抗除草剂谷子新品种济谷15的产量稳定性与适应性分析

方法:济谷15是山东省农业科学院作物研究所选育的抗拿捕净除草剂的新品种,用2009、2010年连续两年的国家谷子区域试验结果对该品种的表现进行了分析;目的:以期明确济谷15的综合表现,为生产的推广应用提供指导,为谷子育种提供借鉴。结果表明,济谷15在连续两年的国家区域试验中产量稳定,平均单产324.17 kg/667 m2;株高121.35 cm,抗倒性达1级;穗长19.68 cm,单穗重14.72 g,千粒重2.71 g,综合适应性好,产量较高。结论:统计分析表明,要提高济谷15的产量水平,应该在稳定千粒重的基础上提高穗长和单穗重。穗长每增加1 cm,单产可提高13 kg。土壤肥力不足是阻碍谷子产量提高的重要原因,谷田除草和间苗一直是障碍谷子大面积推广的关键因素。培育抗除草剂品种是解决谷田杂草和间苗,进行集约化大规模生产的重要途径。     

高粱基因组学研究进展

高粱是世界上主要的谷物作物之一,是越来越重要的生物燃料作物,是恶性杂草约翰逊草的祖先,同时也是很多具有复杂基因组的热带禾本科植物的植物学模型。因此高粱成为植物基因组学研究的主要对象之一。高粱基因组学研究的丰富历史随着重要的自交系材料BTx623全基因组测序的完成而达到顶峰,这为更好研究高粱基因及其相关功能打下了基础。对甘蔗亚族谷类植物以外的植物的更进一步的基因组特征分析,将有利于发现基因组大小和结构进化的机制,水平和模式,为进一步研究甘蔗和其它重要的经济作物奠定基础。     

常温种质库贮存高粱种子生活力及籽粒性状相关分析

为了解种质资源耐贮性及贮存高粱种子生活力和籽粒性状相关性,对1995年贮存的249份高粱种质发芽率进行了测定,结果表明:经过10年,贮存于短期库的高梁种质有205份发芽率低于50%,占82.3%;发芽率在50%以上的材料有44份,占17.6%,少数种质资源发芽率并没有明显下降,有2份材料发芽率高于90%,高粱种内不同品种之间种子生活力存在明显差异.籽粒发芽率与籽粒壳包被度、着壳率、角质率显著正相关,相关系数分别为0.282 0,0.297 0,0.130 4,发芽率与籽粒千粒重不显著负相关.     

干旱和复水对不同耐旱型谷子品种苗期生理指标的影响

为了探讨不同基因型谷子品种耐旱性差异的生理基础,以耐旱谷子品种济谷16和旱敏感谷子品种鲁谷1号为材料,采用旱棚盆栽试验,研究了干旱胁迫和复水对谷子形态性状、叶片含水量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)以及过氧化氢酶(CAT)的影响。结果表明:随着土壤含水量的下降,鲁谷1号叶片首先出现黄色斑点并开始萎蔫。干旱胁迫导致2种谷子的叶片含水量下降,复水后济谷16较快地恢复到对照水平;二者的MDA含量在干旱胁迫后显著增加,鲁谷1号的MDA含量在整个胁迫过程中都高于济谷16。2种谷子的抗氧化酶SOD、POD、CAT活性均随着干旱胁迫程度的加重而增加。济谷16SOD活性增加的幅度比旱敏感谷子品种鲁谷1号高,但差异并不显著;鲁谷1号POD活性在干旱胁迫的过程中先上升后下降; CAT活性在干旱胁迫过程中略有上升。不同耐旱性谷子品种的形态性状、生理指标存在差异,这些差异造成不同基因型品种的耐旱能力不同。     

不同生态条件对小米黄色素含量的影响

目的 谷子籽粒脱壳后为小米,小米黄色素含量是反映小米商品性的重要指标,对于小米的商品品质和营养品质都有重要的影响。解析不同生态条件下小米黄色素含量变化规律,为优质特色谷子品种选育及生产利用提供科学依据。 方法 选用华北夏谷区选育的8个优质、特色谷子新品种,于2016—2017在不同生态条件下的5个试点种植,成熟收获后,测定小米的黄色素含量,采用多因素方差分析差异显著性,并对黄色素含量和生育期气温、降水量、日照时数等因素进行相关性分析。 结果 年份、品种、地点×年份、品种×年份、地点×品种×年份对黄色素含量影响极显著（P<0.01）,地点、地点×品种对黄色素含量影响显著（P<0.05）;其中,品种、地点、品种×地点互作对黄色素含量变异贡献率较大,分别为57.12%、27.57%和6.12%。黄色素平均含量2017年显著高于2016年。济南、德州、济宁试点小米黄色素含量2年的结果均显著高于泰安和临沂黄色素含量。5个试点8个谷子品种2年的黄色素平均含量为23.42 mg·kg ^-1,变幅为18.56—26.14 mg·kg ^-1,中谷2号最高,济绿谷1号最低;中谷2号、济糯谷2号、济谷21、济谷19黄色素含量差异不显著,但显著高于豫谷18、济谷22、济谷20、济绿谷1号的黄色素含量。黄色素含量和6月苗期气温、9月灌浆中后期平均气温、生育期平均气温极显著正相关（r=0.908,P<0.01;r=0.798,P<0.01;r=0.808,P<0.01）;和9月灌浆中后期的日照时数、生育期日照总时数极显著正相关（r=0.771,P<0.01;r=0.769,P<0.01）。 结论 不同年份、地点、品种及因素互作对谷子黄色素含量有显著影响,其中,品种因素影响最大;谷子生育期平均气温、降雨量、光照时数等天气因素的变化及时空分布的差异是小米黄色素含量变化的重要原因;谷子灌浆中后期平均气温较高、光照充足有利于黄色素的积累。品种基因型是决定小米黄色素含量的最重要因素。     

