衡谷12號高矮異株突變體穩(wěn)定性鑒定

李成璞 王冰嵩 季志強(qiáng) 陳雅慧 王奐侖 李明哲 任冬雪 許利平 張揚(yáng) 孫東

摘要衡谷12號是河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所培育的矮稈、極早熟、分蘗性強(qiáng)的谷子新品種。2019年從衡谷12號繁種田獲得高矮異株突變體，對該材料進(jìn)行兩年一點(diǎn)、一年兩點(diǎn)和錯期播種，為鑒定該突變體的穩(wěn)定性以及深入研究株高、分蘗、抽穗期提供可靠試驗(yàn)材料。結(jié)果表明，衡谷12號高矮異株突變體具有穩(wěn)定遺傳特性，農(nóng)藝性狀表型不受時間、地點(diǎn)、播種期的影響，可作為穩(wěn)定遺傳材料使用。

關(guān)鍵詞谷子；衡谷12號；高矮異株突變體；穩(wěn)定性

中圖分類號S 515文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611（2023）24-0027-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.24.006

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Stability Evaluation of the Tall and Dwarf Heterogeneic Mutants of Henggu 12

LI Chengpu， WANG Bingsong， JI Zhiqiang et al

（Chengde Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Chengde，Hebei 067000）

AbstractHenggu 12 is a new millet variety with low stalk， extremely early maturity and strong tillering ability， which was developed by the Institute of Dry Farming Agriculture of Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences. In 2019， the heteroshort and tall mutant was obtained from Henggu 12 breeding field. In order to identify the stability of the mutant and provide reliable test materials for further study of plant height， tillering and heading stage， the material was sown at one point in two years， two points in one year and at the cutoff stage. The results showed that the heterotall and short mutant of Henggu 12 had stable genetic characteristics， and the agronomic traits and phenotypes were not affected by time， location or sowing date， so it could be used as stable genetic material.

Key wordsMillet;Henggu 12;Tall and dwarf heterogeneic mutants;Stability evaluation

谷子又稱“粟”，是我國北方種植較廣泛的旱地糧食作物。谷子具有單穗粒多、基因組小、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，逐步成為新的模式植物［1］。矮稈突變體可為改善作物株型、培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種提供便利。 20紀(jì)中葉，水稻、小麥的大幅增產(chǎn)歸功于植株矮化［2］，分蘗是與產(chǎn)量直接相關(guān)的重要農(nóng)藝性狀［3］，谷子分蘗有利于降低植株高度，提高抗倒性，還可以依靠分蘗成穗，增大群體實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、精播、免間苗，節(jié)省工本［4］。

衡谷12號是河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所培育的具有矮稈、成穗率高、分蘗性強(qiáng)、早熟等癥狀的谷子矮稈突變體新品種，谷子的抗病性、抗倒性、抗逆性等方面均有所提高［5］。這對于降低谷子株高、縮短生育期、增加成株分蘗都有著非常高的利用價值。

2019年獲得衡谷12號的高矮異株突變體，對于研究株高、分蘗、生育期變化有很大的利用價值，多數(shù)谷子品種都是高株材料產(chǎn)生矮株分蘗，且不能正常成熟，該突變則是矮株分蘗突變?yōu)楦甙愔牦w，并能夠分別成熟，是研究株高、生育期、分蘗變化的優(yōu)質(zhì)材料。因此，對突變的高矮異株進(jìn)行不同時間、地點(diǎn)的田間穩(wěn)定性鑒定，對后期進(jìn)行DNA水平上的研究工作具有很大意義。鑒于此，筆者于2019年從衡谷12號繁種田獲得高矮異株突變體，對該材料進(jìn)行兩年一點(diǎn)、一年兩點(diǎn)和錯期播種，為鑒定該突變體的穩(wěn)定性以及深入研究株高、分蘗、抽穗期提供可靠試驗(yàn)材料。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況試驗(yàn)地分別設(shè)在承德市農(nóng)林科學(xué)院科創(chuàng)基地和河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所試驗(yàn)基地。承德市農(nóng)林科學(xué)院科創(chuàng)基地試驗(yàn)田，位于隆化縣中關(guān)鎮(zhèn)（117°54′E，40°46′N），前茬為玉米，地勢平坦，地力均勻，肥力水平中等，土質(zhì)為砂壤土。河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所試驗(yàn)基地，位于衡水市深州市護(hù)駕遲鎮(zhèn)（3 115°71′E，7°89′N）。前茬為小麥，地勢平坦，地力均勻，肥力水平中等，土質(zhì)為砂壤土。

