中国谷子种植利用史及其演进启示

谷子是起源于中国北方最古老的作物之一,也是中国传统优势作物,在中国的农耕文明中一直占有举足轻重的地位。在长期种植过程中,中国先民积累了丰富的经验,特别是汉代以后经先进技术的推广应用,并通过北魏贾思勰等加以总结,形成了一套比较完整的谷子栽培、育种和利用的经验技术;中唐以后谷子种植逐渐衰退,但理论技术依旧稳步发展。通过综述谷子在中国古代的种植情况、政治文化中的地位、栽培和育种理论技术的发展以及利用情况,展示谷子在中国的发展历程,分析了其演进规律,并结合谷子产业现状,展望了谷子产业发展趋势,提出了其在栽培、育种和利用方面的思路与对策。     

超声波法提取苦荞黄酮的工艺研究

采用正交法确定提取工艺参数,并与常规热回流法进行比较研究.结果表明,超声波法优于常规热回流提取方法.超声波的最佳提取条件:使用80%乙醇,在温度75℃,料液比1∶20条件下提取20 min,连续提取2次,黄酮的总提取率可达99.7%.     

不同绿豆品种的叶片解剖结构

选取开花结荚期间光合性能及活性氧代谢存在明显差异的不同绿豆品种,以石蜡切片研究其主茎节位各功能叶片解剖结构特征,探讨其植株衰老过程中叶片解剖结构的动态变化。结果表明,绿豆植株开花后,随生育进程,主茎开花节位叶片自下向上逐渐衰老,叶肉细胞逐渐解体,栅栏组织排列趋向紊乱,叶片厚度、栅栏组织厚度以及栅栏组织厚度与叶片厚度的比值均趋于减小;不同绿豆品种叶片解剖结构的动态变化存在着显著差异,高产品种叶片相对较厚,栅栏组织较发达,结构较紧密,生育后期叶肉细胞解体较慢。综合分析表明,绿豆叶片解剖结构的变化与其产量水平是密切相关的,功能叶片较厚、栅栏组织较发达的绿豆品种具有相对较高的产量潜力。     

谷子抗咪唑啉酮的遗传应用和基因初定位

探究咪唑啉酮除草剂在谷子应用上的安全剂量和最大剂量,并对抗咪唑啉酮进行基因初定位,以期为抗咪唑啉酮谷子育种的利用提供理论基础。以谷子抗性材料‘安5158’和敏感材料‘豫谷9号’为研究对象,分别对其种子和幼苗喷施不同浓度咪唑啉酮,并选用250 mL/hm²浓度对亲本和BC₁群体喷施,结合转录组分析完成抗咪唑啉酮基因的初定位。研究结果表明,在250 mL/hm²浓度下,敏感材料‘豫谷9号’只有14%的种子能正常发芽但无法存活,而抗性材料‘安5158’的种子发芽率和存活率均不受影响;敏感材料‘豫谷9号’幼苗在喷药第7天,250 mL/hm²浓度下的抗逆生理指标(SOD、POD、CAT、MDA)出现明显的变化,并且不同喷药天数之间差异显著,而抗性材料‘安5158’在450 mL/hm²浓度下才表现相似变化趋势。用250 mL/hm²浓度咪唑啉酮对亲本和BC₁群体喷施,回交后代出现50%左右死亡率,符合完全显性遗传规律。基于转录组测序分析,谷子抗咪唑啉酮除草剂基因定位在第1条染色体短臂6.8~30.8 Mb区间内,共有9个与抗咪唑啉酮相关的候选基因。本试验确定了谷子喷施咪唑啉酮除草剂的安全剂量是250 mL/hm²,验证了其完全显性遗传规律,并完成抗咪唑啉酮相关候选基因的初定位,为抗除草剂分子辅助育种提供理论基础。     

氮肥对糜子籽粒灌浆期农田小气候及产量的调控效应

为研究旱地条件下氮肥对糜子灌浆期农田小气候、植株光合特性及产量的影响,以榆糜2号为试验材料,在陕西榆林小杂粮示范基地设置4个氮肥处理,分析糜子灌浆期农田小气侯指标、光合生理指标及产量构成要素。试验结果表明,与不施肥对照相比,氮肥处理显著降低糜子株间光照度和株间气温,减少漏光损失的同时又增加株间相对湿度;整个籽粒灌浆期,随着氮肥水平的提高,糜子不同节位叶片的叶绿素相对含量(SPAD)和净光合速率(Pn)均呈增加趋势。其中,以N4处理(纯氮195kg/hm2)对糜子籽粒灌浆期农田小气候特性及光合特性的影响最大。N3处理(纯氮150kg/hm2)的糜子产量可达到4 605.8kg/hm2,比对照增加了44.7%,是该地区糜子生产适宜的施氮量。     