谷子萌发期耐盐种质筛选及其保护酶系统对盐胁迫的响应

【目的】确定谷子萌发期耐盐评价指标,筛选萌发期耐盐种质,并探讨不同基因型谷子苗期盐胁迫对保护酶系统的影响,为谷子大规模耐盐性鉴定、耐盐机理的研究提供鉴定方法和优异资源。【方法】 以不同生态区的54份谷子种质为试验材料,用1.5%NaCl溶液进行盐胁迫,蒸馏水为对照,采用培养皿发芽法在人工气候培养箱内进行谷子萌发期耐盐性鉴定;测定谷子相对发芽势、相对发芽率、相对胚芽长、相对胚根长、相对胚芽比以及发芽率、盐害率等指标;通过对指标值的相关性分析、主成分分析和聚类分析,筛选谷子萌发耐盐评价指标。采用筛选出的3个不同耐盐性谷子品种,以0.5%NaCl溶液进行苗期盐胁迫,测定盐土盆栽条件下苗期叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性。分析盐胁迫下3个基因型间生理响应机理的差异。【结果】 在1.5%NaCl溶液胁迫下,谷子的相对发芽势与相对发芽率（r=0.51,P<0.01）、相对胚芽长之间呈显著正相关（r=0.54,P<0.01）;相对胚芽长与相对胚根长呈显著正相关（r=0.64,P<0.01）;发芽率盐害率与相对发芽势（r=-0.37,P<0.01）、相对胚芽长（r=-0.51,P<0.01）呈显著负相关。通过主成分分析将萌发期盐胁迫处理的6个单项指标转换成3个彼此独立的综合指标;通过隶属函数分析,得到不同品种萌发期耐盐性综合评价值（D值）,并通过聚类分析,将54份谷子品种分成高度盐敏感品种、盐敏感品种、中度耐盐品种、耐盐品种以及高度耐盐品种5个不同类型。其中,高度耐盐品种有4个,分别是华北夏谷区的济谷16、矮88,西北春谷区的陇谷3号和延谷13。苗期盐土盆栽试验表明,盐胁迫条件下谷子叶片SOD、POD、CAT酶活性呈现先上升后下降的趋势。耐盐性强品种济谷16的SOD、POD、CAT酶活性上升幅度显著大于耐盐性弱的品种鲁谷1号。【结论】 54份谷子种质材料在耐盐性上存在显著差异,利用隶属函数法综合分析萌发期各指标,全面地评价谷子种质资源萌发期的耐盐性。不同基因型谷子品种叶片保护酶系统对NaCl胁迫响应能力的差异,可能是由于谷子耐盐能力不同造成的。     

不同甜高粱品种（系）萌发期耐盐性研究

对94份甜高粱种质资源在发芽期进行耐盐性鉴定。结果表明,随着盐浓度的升高,发芽率呈现出下降趋势。不同品种（系）间的耐盐能力存在明显差异,按盐害百分率分级,1级品种（相对盐害率〈20％）5份,3级品种（相对盐害率20％-40％）17份,5级品种（相对盐害率40％-60％）36份,7级品种（相对盐害率60％～80％）15份,9级品种（相对盐害率≥80％）21份。其中芽期耐盐性强（耐盐级别3级以上）的高粱品种22份,占供试材料的23．40％。     

