43 份高粱恢復(fù)系農(nóng)藝性狀鑒定及評(píng)價(jià)

趙文博，柳青山，張一中，范昕琦，周福平，張曉娟，楊慧勇，梁 篤，郭 琦

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西晉中030600）

43 份高粱恢復(fù)系農(nóng)藝性狀鑒定及評(píng)價(jià)

趙文博，柳青山，張一中，范昕琦，周福平，張曉娟，楊慧勇，梁 篤，郭 琦

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西晉中030600）

對(duì)43份高粱恢復(fù)系的農(nóng)藝性狀進(jìn)行了分析比較，目的是了解新選及外引恢復(fù)系的性狀特點(diǎn)，為進(jìn)一步利用提供依據(jù)。鑒定結(jié)果表明，農(nóng)藝性狀中，千粒質(zhì)量以小粒和中粒為最多，各占27.9%，其次是大粒，占25.6%；穗粒質(zhì)量在51～60 g的為最多；株高以矮稈品種最多，其次是特矮稈品種；穗長(zhǎng)大多集中在21～30 cm；穗柄長(zhǎng)在19.9～30，30.1～40 cm的各占46.5%；莖粗集中在1.1～1.5 cm；生育期集中在116～130 d；分蘗性以無分蘗性為最多；穗型以緊穗型和中緊穗型為最多，各占39.5%；絕大多數(shù)材料的穗形為紡錘形；芒性最多的為有芒；穎殼包被度以1/4為最多；粒色以紅粒為主。方差分析表明，千粒質(zhì)量、穗粒質(zhì)量等數(shù)量性狀的均值均存在極顯著差異?？傊?，43份高粱恢復(fù)系各農(nóng)藝性狀變異類型豐富，可以為粒用高粱育種提供良好的種質(zhì)資源。

高粱；恢復(fù)系；農(nóng)藝性狀；鑒定

為了充分挖掘高粱資源潛力，為高粱生產(chǎn)和育種提供優(yōu)異的種質(zhì)材料，本研究對(duì)部分外引及自育的高粱恢復(fù)系農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析，旨在為種質(zhì)創(chuàng)新提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)于2016年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所修文試驗(yàn)基地（山西晉中）進(jìn)行。該地區(qū)屬于溫帶大陸性干旱氣候，年均日照時(shí)數(shù)2 662 h，年均氣溫10.1℃，無霜期158 d，年均降水量395.8 mm，降水概率為27%，6—9月降水量占全年降水量的70%～75%[6]。

1.2 供試材料

參試高粱材料共43份，全部都是恢復(fù)系（表1），其中，黑龍江、吉林和遼寧的高粱材料屬于外引材料，山西材料屬于自育材料。

表1 43份高粱材料名稱及來源

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每小區(qū)6行，行長(zhǎng)4 m，行距0.4 m，種植密度7 500株/hm2，株距0.2 m，小區(qū)面積4 m×2 m＝8 m2。2016年5月6日以條播方式播種，田間管理按大田管理進(jìn)行，10月10日各區(qū)隨機(jī)取中間2行10株樣本，晾曬脫粒。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

高粱成熟后，對(duì)各材料主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行田間調(diào)查，各區(qū)隨機(jī)取10株樣本進(jìn)行室內(nèi)考種。調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《高粱種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[7]記錄各指標(biāo)。其中，7個(gè)數(shù)量性狀包括千粒質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、株高、穗長(zhǎng)、穗柄長(zhǎng)、莖粗、生育期；6個(gè)質(zhì)量性狀包括分蘗性、穗型、穗形、芒性、穎殼包被度以及粒色。1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理與相關(guān)分析采用Excel 2007和SPSS v19.0分析軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)量性狀分析