糜子绿豆间作模式下糜子光合物质生产及水分利用效率

【目的】探索不同间作系统对糜子光合物质生产及水分利用的影响,筛选适于西北旱作农业区糜子与绿豆最佳间作模式,以期为糜子高产高效生产及生态环境保护提供依据。【方法】 于2017—2018年连续2个作物生长季,在陕西榆林小杂粮试验示范站设置4种间作模式,包括2行糜子间作2行绿豆间作（2P2M）、4行糜子间作2行绿豆间作（4P2M）、4行糜子间作4行绿豆间作（4P4M）、2行糜子间作4行绿豆间作（2P4M）,单作糜子（SP）和单作绿豆（SM）作为对照,研究不同糜子绿豆间作系统下糜子地上叶片光合特性和叶绿素荧光参数、地下土壤水分分布和利用效率,分析糜子产量效益。【结果】 与单作糜子相比,间作处理使开花期糜子旗叶叶绿素相对含量、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别增加2.9%—13.5%、5.0%—32.3%、1.3%—6.3%和2.1%—8.7%,2P4M和2P2M处理使其达到最大值,提高了糜子叶片光合物质生产能力;糜子//绿豆显著增加糜子旗叶光系统Ⅱ的最大光化学效率（Fv/Fm）、光化学淬灭系数（qL）及实际光化学效率（Φ_PSII）,降低非光化学淬灭系数（NPQ）,使其间作糜子增强对光能的捕获和转化能力,减少无效的漏光损失和热量损耗,提高对高光的利用能力。间作复合系统降低糜子土壤含水量,且中层（60—140 cm）土壤含水量的降低幅度明显高于上层（0—40 cm）与下层（160—200 cm）,这与复合群体作物根系深浅搭配具有直接关系。间作有利于提高糜子的水分利用效率,2年间2P2M、4P2M、4P4M和2P4M处理平均分别比单作增加11.5%、2.3%、20.8%和30.1%,促使水分利用最大化;间作处理下的糜子生物量和产量也显著上升,4P2M间作模式下的产量比单作增加6.7%,2P4M间作模式下的产量比单作增加36.8%,增产效果明显,且间作绿豆作为劣势作物产量降低幅度较小,所创造出的土地利用率最大。【结论】 糜子与绿豆间作能够增强糜子地上光合物质生产能力,延缓叶片衰老,同时改善西北旱作农业区糜子地下土壤水分利用环境,提高农田土地和水分生产力。2P4M间作模式具有最高的土地生产力和水分利用效率优势,适合于西北旱作农业区推广应用。     

糜子资源耐盐性评价与盐胁迫生理响应

【目的】评价糜子资源对盐胁迫的耐受性,探究盐胁迫下不同耐盐性糜子品种形态结构变化及生理响应,建立糜子耐盐性鉴定的指标体系。【方法】 在人工气候箱内用质量分数1% NaCl溶液胁迫,对100份糜子资源萌发期发芽势、发芽率、胚芽鞘长、根长、芽长、根重、芽重及苗期生理指标进行测定。运用相关性分析、主成分分析、聚类分析及苗期对盐胁迫的生理响应进行综合评价,评估糜子品种对盐胁迫的耐受性。【结果】 在质量分数1% NaCl胁迫处理下,糜子品种萌发期幼苗芽长小于对照,但不同品种降低幅度存在显著差异。相关性分析表明,各萌发期指标相对值之间存在显著或极显著正相关,与相对盐害率存在显著或极显著负相关。主成分分析结果表明,根鲜重、发芽指数、发芽率在萌发因子中的负荷量较大,可作为萌发期糜子耐盐性筛选的主要鉴定指标。聚类分析表明,伊选大红糜、污咀黍、白黍等11个品种为高度耐盐品种资源,呼盟黑粘糜、小黑黍、临河双粒黍、陕78等4个品种为高度盐敏感品种资源。耐盐性品种与盐敏感性品种在形态结构和生理指标上存在较大差异。扫描电镜观察发现,随着盐胁迫时间的延长,耐盐性品种叶表面出现盐囊泡并增多变大,气孔张开度变化不明显。盐敏感性品种气孔关闭,叶片表面蜡质增多粗糙,气孔保卫细胞受损破裂出现凋亡。透射电镜显示,随着盐胁迫时间的增加,耐盐性品种叶绿体外部形态变化不明显,在胁迫12 h后仍能维持正常的内部结构。而盐敏感性品种叶绿体由椭球形或椭球形变成球形且淀粉粒增多,叶绿体外被膜逐渐解体,基粒排列紊乱随机分布,类囊体膨胀,甚至解体消失。耐盐性品种相对电导率增加幅度小于盐敏感性品种,而叶绿素荧光参数（Fv/Fm、Y(Ⅱ)和NPQ）降低幅度小于盐敏感性品种。【结论】 质量分数1% NaCl溶液可作为糜子萌发期耐盐性鉴定的适宜盐浓度。发芽势、发芽率、发芽指数可作为糜子萌发期耐盐性鉴定的指标,扫描电镜下气孔的状态、透射电镜下叶绿体超微结构的变化可作为糜子耐盐性鉴定的细胞学指标,相对电导率和叶绿素参数可作为糜子耐盐性鉴定的生理指标。     

