衡谷12號高矮異株突變體穩定性鑒定

李成璞 王冰嵩 季志強 陳雅慧 王奐侖 李明哲 任冬雪 許利平 張揚 孫東

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

關鍵詞谷子；衡谷12號；高矮異株突變體；穩定性

中圖分類號S 515文獻標識碼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（資源服務）標識碼（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、抗逆性強等特點，逐步成為新的模式植物［1］。矮稈突變體可為改善作物株型、培育優質高產新品種提供便利。 20紀中葉，水稻、小麥的大幅增產歸功于植株矮化［2］，分蘗是與產量直接相關的重要農藝性狀［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，增大群體實現高產、精播、免間苗，節省工本［4］。

衡谷12號是河北省農林科學院旱作農業研究所培育的具有矮稈、成穗率高、分蘗性強、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，多數谷子品種都是高株材料產生矮株分蘗，且不能正常成熟，該突變則是矮株分蘗突變為高矮異株體，并能夠分別成熟，是研究株高、生育期、分蘗變化的優質材料。因此，對突變的高矮異株進行不同時間、地點的田間穩定性鑒定，對后期進行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，對該材料進行兩年一點、一年兩點和錯期播種，為鑒定該突變體的穩定性以及深入研究株高、分蘗、抽穗期提供可靠試驗材料。

1材料與方法

1.1試驗地概況試驗地分別設在承德市農林科學院科創基地和河北省農林科學院旱作農業研究所試驗基地。承德市農林科學院科創基地試驗田，位于隆化縣中關鎮（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，土質為砂壤土。河北省農林科學院旱作農業研究所試驗基地，位于衡水市深州市護駕遲鎮（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，土質為砂壤土。

1.2試驗材料衡谷12號由河北省農林科學院旱作農業研究所提供，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，由承德市農林科學院提供。該材料發現于2019年衡谷12號繁種田中，植株田間表現為生長初期與衡谷12號完全相同，到拔節-孕穗期，伴隨分蘗產生。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號主穗表現相同，分蘗高株則表現為主莖變粗，莖節伸長，節數增加，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行留種。

1.3試驗設計

1.3.1兩年一地承德地區田間表型鑒定。? 2020—2021年每個材料采取順序排列，4行區，行長5.0 m，行距0.4 m，2次重復。根據《谷子種質資源描述規范和數據標準》，對整體田間表現、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、千粒重等田間農藝性狀進行調查。

1.3.2承德地區錯期播種田間表型鑒定。? 2022年在承德試驗地進行錯期播種，播種時間為5月中旬（一期）、6月中旬（二期）試驗采用順序排列，2次重復，4行區，行長5.0 m，行距0.4 m，小區面積8 m2，以衡谷12原種為對照。根據《谷子種質資源描述規范和數據標準》，對整體田間表現、出苗期、抽穗期、成熟期、生育期、主莖高、穗長田間農藝性狀進行調查。

1.3.3一年兩地田間表型鑒定。2022年分別在承德、衡水設定試驗點，根據春播區和夏播區不同氣候特點，分別于5月中旬和小麥收獲后播種，試驗采用順序排列，2次重復，4行區，行長5.0 m，行距0.4 m，小區面積8 m2，兩地均以衡谷12原種為對照。根據《谷子種質資源描述規范和數據標準》，對整體田間表現、出苗期、抽穗期、成熟期、生育期、主莖高、穗長田間農藝性狀進行調查。

1.4數據處理采用Excel 2010和SPSS軟件對試驗數據進行統計分析。

2結果與分析

2.1兩年一地承德地區鑒定結果

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、米色進行對比，結果顯示田間表現差異不大。對主莖高、穗長、穗粗、單穗粒重、穗粒重、千粒重進行方差

分析（表2），發現各農藝性狀間差異不顯著，說明該異株突變體在同一地區不同年份間的田間農藝性狀表現具有穩定性。

2.2承德地區錯期播種鑒定結果

承德地區錯期播種結果見表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。整體植株形態沒有變化，說明錯期播種可以縮短植株生長發育，對于突變植株的整體形態和生育期沒有明顯影響。以播種期為影響因子對株高、穗長進行單因素方差分析，結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果

一年兩地不同播種區異地表型鑒定結果顯示，春播區和夏播區同期播種的對照、矮株突變體間生育期變化不大，均為50 d以上，對照分蘗數在2.7～3.0個、高矮異株突變穩定在2個。株高、穗長夏播區較春播區有所增加，矮株突變體較對照表型變化不大，高株突變體夏播區較春播區株高變化加大，穗長變化較小（表3）。

對株高、穗長進行一般線性分析（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×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結論與討論

承德地區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、田間農藝性狀表型差異不大，說明同一地點的環境影響對突變體的表型影響不大，該突變體穩定。

承德地區錯期播種對主莖高和穗長影響不顯著，分蘗數沒有變化，說明錯期播種不能影響突變體的穩定性。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，該結果與郝洪波等［6-7］的研究結果相同。

一年兩地不同播種區之間主莖高變化差異較大，穗長差異不顯著，分蘗數變化不明顯，說明不同播種區間的氣候變化對主莖高影響較大，出現該結果可能與今年河北南澇北旱的降水情況有關，曹丹等［8-10］的研究中有提到降水多少會影響植株拔節伸長，導致整體株高變化。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，并穩定表達，說明高矮異株突變體可作為穩定的研究材料加以利用。地點×品種間互作在主莖高上個差異極顯著，說明環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一步探索株高與分蘗關系的新材料加以利用。

谷子是光溫反應敏感作物［15］，作物種間的遺傳多樣性是基因型、環境以及基因型與環境互作效應的綜合表現，光溫等環境因素對抽穗期、株高、分蘗有明顯的影響，隨著光溫環境條件的改變作物對抽穗期、株高、穗長、分蘗做出適當調整，從而實現對該生態區的適應［16-17］。分蘗與株高之間存在一定的關系，會影響整個植株的株型，也可以產生不定根導致植株的開花，最終使產量發生改變［18-19］，該高矮異株突變體分蘗數量穩定，成株單株間差異極顯著，不受環境影響，是研究株高、生育期、分蘗原理的優良材料。

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