1.2試驗(yàn)材料衡谷12號由河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所提供，2013年通過河北省鑒定，2018年完成國家品種登記。

衡谷12號高矮異株突變體，由承德市農(nóng)林科學(xué)院提供。該材料發(fā)現(xiàn)于2019年衡谷12號繁種田中，植株田間表現(xiàn)為生長初期與衡谷12號完全相同，到拔節(jié)-孕穗期，伴隨分蘗產(chǎn)生。與衡谷12號分蘗株不同，該分蘗為高矮各1株。矮株同衡谷12號主穗表現(xiàn)相同，分蘗高株則表現(xiàn)為主莖變粗，莖節(jié)伸長，節(jié)數(shù)增加，葉片增長增寬，穗部伸長增大，生育期延長。對突變矮株單穗、突變高株單穗分別進(jìn)行留種。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1兩年一地承德地區(qū)田間表型鑒定。? 2020—2021年每個材料采取順序排列，4行區(qū)，行長5.0 m，行距0.4 m，2次重復(fù)。根據(jù)《谷子種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》，對整體田間表現(xiàn)、出苗期、抽穗期、成熟期、生育期、苗色、葉鞘色、穗型、粒色、米色、主莖高、穗長、穗粗、單穗重、單穗粒重、千粒重等田間農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查。

1.3.2承德地區(qū)錯期播種田間表型鑒定。? 2022年在承德試驗(yàn)地進(jìn)行錯期播種，播種時間為5月中旬（一期）、6月中旬（二期）試驗(yàn)采用順序排列，2次重復(fù)，4行區(qū)，行長5.0 m，行距0.4 m，小區(qū)面積8 m2，以衡谷12原種為對照。根據(jù)《谷子種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》，對整體田間表現(xiàn)、出苗期、抽穗期、成熟期、生育期、主莖高、穗長田間農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查。

1.3.3一年兩地田間表型鑒定。2022年分別在承德、衡水設(shè)定試驗(yàn)點(diǎn)，根據(jù)春播區(qū)和夏播區(qū)不同氣候特點(diǎn)，分別于5月中旬和小麥?zhǔn)斋@后播種，試驗(yàn)采用順序排列，2次重復(fù)，4行區(qū)，行長5.0 m，行距0.4 m，小區(qū)面積8 m2，兩地均以衡谷12原種為對照。根據(jù)《谷子種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》，對整體田間表現(xiàn)、出苗期、抽穗期、成熟期、生育期、主莖高、穗長田間農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查。

1.4數(shù)據(jù)處理采用Excel 2010和SPSS軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1兩年一地承德地區(qū)鑒定結(jié)果

衡谷12號高矮異株突變體兩年田間表型見表1。由表1可知，幼苗綠色，葉鞘色綠，紡錘穗，粒色黃，米色淺黃或黃。突變矮株材料生育期平均55.5 d，主莖高平均53.80 cm，穗長平均10.05 cm，穗粗平均20.46 mm，單穗重平均4.21 g，穗粒重平均3.42 g，千粒重2.40 g。突變高株材料生育期平均110.5 d，主莖高平均148.35 cm，穗長平均25.80 cm，穗粗平均29.93 mm，單穗重平均42.20 g，穗粒重平均38.67 g，千粒重3.11 g。

對2年農(nóng)藝性狀出苗期、抽穗期、成熟期、生育期、苗色、葉鞘色、穗型、米色進(jìn)行對比，結(jié)果顯示田間表現(xiàn)差異不大。對主莖高、穗長、穗粗、單穗粒重、穗粒重、千粒重進(jìn)行方差

分析（表2），發(fā)現(xiàn)各農(nóng)藝性狀間差異不顯著，說明該異株突變體在同一地區(qū)不同年份間的田間農(nóng)藝性狀表現(xiàn)具有穩(wěn)定性。