糜子育成品种农艺、产量及品质性状综合鉴定与评价

【目的】对近年育成糜子品种农艺性状、产量性状及品质性状进行综合评价,比较粳性和糯性糜子间的差异,分析糜子品种改良工作存在问题并提出解决方案,为中国糜子育种及产业发展提供参考。【方法】以近年育成的22个粳性糜子品种和18个糯性糜子品种为材料。田间考种获取农艺性状(生育期、株高、节数、粒色、花序色和穗形)和产量性状(千粒重、穗粒重和主穗)。室内通过正丁醇提取法测定黄色素含量、索氏抽提法测定粗脂肪含量、双波长法测定直链淀粉和支链淀粉含量、凯氏定氮法测定蛋白质含量。【结果】粳性糜子品种平均产量为3 465.5 kg·hm~(-2),变幅为2 976.0—3 915.0 kg·hm~(-2);糯性糜子品种平均产量为3 163.4 kg·hm~(-2),变幅为2 575.5—4 002.0 kg·hm~(-2)。农艺性状相关性分析表明,糜子产量与生育期、千粒重、主穗长、穗粒重之间的相关系数均达到显著水平。数据分析表明,育成品种在生育期、株高、节数、千粒重、穗粒重、主穗长、产量等方面变幅较小。粳性糜子品种黄色素含量平均为2.7 mg·kg~(-1),变幅为1.7—3.3 mg·kg~(-1);糯性糜子品种黄色素含量平均为2.4 mg·kg~(-1),变幅为2.1—2.9 mg·kg~(-1)。粳性糜子品种粗脂肪含量平均为3.6%,变幅为1.7%—5.6%;糯性糜子品种粗脂肪含量平均为4.1%,变幅为2.7%—5.5%。粳糯糜子之间黄色素含量和粗脂肪含量差异性不显著。粳性糜子品种直链淀粉含量平均为32.22%,变幅为11.31%—38.67%;支链淀粉含量平均为35.01%,变幅为21.43%—64.02%;总淀粉含量平均为67.23%,变幅为58.59%—77.87%;直链淀粉、支链淀粉含量比值平均为1.00,变幅为0.18—1.73。糯性糜子品种直链淀粉含量平均为3.69%,变幅为2.24%—5.55%;支链淀粉含量平均为57.37%,变幅为49.40%—68.01%;总淀粉含量平均为61.06%,变幅为54.18%—72.11%;直链淀粉、支链淀粉含量比值平均为0.07,变幅为0.05—0.11。其中,陇糜5号和陇糜8号直链淀粉含量较高,宁糜17号和榆糜2号直链淀粉含量适中,晋黍9号和雁黍7号直链淀粉含量较低。粳性糜子籽粒蛋白质含量平均为11.13%,变幅为9.64%—13.26%;糯性糜子籽粒蛋白质含量平均为13.72%,变幅为12.10%—15.72%,糯性糜子籽粒蛋白质含量显著高于粳性糜子。【结论】近年育成的糜子品种在多种农艺及产量性状中变幅较小,品种类型相对单一,不能满足生产和市场对糜子品种多元化需求。针对产业发展和市场需求,挖掘、利用和创新优异糜子资源,将常规育种与分子育种新技术结合,开展多元化、多目标育种,培育性状优良、抗性强、适应性广、产量高、品质优良的糜子新品种是糜子品种改良的方向。     

西北春谷区中晚熟谷子新品种引种比较试验

[目的]比较西北春谷区中晚熟组11个谷子新品种。[方法]对参试品种主要农艺性状、产量、出谷率、病害情况进行多重比较和相关性分析。[结果]太选15号和CN2011-3的产量最高,增产显著,且各主要农艺性状均优于对照。谷子产量与主要农艺性状之间的相关系数从大到小顺序为出苗-抽穗、穗长、生育期、穗粗、穗粒重、穗数、单穗重、株高、千粒重、密度、抽穗-成熟。[结论]太选15号和CN2011-3表现出较好的丰产性、适应性和抗逆性,适宜在陕西省长武县等地进行推广。     

双青豆脲酶提取工艺研究

为了寻求脲酶的国产化途径,对双青豆脲酶提取工艺进行了研究。研究结果表明,当铵氮溶液的浓度为0.002 mol/l时,标准曲线的相关系数为0.9995,借助钠氏试剂比色法对脲酶分解尿素生成的铵氮进行了比色分析,在pH=7下,以Tris-H2SO4为缓冲溶液,用质量分数10%的乙醇提取脲酶、提取液的酶活达到25.08 U。