素并非简单地随播期变化而变化。(2)在试验设定的高密度条件下,产量提升主要受千粒重的制约,穗粒数次之。(3)产量性状与不同生育阶段的多个气象因子显著相关。穗期、抽雄吐丝阶段的光照条件对穗粒数以及产量有影响;苗期、营养生长阶段气温日较差与产量显著正相关;抽雄吐丝前后的温度条件影响穗粒数;生育期总降水量影响穗粒数和千粒重的提升。该地区在调整播种时间、改进栽培措施时,上述关系应是考虑的重点。生产中可适当早播晚收,选用适宜的中晚熟品种,既可避开生育前期及籽粒形成阶段不利气象因子的影响,又可延长籽粒灌浆时间,充分利用该地区生育后期丰富的光热资源。     

关于加快甘蔗源头创新、保障国家食糖安全的建议

甘蔗是最重要的糖料作物之一，而食糖是关乎国计民生的重要农产品。为加快蔗糖产业的高质量发展，通过分析当前甘蔗产业发展的现状，从品种选育、土壤改良、高效栽培和产业政策等方面提出了4项建议。（1）加强甘蔗种质资源收集、评价和利用，选育高产、高糖、抗病、宿根年限长和适宜机收的突破性品种；（2）加强蔗区深度宜机化改造、提高蔗区耕地质量；（3）加强甘蔗产业提质增效整装技术的研发、集成创新与示范推广；（4）加强蔗糖产业的保护、扶持及相关政策支持。本研究将为促进糖料产业生产发展的高质量发展、保障国家食糖安全提供参考。     

烟草(Nicotiana tabacum)非生物胁迫抗性分子机制研究进展

非生物胁迫影响烟草的生长发育,是制约作物产量和品质的重要因素。本综述阐述了非生物胁迫对烟草的影响以及最新的信号调控机制,包括干旱、盐、低温胁迫。在此基础上,综合分析了某些信号基因可能介导两因素甚至多因素调控过程,以及一些转录因子参与植物对冻害、干旱、盐害等非生物胁迫的应答调控,证明其对植物非生物胁迫的调控往往是多效性的。从分子水平上解析烟草在各种胁迫条件下的适应机制,对烟草种质资源保存、抗逆育种以及提高产量具有重要意义,为进一步研究植物的非生物胁迫应答提供理论依据。     

贵州省春播西葫芦种植气候适宜性分析

研究旨在分析贵州省春播西葫芦种植的气候适宜性,为其种植推广提供参考依据。【方法】选取西葫芦关键生育期气象因子作为指标,使用贵州省83个台站1981—2010年气候资料、1961—2015年春旱日数资料,应用ANUSPLIN和ArcGIS软件,通过薄盘样条函数法及反距离权重法对各指标进行插值,根据各因子适宜等级进行重分类及矢量叠加,获取气候适宜性综合区划图层。【结果】结果得到了西葫芦关键生长期气温、日照、降水等气候条件的精细化分布图层,以及种植的气候最适宜区、次适宜区、适宜区。【结论】贵州省西葫芦种植的最适宜区主要分布在省东部及东南部,该区光温水条件均适宜,结瓜期降水充沛,春旱发生风险低,有利于高产的形成;次适宜区主要分布在省北部和西南部,该区总体光温水条件较好,但都存在一定的不利条件,需要注意加强田间管理;适宜区主要分布在省西北部,该区温水条件稍逊,春旱发生风险高,需通过设施栽培并加强温湿度调控,才能充分利用有利光照资源,以获取高产。