由表2可知，7個(gè)數(shù)量性狀的變異系數(shù)中，生育期最小，為8.04%；穗粒質(zhì)量最大，為40.00%。

2.1.1 千粒質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、株高 從表2可以看出，43份材料的千粒質(zhì)量平均值為29.17 g，變幅在16.9～39.2 g，變異系數(shù)為19.44%，變異程度較高。千粒質(zhì)量小于10 g的沒有；有12份在16.9～25.0 g，屬小粒材料，12份在25.1～30.0 g，為中粒材料，小粒和中粒各占27.9%；有11份在30.1～35.0 g，為大粒材料，占25.6%，這三者所占比例相近；35.1 g以上為極大粒的有8個(gè)，占18.6%。其中，黑龍江材料的千粒質(zhì)量在17.9～38.7 g，小粒、中粒和大粒所占比例差不多，極大粒有2個(gè)，一個(gè)是072185，一個(gè)是11271；吉林材料在27.2～39.2 g，以大粒為主，極大粒有1個(gè)，是09313；遼寧材料的千粒質(zhì)量在29.8～35.5 g，2個(gè)中粒，1個(gè)大粒，極大粒有2個(gè)，分別是R1027和小白高粱；山西材料的千粒質(zhì)量在16.9～39.0 g，有5個(gè)小粒、3個(gè)中粒，極大粒有3個(gè)，分別是瀘恢101/L17，58R/L17和低稈資源/L17。

表2 各性狀指標(biāo)平均值和變異系數(shù)

穗粒質(zhì)量平均為63.36 g，變幅為25.8～122.0 g，變異系數(shù)為40.00%，變異程度是所有性狀指標(biāo)中最高的，變異幅度很大，說明數(shù)據(jù)離散程度高。其中，51～60 g的材料最多，有9份。其次，31～40 g的有 7份；41～50，71～80 g的各有 6份；61～70，101～110 g的各有4份。黑龍江材料的穗粒質(zhì)量在25.8～79.7 g，吉林材料在 53.6～79.7 g，遼寧材料在77.1～116.1 g，山西材料在29.9～122.0 g。

株高平均為112.86 cm，變幅在69.7～178.0 cm，變異系數(shù)24.57%。其中，株高在100 cm以下的有17份，占39.5%；在101～150 cm的有23份，占53.5%；151～250 cm的有3份，占7.0%。黑龍江、吉林和山西材料的株高分別為69.7～125.3，74.3～131.3，74.0～149.3 cm，在特矮和矮之間；遼寧材料在145.0～178.0 cm，在矮和中之間。

2.1.2 穗長(zhǎng)、穗柄長(zhǎng)、莖粗、生育期 穗長(zhǎng)平均為23.75 cm，變幅是18.7～32.6 cm，變異系數(shù)12.08%，離散程度不高。在21～30 cm的共占39份，說明大部分參試高粱品種的穗長(zhǎng)差異不大。

穗柄長(zhǎng)平均為30.86 cm，變幅是19.9～42 cm，變異系數(shù)為17.92%，變異程度和數(shù)據(jù)離散程度都不大。穗柄長(zhǎng)分別為19.9～30，31～40 cm的材料各有20份，各占46.5%，屬于絕大多數(shù)。其中，黑龍江、吉林材料的穗柄長(zhǎng)分別為23.6～39.2，19.9～36.0 cm，遼寧、山西的穗柄長(zhǎng)分別為23.3～42.0，23.7～41.1 cm。

莖粗平均值為1.30 cm，變幅在0.6～2.1 cm，變異系數(shù)為27.69%。其中，0.6～1.0 cm的有10份，占23.3%；1.1～1.5cm的有21份，占48.9%；1.6～2.0cm的有11份，占25.6%。其次，黑龍江材料為0.6～1.6 cm，吉林材料1.1～1.9cm，遼寧材料1.2～2.1 cm，山西材料1.1～1.9 cm。

生育期平均為117.84 d，變幅在101～142 d，均在100 d以上，變異系數(shù)為8.04%。其中，生育期在101～115 d的有15份，占34.9%；116～130 d的有24份，占55.8%；131～145 d的有4份，占9.3%。黑龍江材料的生育期在101～135 d，是早熟和中熟材料；吉林材料在116～124 d，為中熟材料；遼寧材料在126～142 d，為中熟和晚熟材料；山西材料在114～126 d，為早熟和中熟材料。

