谷子品种抗旱性的苗期快速鉴定

报道了在苗期快速鉴定谷子品种抗旱性的实验结果.通过比较种子在甘露醇渗透胁迫条件下的相对萌发率和芽生长抑制率、幼苗在适度控水条件下的相对含水量和水势、幼苗严重失水恢复供水后的存活率等几个指标,对5个谷子品种(鲁7060、羊角黄、豫谷5号、Jun 24和Mar 51)的苗期抗旱性进行鉴定.结果表明,Mar 51在所鉴定的品种中具有相对的抗旱优势,可以作为谷子苗期抗旱性研究的代表性材料.谷子种子在甘露醇渗透胁迫条件下的相对萌发率与幼苗在适度控水条件下相对含水量的变化趋势一致,初步认为这两个指标可以作为苗期快速鉴定谷子抗旱性的筛选指标.     

薏苡种质资源萌发期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选

干旱是影响薏苡生产的主要因素之一,鉴定薏苡种质资源的抗旱性,筛选抗旱指标,培育抗旱品种,对薏苡产业的发展具有重要意义。本研究首先以抗旱性不同的6份薏苡种质为材料,通过调查5个不同浓度的PEG-6000水溶液模拟干旱胁迫下的发芽率,确定了薏苡萌发期模拟干旱胁迫的最适PEG-6000水溶液渗透势为-0.1 MPa。然后以-0.1 MPa的PEG-6000水溶液模拟干旱胁迫,探讨50份薏苡种质发芽势、发芽率、萌发指数、芽长、芽粗、芽鲜重、芽干重、根长、根粗、根鲜重和根干重的变化,利用综合评价法对50份薏苡种质进行萌发期抗旱性鉴定及抗旱指标筛选。结果表明,干旱胁迫对薏苡萌发期各指标均有极显著影响。筛选出萌发期抗旱性强的薏苡种质分别为yy18-1、yy14-3和yy13-1,可为薏苡抗旱育种、抗旱机理及干旱调控缓解机制的研究提供基础材料。芽长、芽干重、根长、根鲜重和根干重可作为薏苡种质资源萌发期简单、直观的抗旱性评价指标。     

谷子孕穗期抗旱指标筛选

为研究谷子孕穗期在干旱环境的形态、生理、生化性状变化趋势,筛选谷子孕穗期抗旱性鉴定指标,以20个谷子品种为试验材料,在模拟干旱棚中分析了谷子孕穗期干旱胁迫条件下形态和生理、生化指标的变化。试验表明:单穗重、单穗粒重、株高、穗下茎长、千粒重与抗旱指数的相关性显著,可作为孕穗期抗旱性的形态指标;叶绿素含量、可溶性糖、丙二醛含量和超氧化岐化酶活性(SOD)4个指标与抗旱指数的相关性显著,可作为孕穗期的生理、生化指标。通过主成分分析确立了千粒重、单穗重、叶绿素和SOD等4个指标的相对值为谷子孕穗期抗旱性综合指标,以抗旱指数为因变量,4个综合指数为自变量建立的回归方程对供试品种的抗旱性进行预测具有高的准确性。     

东乡野生稻BILs群体苗期抗旱性综合评价及其遗传分析

本研究选用旱稻、R974//R974/东乡野生稻回交重组自交系及其亲本等66份水稻材料,进行苗期抗旱性鉴定及其综合指标筛选,测定了水分胁迫下最大根长、根基数、茎长、根干重、根鲜重、根系相对含水量、叶片相对含水量、卷叶级别及干旱反复存活率等9个性状。利用主成分分析和逐步回归分析法进行苗期抗旱综合评价,结果表明株系1949最为抗旱;回归分析和相关分析表明最大根长、根数、根鲜重和根系相对含水量对抗旱性影响显著,可作为苗期抗旱性鉴定综合指标。采用综合抗旱D值进行抗旱遗传分析,表明BILs群体的苗期抗旱性表现2对独立主基因+多基因控制。结果可知,东乡野生稻可作为水稻抗旱遗传改良的宝贵资源。     

用渗透剂胁迫鉴定谷子芽期耐旱性的方法研究

采用PEG-6000、甘露醇2种渗透剂7种渗透势模拟水分胁迫,以谷子芽期发芽率、芽长、根长的相对值作为鉴定评价指标,研究谷子芽期耐旱性鉴定的水分胁迫条件。结果表明：在胁迫强度较弱时,40％谷子品种萌发、80％谷子品种胚芽、胚根的生长表现促进作用;在胁迫强度较强时,表现出抑制作用。在PEG-6000、甘露醇胁迫下,萌发耐旱指数与种子千粒重呈负相关。与相对发芽势主要表现为中度正相关,与相对根／芽比主要表现为负相关（PEG-6000胁迫）,与相对芽长、相对根长相关系数很小;相对芽长与相对根长的相关关系主要表现为中度正相关。种子萌发耐旱指数与相对根长两个指标宜作为谷子芽期耐旱性鉴定指标,-0.75MPa PEG-6000、-1.00MPa甘露醇处理可以作为谷子芽期耐旱性鉴定的水分胁迫条件。     

