谷子耐低氮品種的篩選

梁興萍，馮唯欣，秦鵬飛，劉元飛，張瑞杰

（山西農業大學農學院，山西太谷030801）

谷子耐低氮品種的篩選

梁興萍，馮唯欣，秦鵬飛，劉元飛，張瑞杰

（山西農業大學農學院，山西太谷030801）

隨著谷子新品種及雜交種的培育和推廣以及栽培技術的提高，谷子產量有了大幅度上升，但氮肥用量也隨之增加。氮肥的過量使用不僅會造成環境污染、增加農民投入，而且不利于谷子產品的“綠色”與“有機”。由于谷子耐貧瘠的特性，挖掘和利用谷子自身的潛力是提高養分利用率的理想途徑。試驗選取來自山西、陜西、甘肅等多個北方干旱、半干旱地區的70個谷子品種，在低氮脅迫下，對其苗期進行形態指標與生理指標記錄、測試并比較。結果篩選出8個耐低氮品種，這可為谷子耐低氮脅迫的機制研究提供基礎材料，為氮高效利用新品種的培育提供理論基礎。

谷子；耐低氮；品種；篩選

谷子即“粟”，在我國的栽培已有超過7 000 a的歷史[1]。谷子是我國干旱、半干旱地區主要的糧食作物，具有較強的抗旱性，耐貧瘠性，是比較穩產的雜糧作物[2-3]。近年來，隨著人們對小米營養價值的再認識，谷子產業的市場份額逐漸增加，發展前景良好；但谷子產業發展的同時，也存在一些制約其發展的因素，如栽培管理粗放[4]、肥料使用不合理等。隨著全球人口數量的增加，對糧食的需求日益增加，肥料尤其是氮肥的使用量也不斷增加[5-6]，而挖掘和利用谷子自身的潛力是提高養分利用率的理想途徑。目前，影響谷子耐低氮基因的研究還未見報道。

本試驗選用谷子品種晉谷21進行最適氮濃度的篩選，確定低氮脅迫的氮濃度為1/8 N后，選取來自山西、陜西、甘肅等多個北方干旱、半干旱地區的70個谷子品種，在低氮脅迫下，對其苗期的株高與葉綠素含量進行測定與比較，以篩選耐低氮品種，為谷子耐低氮脅迫的機制研究提供基礎材料。

1 材料和方法

1.1 供試材料

預試驗的谷子品種為晉谷21。供試材料為來自黑龍江、遼寧、內蒙古、甘肅、山西、河北、寧夏、陜西8個省份的70個品種（表1）。

表1 試驗品種

1.2 試驗設計

最適氮濃度篩選：選直徑10 cm、高15 cm的塑料盆，分別裝入等量去離子水洗凈的蛭石。選取均勻、飽滿、無病蟲害的晉谷21種子，每盆種約20粒。設置6個N梯度，即0，1，1/2，1/4，1/8，1/16，一次性加入不同N梯度的霍格蘭營養液，每組處理4次重復，在人工氣候箱中培養35 d后，進行觀察分析。

試驗：通過對預試驗35 d后材料的分析比較，試驗選用1/8 N濃度作為低氮脅迫的營養液濃度，每個品種設置對照組1 N（CK）與低氮處理組，每個處理組播種2盆，每盆20粒，一次性加入1/8 N濃度的營養液，后加蒸餾水，在溫室中培養40 d后，測定株高與葉綠素含量。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 株高的測定試驗材料培養40 d后，分別隨機選取各品種的CK與低氮處理組的6組材料，用標準刻度尺測量，后用Excel 2007分析比較。

1.3.2 葉綠素含量的測定選取各品種的CK與低氮處理組的6組材料，對6組材料葉片的中部、尖端、基部進行檢測，結果取其平均值。

2 結果與分析

本試驗材料品種資源來源廣，包含改良品種。對70個品種在CK處理下和低氮脅迫下的株高與葉綠素的含量進行比較分析（表2，3），篩選出差異不顯著的8個品種。

表2 不同N素處理各品種株高cm

續表2

表3 不同N處理各品種葉綠素含量

2.1 篩選品種株高比較

由圖1可知，1（刀把齊）與2（錦谷5號）的株高在低氮脅迫下比CK組高，可能是由于低氮脅迫激發了其自身潛能；16（青軟谷）的株高在8個品種中最高，在70個品種中也在前列，具有一定優勢。