2.2 質(zhì)量性狀分析

分蘗情況如表3所示，無分蘗性的占大多數(shù)。其中，黑龍江材料分蘗性弱的有4個(gè)，吉林材料分蘗性弱的只有R09307，其他均無分蘗性，遼寧材料全部無分蘗性，山西材料無分蘗性和分蘗性弱的所占比例相當(dāng)。分蘗性為中的材料只有黑2R。

表3 43份恢復(fù)系分蘗性、穗型和穗形分布

穗型：緊與中緊穗型比例相同。其中，唯一散穗型材料是黑龍江恢復(fù)系糯R-1。在所有黑龍江材料中，中緊穗型有8份，中散穗型有6份，緊穗型有5份，散穗型有1份；吉林材料中，緊穗型為5份，中緊穗型為2份；遼寧材料緊有3份，中緊、中散穗型各1份；山西材料中緊穗型有6份，緊穗型有4份，中散穗型有1份，即大北農(nóng)白糯/L17。

穗形：穗形有紡錘形和棒形。紡錘形占了42份，幾乎占全部，只有吉林材料R09274為棒形。

芒性：有芒占多數(shù)。黑龍江材料中，有芒的為13份，占所有黑龍江材料的65%；無芒的為7份，占35%。吉林材料中，4份有芒，3份無芒。遼寧材料中，有芒3份，無芒2份。山西材料中有芒的有7份，占63.6%；無芒的有4份，占36.4%（表4）。

表4 43份恢復(fù)系芒性、穎殼包被度、粒色分布

穎殼包被度：由表4可知，穎殼包被度為3/4的有2份，分別為山西的R16347和R16348；黑龍江材料1/4的有7份，1/2的有13份；吉林材料只有R09272為1/2，其余均為1/4；遼寧材料全部為1/4；山西材料除前面提到的2個(gè)3/4，其余全部為1/4。

粒色：大多數(shù)材料為紅粒（表4）。其中，黑龍江材料有2份是白的，分別為黑2R和H02044，其余全部是紅色；吉林材料全部為紅色；遼寧材料全部為白色；山西材料只有大北農(nóng)白糯/L17為白色，其余材料粒色全部為紅色。

2.3 農(nóng)藝性狀的方差分析

方差分析（Analysis of Variance，ANOVA），是研究由于各種因素的影響，研究所得的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)波動(dòng)狀。造成波動(dòng)的原因可分成2類，一是不可控的隨機(jī)因素，二是研究中施加的對(duì)結(jié)果形成影響的可控因素。方差分析是從觀測(cè)變量的方差入手，研究諸多控制變量中哪些變量是對(duì)觀測(cè)變量有顯著影響的變量。方差分析是做多個(gè)樣本均值間的兩兩比較。從表5可以看出，千粒質(zhì)量、穗粒質(zhì)量等數(shù)量性狀的數(shù)值均值均存在極顯著差異。

表5 方差分析結(jié)果

3 討論

近10 a來，我國(guó)粒用高粱在育種方面存在的主要問題是，遺傳基礎(chǔ)比較狹窄，高粱的株型、穗性狀和耐密性改良也不是很理想[8]。品種改良的進(jìn)程主要取決于種質(zhì)資源的開發(fā)、利用和創(chuàng)新的程度。廣泛利用資源拓寬品種的遺傳基礎(chǔ)，擴(kuò)大基因的多樣性，加強(qiáng)種質(zhì)資源的研究利用和創(chuàng)新是保證今后培育高產(chǎn)良種的關(guān)鍵[9]。株型改良則在于通過塑造株型，改變其密度，改善群體結(jié)構(gòu)和受光態(tài)勢(shì)，提高葉片功能，最大限度地利用光能，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量[10]。