用渗透剂胁迫鉴定谷子芽期耐旱性的方法研究

采用PEG-6000、甘露醇2种渗透剂7种渗透势模拟水分胁迫,以谷子芽期发芽率、芽长、根长的相对值作为鉴定评价指标,研究谷子芽期耐旱性鉴定的水分胁迫条件.结果表明在胁迫强度较弱时,40%谷子品种萌发、80%谷子品种胚芽、胚根的生长表现促进作用;在胁迫强度较强时,表现出抑制作用.在PEG-6000、甘露醇胁迫下,萌发耐旱指数与种子千粒重呈负相关,与相对发芽势主要表现为中度正相关,与相对根/芽比主要表现为负相关(PEG-6000胁迫),与相对芽长、相对根长相关系数很小;相对芽长与相对根长的相关关系主要表现为中度正相关.种子萌发耐旱指数与相对根长两个指标宜作为谷子芽期耐旱性鉴定指标,-0.75MPa PEG-6000、-1.00MPa甘露醇处理可以作为谷子芽期耐旱性鉴定的水分胁迫条件.     

东乡普通野生稻与栽培稻苗期抗旱性的比较

干旱影响水稻生长发育,不论什么时期发生最终都导致产量损失。研究水稻资源抗旱性有助于水稻抗旱改良和稳定干旱胁迫下水稻的产量。东乡普通野生稻被公认为是栽培稻的祖先,对增强水稻抗旱性可能十分重要。对4份来自3个仅存的居群的东乡野生稻与15份栽培稻进行苗期抗旱性比较,考察了3次重复的盆栽土培试验中8个抗旱指标。表明东乡普通野生稻比栽培稻更为抗旱,表现在最大根长、茎长、根干重、根鲜重、根干鲜重比及抗旱指数等6个性状,而不表现在根数及根茎长比;其中茎长、最长根长、根干重、根鲜重及根系相对含水量对水稻苗期抗旱性影响更大。采用抗旱指数和抗旱总级别值法对水稻抗旱性进行评定,结果表明4份东乡野生稻材料间的抗旱性存在很大差异,且来水桃树下居群的抗性最高,东乡野生稻抗旱性可能与其原生境状况有关。结果认为东乡普通野生稻可作为栽培稻抗旱改良的遗传资源。     

不同花生品种(系)萌发期抗旱性鉴定评价

以发芽势、发芽率、发芽指数、胚根长、胚轴长、幼芽长、幼苗鲜/干重的相对值为指标,通过PEG6000模拟干旱处理,对15份花生品种(系)进行萌发期抗旱性鉴定。结果显示,胁迫处理初期,低浓度处理对种子萌发有促进作用,随着胁迫处理时间的延长及胁迫处理浓度的升高,种子萌发受抑制程度增强。除相对幼芽长以外,其他相对指标都和品种综合抗旱能力呈极显著正相关。通过隶属函数法结合抗旱分级标准筛选出泰花4号、徐花13号、泰0125、泰0005等4份抗旱品种,泰花5号、濮花28、中花16等3份中抗材料,表明该方法可以作为一种快速、简便的鉴定花生萌发期抗旱性的方法。     

糜子育成品种芽期抗旱性鉴定与评价研究

采用PEG6000胁迫处理对国内不同地区育成的56个糜子品种的芽期抗旱性进行了鉴定,并用直接评价和综合评价法对其抗旱性进行了评价。结果表明:经20%(W/V)PEG6000处理的56个品种与对照相比性状之间差异显著,品种抗旱性存在较大差异。用直接评价法和综合评价法相结合鉴定出强抗旱性品种3份,分别是晋黍2号、陇糜5号和陇糜8号。相对发芽率、相对芽干重、相对根干重、贮藏物质相对转运率4项指标可作为糜子芽期抗旱性鉴定评价指标,相对发芽率法和加权隶属函数值法是比较理想的糜子芽期抗旱性评价方法。     