2.2 篩選品種葉綠素含量的比較

由圖2可知，46（禾谷子）的葉綠素含量與CK間差異最小（相差0.82），16（青軟谷）低氮處理下葉綠素含量與CK差異最大（相差4.54），1（刀把齊）的葉綠素含量在低氮與CK處理下均較高，2（錦谷5號）與3（堿谷）低氮處理下葉綠素含量與對照間差異相近（分別相差3.38和3.34）。

2.3 篩選品種地區來源

由表4可知，篩選出的8個品種中有3個品種來自內蒙古（堿谷、二黑蛇腰、餓死牛谷），有2個品種來自山西（青軟谷、禾谷子），可能是由于這2個地區土地較為貧瘠，谷子產業發展較好。

表4 篩選的8個品種的名稱與產地

3 結論與討論

本試驗采用溫室蛭石培養法，在培養過程中嚴格控制氮素營養，對來自我國北方干旱、半干旱地區的70個品種進行篩選，結果篩選出在低氮脅迫下生理形態特征都表現出一定優勢的8個品種。

氮磷鉀是作物生長發育的必需元素[7]。已有研究表明，在逆境下作物能夠感應外界脅迫，為了增強在脅迫條件下的生存機會，通過自身調節系統使之在生理和形態上發生適應反應，且各品種之間，在對氮、磷、鉀等營養元素的吸收和利用效率上表現有明顯的遺傳多樣性[8-11]。近年來，研究發現，氮磷鉀肥對谷子的產量影響大小為氮＞鉀＞磷[12]。隨著生活水平的提高，人們越來越重視糧食生產與農產品的質量，但大量的氮肥使用，不僅造成環境污染，同時也不利于谷子產品的“綠色”與“有機”。由于谷子耐貧瘠的特性，其被認為是應對未來水資源短缺的戰略貯備作物[13]。

近年來，經科研工作者的不斷努力，在玉米、水稻等作物的耐低氮研究方面取得了一些進展，其主要集中在對現有種質資源的耐低氮和氮高效利用的篩選上。徐福榮等[14]在田間自然缺氮條件下以水稻植株葉綠素計SPAR值作為耐低氮能力評價指標，進而篩選出耐低氮基因型種質。在谷子耐低氮研究方面，時麗冉等[15]研究不同品種谷子抗低氮脅迫能力，綜合評價結果認為，冀谷31、龍谷31對低氮脅迫的適應性最強，屬耐低氮基因型，對于不同地區選擇耐低氮的谷子品種具有一定的指導意義。

本試驗所取的70個品種分布在我國北方地區，篩選的8個品種中，其中3個來自內蒙古，2個來自山西，這2個地區土較為貧瘠，其品種具有耐貧瘠的優勢。其中，品種1（刀把齊）與品種2（錦谷5號）的株高在低氮脅迫下比CK組高，葉綠素含量差異也較小，這可能是由于低氮脅迫激發了其自身潛能。這一結果對不同地區選擇耐低氮的谷子品種具有一定的指導意義。

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Screening of Resistance to Low Nitrogen Varieties of Millet

LIANGXingping，FENGWeixin，QINPengfei，LIUYuanfei，ZHANGRuijie

（College ofAgronomy，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

With the breeding and promotion of new foxtail millet varieties and hybrids and the improvement of cultivation techniques,the production of foxtail millet increases significantly,but the amount of nitrogen fertilizer used also increases.Excessive use of fertilizer not only causes environmental pollution,increases farmers'investment,but also hinders the development of green or organic product offoxtail millet.Because ofthe characters ofstrong adaptability to poor soil offoxtail millet,applying its potential is the ideal way to improve the utilization efficiency of nutrients.While the genes related to resistance to lownitrogen or the nitrogen efficiency for foxtail millet are not reported.In this study,70 foxtail millet varieties cultivated in arid and semiarid regions of Northern China,such as Shanxi, Shaanxi and Gansu province were selected as the materials.Under low nitrogen stress,morphological and physiological indexes were recorded and compared at the seedling stage.The results showed that eight varieties resistance to lownitrogen were screened out,which provided basis materials for studying the resistance mechanism to lownitrogen stress offoxtail millet and laid a foundation for breeding of newvarieties with high nitrogen efficiency.

millet;resistance tolownitrogen;varieties；screen

S515

A

1002-2481（2016）12-1747-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.12.01

2016-05-23

山西省普通高等學校大學生創新創業訓練項目（2014088）；山西農業大學大學生科技創新項目（12-10）

梁興萍（1994-），女，山西大同人，在校學生，研究方向：種子科學與工程。