粒用高粱育種的基本方向是培育食用、飼用及釀造用雜交種[11]。然而，近年在生產(chǎn)上推廣的雜交種大多植株比較高，葉片較寬，而且多為平展型。而種植密度大時(shí)，易發(fā)生倒伏。所以，選育親本時(shí)要注意選擇矮稈、葉片上沖型的不育系和恢復(fù)系，以便配制出株型好、耐密植的雜交種。過去植株高度由高稈改良成中稈，曾使產(chǎn)量大幅度提高[12]。因此，現(xiàn)代育種更關(guān)注中矮稈耐密植品種，突出以群體增產(chǎn)的效果[10]。矮稈品種與高稈品種相比，具有抗倒能力強(qiáng)、肥料利用率高、經(jīng)濟(jì)系數(shù)高等特點(diǎn)。因此，選擇耐密型矮稈品種，通過增加密度提高產(chǎn)量。其中，人工收割品種高度應(yīng)保持在160～180 cm，穗長(zhǎng)一般在25～32 cm，千粒質(zhì)量變幅在25～35 g，大粒與小粒相差可以近10 g?；魰躁朳13]研究指出，穗長(zhǎng)在25 cm比較好，千粒質(zhì)量在30 g左右比較理想。

本研究對(duì)43份高粱恢復(fù)系在山西的主要性狀的變異系數(shù)分析可知，材料間存在較大差異，尤其穗粒質(zhì)量變異最大，變異系數(shù)達(dá)到40%，其次，千粒質(zhì)量、株高變異也比較大，可以為各目標(biāo)性狀的選育提供比較豐富的資源。在恢復(fù)系選育中，我們傾向于選擇株高在150 cm以下、穗粒質(zhì)量在70 g以上、生育期在130 d以下的材料作為重點(diǎn)材料，為今后選育高產(chǎn)粒用雜交種提供優(yōu)質(zhì)親本。

本試驗(yàn)涉及的10個(gè)糯高粱品種，6個(gè)為中粒，4個(gè)為小粒，其中，7個(gè)山西糯高粱的穗粒質(zhì)量都在70 g以上，屬于理想數(shù)值，3個(gè)黑龍江糯高粱品種穗粒質(zhì)量在60 g以下，有些偏低；株高只有一個(gè)是特矮稈，其他都是矮稈，利于組配中矮稈雜交種；穗長(zhǎng)差異不大，在21～28 cm，比較理想；穗柄長(zhǎng)在24.5～41.0 cm，莖粗在0.8～1.9 cm，生育期在102～125 d；3個(gè)早熟品種，為糯R-1、糯R-2和糯R-3，其余7個(gè)為中熟品種。從調(diào)查結(jié)果看，大多數(shù)都可作為選育親本時(shí)的優(yōu)良材料。

其他普通高粱的株高都在150 cm以下，穗粒質(zhì)量多數(shù)在70 g以下，有些偏低，需進(jìn)一步改良，生育期都在130 d以下，數(shù)值比較理想。下一步將對(duì)這一批材料的配合力、品質(zhì)性狀進(jìn)行分析，并進(jìn)行抗病方面的鑒定，為選育優(yōu)良親本系提供參考。

［1］楊延兵，管延安，張華文，等.山東高粱品種資源農(nóng)藝性狀及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2006，22（2）：357-360.

［2］肖松，周棱波，張國(guó)兵，等.醬香型白酒用糯高粱種質(zhì)遺傳多樣性分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（4）：45-49．

［3］高旭，周棱波，張國(guó)兵，等.基于SSR標(biāo)記的粒用高粱資源遺傳多樣性及群體結(jié)構(gòu)[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（9）：13-19．

［4］倪先林，趙甘霖，劉天朋，等.SSR分子標(biāo)記在糯高粱種質(zhì)資源遺傳多樣性分析中的應(yīng)用 [J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，31（1）：16-22.

［5］倪先林，趙甘霖，汪小楷，等.42份糯高粱種質(zhì)資源的SSR標(biāo)記遺傳多樣性分析[J].分子植物育種，2015，13（9）：1962-1969.

［6］張曉娟，周福平，張一中，等.糯高粱新選不育系品質(zhì)性狀配合力分析[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2013，3（6）：4-7．

［7］陸平.高粱種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2006：5-18.

［8］陳艷麗，田承華，田懷東，等.國(guó)內(nèi)外高粱種質(zhì)資源形態(tài)性狀與農(nóng)藝性狀的多樣性分析 [J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（4）：378-382.

［9］高士杰，陳冰嬬，李繼洪，等.對(duì)粒用高粱育種的思考[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013（10）：31-32，37.