小豆种质资源苗期抗旱性评价及抗旱资源筛选

为了探讨小豆苗期抗旱性特点,建立抗旱性鉴定指标评价体系,筛选抗旱基因型材料,本研究以苗期盆栽控水方式,对不同来源的235份小豆种质资源进行了干旱胁迫试验。在测定其根系形态、株高、生物量和冠层萎蔫等15项指标的基础上,利用隶属函数值法、主成分分析和聚类分析对抗旱性进行了综合评价。结果表明,干旱胁迫条件下主根长、侧根长、总根长和根冠比值均比对照组高;主根表面积、侧根表面积、总根表面积、主根体积、侧根体积、总根体积、地上部干重、地下部干重、整株干重和株高值均低于对照组。各性状隶属函数值相关性分析表明隶属函数值平均值与总根表面积相关性最大。主成分分析将15个性状归纳成3个主成分(累积贡献率为82.8%),其中第Ⅰ主成分的载荷主要是根表面积,第Ⅱ主成分的载荷主要是干重,第Ⅲ主成分的载荷主要是主根长。聚类分析将235份小豆种质资源聚成抗旱型、中间型和敏感型3类,分别占供试材料的8%、63%、29%。根据隶属函数值法和主成分分析法结合不同类型根系形态,可将总根表面积作为小豆苗期抗旱性评价的主要指标。初步筛选出15份小豆耐旱资源材料,为进一步开展小豆抗旱育种和挖掘抗旱基因提供了基础材料。     

不同生态区主要育成谷子品种芽期耐旱性鉴定

以-0.5 MPa的PEG6000作渗透介质模拟干旱条件,对不同生态区的谷子(Setaria italica(L.)Beauv.)品种(系)进行种子萌发耐旱鉴定。结果表明:在PEG6000胁迫下,萌发耐旱指数与相对根芽比、芽生长抑制率呈极显著负相关;与根生长抑制率呈正相关,但相关系数小,相关不显著;与相对发芽势呈极显著正相关,且相关系数达0.939,可以反映谷子芽期耐旱性。根据萌发耐旱指数,将201份谷子品种(系)划分为极抗旱、抗旱、中度抗旱、不抗旱和极不抗旱5个等级。     

抗拿捕净晋谷21突变体的筛选和分子鉴定

谷子(Setaria italica(L.)P.Beauv.)是我国重要的杂粮作物,具有抗旱耐贫瘠、水分利用率高、适应性广、营养丰富等特点,但谷子田间除草一直制约着谷子的集约化栽培和有机旱作产业规模化的推广与发展。为快速选育抗除草剂谷子品种,本试验以晋谷21突变体M2群体为试验材料,通过喷施0.33%拿捕净除草剂对晋谷21突变群体进行初次筛选和再次筛选,进而快速获得抗拿捕净除草剂突变体植株并对其进行分子鉴定。结果显示,在大田苗期喷施0.33%拿捕净除草剂的初次筛选中,筛选出抗拿捕净除草剂的晋谷21突变体共39个株系;对这39个突变体株系再次喷施0.33%拿捕净除草剂,筛选获得9个有抗拿捕净除草剂特性的株系。对筛选获得的抗拿捕净突变体株系的其中3个株系共15个植株进行分子鉴定,发现有4个突变体植株的ACCase基因编码的第1780个氨基酸-异亮氨酸突变为亮氨酸。该结果可为今后利用分子生物学手段改良名优谷子品种晋谷21、加速抗除草剂谷子品种的选育提供理论和材料基础。     

中国谷子潜在地理分布的多模型比较

谷子是中国干旱和半干旱区主要的粮食作物之一.它耐旱、耐瘠薄、抗逆性强、适应性广,是未来应对干旱形势的重要战略储备作物.本文基于谷子的157个地理分布点数据,利用中国谷子产量与环境指标的相关性分析,选出10个气候指标、7个土壤指标和3个地形指标,采用MaxEnt、EMFA、RF和GAM共4个物种分布模型,分析中国谷子的潜在适宜性分布.结果表明: 4种模型均可成功模拟谷子的潜在地理分布,其中,MaxEnt模型的模拟效果最好.选用的环境指标中,水热条件对谷子生长最敏感.模型结果结合ArcGIS空间分析模块的结果表明,中国谷子的潜在适宜生长区(最适宜区和适宜区)总面积为55.68×10⁴ km²,远远大于当前谷子的实际种植面积,主要集中在东北地区的东北平原、长白山以南与牡丹江流域,华北地区的淮河以北,华中地区汉江以东与大别山以北,西北地区的黄土高原、鄂尔多斯高原南部、祁连山脉东部、天山山脉东部与阿尔泰山脉,西南地区的重庆以北和贵州西部局地区域.     