播期对夏谷幼穗分化及叶龄指数的影响

【目的】研究不同播期条件下,夏谷品种幼穗分化进程及各分化阶段与叶龄指数之间的关联,为谷子生产调控和生长模拟提供依据。【方法】在山东省农业科学院作物研究所济南试验基地,以抗拿捕净除草剂夏谷品种济谷16和糯性新品种济谷18为材料,于2015年4月29日至7月8日设置8个播期处理,处理间隔为10 d。60万株/hm2大田生产条件下按播期顺序种植试验小区。在5叶期,每个小区内标记生长均匀一致的谷子植株120株,之后到抽穗每隔1—2 d选取有代表性的植株3—5株,在OLYMPUS SZX16数显体视显微镜下剥去样品苞叶至露出完整幼穗,进行系统观察与拍照,并详细记载不同播期条件下2个品种在各幼穗分化阶段的叶龄以及成熟期植株的总叶片数。【结果】播期和品种对夏谷幼穗分化的方式及形态特征没有影响,依据营养生长期、生长锥伸长期、枝梗分化期、小穗刚毛分化期和雌雄蕊分化期等5个幼穗分化阶段的特点,以济谷16的系列穗发育图片为例,清晰完整的描述了夏谷幼穗发育过程。播期对谷子生育期的影响主要是由于幼穗分化时期的起始时间和持续天数的变化引起。随着播期的推迟,幼穗分化时期的起始时间提前,由出苗后32 d变为22 d左右;幼穗分化过程的持续时间缩短,由28 d变为19 d左右;谷子生育期缩短,由109 d变为83 d左右。在不同的幼穗分化时期,叶龄和叶龄指数随播期的推迟变化趋势不同,而叶龄指数与幼穗分化时期在不同播期间保持着更为稳定的对应关系。2个品种在不同播期条件下,幼穗分化阶段与叶龄指数均符合直线回归关系,R2值在0.977—0.997,表现为极显著正相关,幼穗分化期Y依叶龄指数X的直线回归方程通式为:Y=b X+a,且不同品种在不同播期条件下对应的直线回归方程之间的差异达到极显著水平,济谷16、济谷18在不同播期条件下幼穗分化时期与叶龄指数的直线回归关系不可以用共用的直线回归方程来表示。【结论】2个夏谷品种幼穗分化发育形态基本一致,但播期对2品种幼穗分化的影响有所不同。播期造成的幼穗分化时间的差异是影响谷子生育期的主要原因。根据植株外部叶龄状态判断谷子幼穗分化时期是可行的。     

不同生态区骨干谷子品种表型鉴定与遗传分析

骨干谷子品种对谷子产业发展发挥了重要的作用,为了解其优异性状遗传基础及利用价值,选用来源于不同生态区的12个骨干谷子品种,进行表型鉴定和遗传差异分析。结果表明,12个来源于不同生态区的骨干品种在株高、穗长、穗粗、穗下节间长、单穗重、生育期以及黄色素含量等方面差异较大。79对SSR多态性标记共检测到258个多态性变异位点,平均3.265 8个;SSR标记多态性(PIC)的变幅为0.141 1~0.711 6,平均为0.510 1;其中PIC>0.5的SSR标记有50对,占多态性标记的63.3%。12份材料的遗传距离变幅为0.140 2~0.801 1,平均为0.473 7;来自华北夏谷区的豫谷1号和沧谷4号遗传距离最近,而沧谷4号和来自内蒙高原的地方品种金香玉距离最远;总体而言,华北夏谷区品种和西北早熟春谷区品种遗传距离相对较大。相似性系数为0.594时,12个品种可聚为两类,华北夏谷区的豫谷1号、矮88、冀谷19号、沧谷4号和济谷12聚为一类,来自西北春谷早熟区、晚熟区和东北春谷区的7个品种聚为一类,聚类分析结果和品种的生态类型具有较高的一致性。群体结构分析和聚类分析的结果相似,华北夏谷区品种和春谷区品种之间存在基因交流。总之,不同生态区来源品种间遗传差异较大,同一生态区来源品种遗传差异较小;华北夏谷区骨干品种之间遗传差异较春谷区品种遗传差异相对较小;华北夏谷区品种和西北早熟春谷区品种间遗传差异较大,丰富华北夏谷区遗传变异,应加强与西北早熟春谷区品种之间的交流。本研究结果为优异谷子品种培育及种质资源利用提供了一定依据。     

氮素与品种对小麦产量和品质性状的效应

选用产量和品质性状存在差异的四个小麦品种济南17、PH 82-2-2、PH 97-4、PH 97-5,在两种施氮量和两个追肥时期下,研究了氮素与品种对小麦产量和品质性状的效应。结果表明,施氮量、追肥时期、品种及因素间互作对小麦产量的贡献率分别为20.69%、18.44%、48.66%、12.01%,对蛋白质含量的贡献率分别为0.01%、0.26%、97.25%、2.49%,几种因素都显著影响小麦产量。对蛋白质含量而言,品种起了决定性的作用。小麦的加工品质主要取决于品种的遗传特性,品种对加工品质的贡献率依次为沉淀值、硬度、面团稳定时间、吸水率、面团形成时间、降落值、容重,其中沉淀值、硬度、面团稳定时间、吸水率来源于品种的贡献大于98%,可以作为衡量小麦加工品质性状的可靠依据。