［10］高士杰，劉曉輝，李繼洪，等.高粱高產(chǎn)育種應(yīng)重視株型和穗結(jié)構(gòu)性狀的改良[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，23（3）：83-84.

［11］高士杰，劉曉輝，李繼洪，等.再論中國(guó)粒用高粱育種方向與策略[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2008，24（3）：138-141.

［12］高士杰，劉曉輝，郭中校，等.中國(guó)雜交高粱的種質(zhì)基礎(chǔ)及優(yōu)勢(shì)利用模式研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2005，21（10）：106-108.

［13］霍曉陽.我國(guó)粒用高粱育種現(xiàn)狀、問題與對(duì)策 [J].吉林農(nóng)業(yè)，2012（4）：96-97.

43 Sorghum Restorer Lines Agronom ic Characters Identification and Evaluation

ZHAOWenbo，LIUQingshan，ZHANGYizhong，F(xiàn)ANXinqi，ZHOU Fuping，ZHANGXiaojuan，YANGHuiyong，LIANGDu，GUOQi
（Institute of Sorghum，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Shanxi Key Laboratory of Sorghum Genetic and Germplasm Innovation，Jinzhong 030600，China）

In this study,the agronomic characters of 43 sorghum restorer lines were analyzed and compared.The purpose was to understand the agronomic characteristics of new and imported restorer lines,and to provide the basis for further utilization.The identification results showed that in the agronomic characters,grain quality per thousand grain was the highest in small grain and medium grain,accounting for 27.9%,followed by big grain,accounting for 25.6%.Panicle kernel quality was the most important among 51-60 g.Plant height was the highest among dwarf varieties,followed by special dwarf varieties.Panicle growth was more concentrated in 21-30 cm,panicle length was 46.5%between 19.9-30 cm and 30.1-40 cm.Stem diameter was between 1.1-1.5 cm.The growth period was 116-130 d,tillering to no tiller was the most.Compact panicle type and medium compact panicle type was the most,accounting for 39.5%.The spike of most materials was spindles.Awn was the most awn,glume coated with 1/4 was the most,red pigment was the main color of grain.The variance analysis showed that the mean value of the quantitative characters of 1 000-grain quality and grain quality were significantly different.In conclusion,the variation types of agronomic characters of 43 sorghum restorer lines are rich,which can provide good germplasm resources for grain sorghum breeding.

sorghum;restorer line;agronomic characters;identification

S512.104

A

1002-2481（2017）10-1583-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.01

高粱是世界上五大谷類作物之一，也是世界上最古老的禾谷類作物之一[1]。粒用高粱根據(jù)籽粒淀粉的性質(zhì)不同，可分為粳型和糯型。糯高粱籽粒的直鏈淀粉含量在0～5%，主要用作釀酒[2]。糯高粱是釀造茅臺(tái)酒、習(xí)酒等醬香型高檔白酒的主要原料之一，因而具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[3]。近年來，隨著我國(guó)酒業(yè)和飼料行業(yè)的發(fā)展，高粱供不應(yīng)求，供需矛盾日益突出，這就對(duì)我國(guó)高粱育種工作者提出了迫切的要求，并使我國(guó)的高粱育種向?qū)Ｓ没贩N方向發(fā)展[4]。倪先林等[5]研究認(rèn)為，由于長(zhǎng)期的種植馴化和育種選擇，導(dǎo)致我國(guó)現(xiàn)有高粱品種資源的遺傳基礎(chǔ)狹窄，主栽品種的遺傳多樣性低，制約了我國(guó)高粱生產(chǎn)力的提高。對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行系統(tǒng)的鑒定，全面了解其遺傳特點(diǎn)，以充分地利用這些種質(zhì)資源，是當(dāng)前粒用高粱研究利用和創(chuàng)新工作的基礎(chǔ)。

2017-08-26

山西省財(cái)政廳種業(yè)發(fā)展專項(xiàng)（2014ZYFZ-09，2015ZYZX-09，2016zyzx31）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物育種工程項(xiàng)目（17yzgc030）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院特色農(nóng)業(yè)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目（YGG17016）

趙文博（1981-），女，山西太原人，助理研究員，碩士，主要從事高粱遺傳育種研究工作。柳青山為通信作者。