谷子穗分化的扫描电镜观察

利用扫描电镜对复合品种冀谷１１号的穗分化进行了系统观察,比较了夏谷和春谷穗分化的异同。提出了谷子穗分化划分为穗分化前期、生长锥伸长期、枝梗分化期、小穗和刚毛分化期以及小花分化期共５个时期,就谷子刚毛起源穗分化与栽培育种的关系等问题进行了讨论。     

Genetic structure of landraces in foxtail millet (Setaria italica (L.) P. Beauv.) revealed with transposon display and interpretation to crop evolution of foxtail millet

Although the origin and domestication process of foxtail millet (Setaria italica subsp. italica (L.) P. Beauv.) has been studied by several groups, the issue is still ambiguous. It is essential to resolve this issue by studying a large number of accessions with sufficient markers covering the entire genome. Genetic structures were analyzed by transposon display (TD) using 425 accessions of foxtail millet and 12 of the wild ancestor green foxtail (Setaria italica subsp. viridis (L.) P. Beauv.). We used three recently active transposons (TSI-1, TSI-7, and TSI-10) as genome-wide markers and succeeded in demonstrating geographical structures of the foxtail millet. A neighbor-joining dendrogram based on TD grouped the foxtail millet accessions into eight major clusters, each of which consisted of accessions collected from adjacent geographical areas. Eleven out of 12 green foxtail accessions were grouped separately from the clusters of foxtail millet. These results indicated strong regional differentiations and a long history of cultivation in each region. Furthermore, we discuss the relationship between foxtail millet and green foxtail and suggest a monophyletic origin of foxtail millet domestication.     

增强UV-B辐射和氮对谷子叶光合色素及非酶促保护物质的影响

以谷子(Setaria italica(L)Beauv.)为对象,从拔节期开始持续给予低氮(1.875 mmol/L)和高氮(15 mmol/L)两种氮供应条件并从抽穗期开始进行26 d两种强度(4.29、7.12 kJ·m-2·d-1)的增强UV-B辐射处理,研究了谷子叶中光合色素含量、类黄酮含量和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的变化.结果表明:与高氮供应条件相比,低氮供应条件明显降低了谷子叶中光合色素含量但提高了类胡萝卜素/叶绿素含量比值;在开花期中段和灌浆期中段,高氮供应条件下谷子叶中光合色素含量对增强UV-B辐射比低氮供应条件下的谷子更敏感.从灌浆期开始到处理结束,两种影响因子对谷子叶中类黄酮含量均有显著影响,增强UV-B辐射导致谷子叶中类黄酮含量逐渐升高,且相同增强UV-B辐射强度下低氮供应条件下的谷子叶中类黄酮含量明显高于高氮供应条件下的谷子.谷子叶中PAL活性对两种影响因子的响应较类黄酮含量更加敏感,低氮供应条件使谷子叶中PAL活性明显提高.结合上述指标的相关性分析结果可知,低氮供应条件加强了处于繁殖期主要阶段的谷子叶中类黄酮的积累,并使谷子叶中的类胡萝卜素/叶绿素含量比值明显提高,进而有助于维持谷子叶中光合色素含量在增强UV-B辐射条件下的相对稳定性,对植株抵抗UV-B辐射伤害有利.     

Millet preference, effects of planting date on infestation, and adult and larval use of proso millet by Ostrinia nubilalis (Lepidoptera: Crambidae)

The interaction between millet and European corn borer, Ostrinia nubilalis (Hübner), was investigated to gain insight into whether millet could serve as a refuge or trap crop for O. nubilalis management. In 1995, 1996, and 1999, millet selection studies were conducted in North Dakota and New York with four millet species. Proso millet, Panicum milliaceum L., had the highest infestation and widest distribution of O. nubilalis developmental stages, indicating the presence of both univoltine and bivoltine ecotypes. Siberian foxtail millet, Setaria italica (L.) Beauvois, harbored the greatest number of adults, followed by German foxtail millet, Setaria italica (L.) Beauvois. These two millets appeared to serve as better aggregation sites than proso millet. In North Dakota in 1997, proso millet planting date studies showed later planting dates were more heavily infested than earlier dates; in 1998, this trend was reversed. The change in trends between years was probably a result of differences in the respective growing seasons and subsequent differences in O. nubilalis flights. Adult sampling showed that both old and young females aggregated in proso millet during the day; however, at night, it appeared that young females moved out of millet to oviposit, whereas old females remained in millet. Egg masses were detected in proso millet over a 7-d period in 1997 and a 4-d period in 1998. Larval sampling showed planting proso millet between late May and mid-June may maximize the presence of individuals from both O. nubilalis ecotypes. Once the optimal combination of planting date, plant density, and millet type is found, millet may serve as an effective refuge or trap crop for O. nubilalis management.