2.2承德地區(qū)錯期播種鑒定結(jié)果

承德地區(qū)錯期播種結(jié)果見表3。由表3可知，一期播種后，衡谷12號高矮異株突變體中，矮株的生育期和對照相同，與2021年生育期相近，高株生育期與2021年相近。二期播種后，衡谷12號高矮異株突變體矮株和對照的生育期均縮短，由一期的55 d縮短為二期的37 d，矮株主莖高增加了0.2 cm，穗長縮短0.5 cm。衡谷12號異株突變體高株生育期由119 d縮短為91 d，主莖高縮短4.6 cm，穗長縮短2.3 cm。整體植株形態(tài)沒有變化，說明錯期播種可以縮短植株生長發(fā)育，對于突變植株的整體形態(tài)和生育期沒有明顯影響。以播種期為影響因子對株高、穗長進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果表明錯期播種對對照和突變材料的影響差異不顯著（表4）。

2.3一年兩地田間表型鑒定結(jié)果

一年兩地不同播種區(qū)異地表型鑒定結(jié)果顯示，春播區(qū)和夏播區(qū)同期播種的對照、矮株突變體間生育期變化不大，均為50 d以上，對照分蘗數(shù)在2.7～3.0個、高矮異株突變穩(wěn)定在2個。株高、穗長夏播區(qū)較春播區(qū)有所增加，矮株突變體較對照表型變化不大，高株突變體夏播區(qū)較春播區(qū)株高變化加大，穗長變化較?。ū?）。

對株高、穗長進(jìn)行一般線性分析（表5），不同播種期對主莖高、穗長影響差異不顯著；不同地點(diǎn)對主莖高影響差異極顯著，穗長影響不顯著；不同品種之間對主莖高、穗長影響均差異極顯著。地點(diǎn)×品種間互作對主莖高影響差異極顯著，對穗長影響差異不顯著。

3結(jié)論與討論

承德地區(qū)兩年的田間鑒定表明，衡谷12號高矮異株突變體抽穗期、生育期、田間農(nóng)藝性狀表型差異不大，說明同一地點(diǎn)的環(huán)境影響對突變體的表型影響不大，該突變體穩(wěn)定。

承德地區(qū)錯期播種對主莖高和穗長影響不顯著，分蘗數(shù)沒有變化，說明錯期播種不能影響突變體的穩(wěn)定性。生育期、主莖高、穗長的變化受播種期影響變化較大，可能是受到光照、積溫影響引起的，該結(jié)果與郝洪波等［6-7］的研究結(jié)果相同。

一年兩地不同播種區(qū)之間主莖高變化差異較大，穗長差異不顯著，分蘗數(shù)變化不明顯，說明不同播種區(qū)間的氣候變化對主莖高影響較大，出現(xiàn)該結(jié)果可能與今年河北南澇北旱的降水情況有關(guān)，曹丹等［8-10］的研究中有提到降水多少會影響植株拔節(jié)伸長，導(dǎo)致整體株高變化。不同品種間主莖高、穗長差異極顯著說明對照品種與高矮異株突變體間主莖高、穗長、生育期、分蘗間存在明顯差異，并穩(wěn)定表達(dá)，說明高矮異株突變體可作為穩(wěn)定的研究材料加以利用。地點(diǎn)×品種間互作在主莖高上個差異極顯著，說明環(huán)境對不同品種的主莖高有顯著的影響作用。王曉宇等［11-14］在分子水平上對影響株高的基因進(jìn)行了研究，表明在1、2、7、9號染色體上存在控制株高的基因，7染色體上存在控制分蘗的基因，該高矮異株突變體可作為進(jìn)一步探索株高與分蘗關(guān)系的新材料加以利用。

谷子是光溫反應(yīng)敏感作物［15］，作物種間的遺傳多樣性是基因型、環(huán)境以及基因型與環(huán)境互作效應(yīng)的綜合表現(xiàn)，光溫等環(huán)境因素對抽穗期、株高、分蘗有明顯的影響，隨著光溫環(huán)境條件的改變作物對抽穗期、株高、穗長、分蘗做出適當(dāng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對該生態(tài)區(qū)的適應(yīng)［16-17］。分蘗與株高之間存在一定的關(guān)系，會影響整個植株的株型，也可以產(chǎn)生不定根導(dǎo)致植株的開花，最終使產(chǎn)量發(fā)生改變［18-19］，該高矮異株突變體分蘗數(shù)量穩(wěn)定，成株單株間差異極顯著，不受環(huán)境影響，是研究株高、生育期、分蘗原理的優(yōu)良材料。

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