航天誘變處理對(duì)高粱產(chǎn)量以及品質(zhì)的影響

楊偉 劉勇 王良群 白鴻燕 武擘 郝艷芳 張微

摘要：為了解航天誘變處理對(duì)高粱品種農(nóng)藝、品質(zhì)以及產(chǎn)量的影響，本試驗(yàn)選用高粱材料‘7A和‘R111搭實(shí)踐8號(hào)衛(wèi)星進(jìn)行誘變處理，田間篩選出‘H16A、‘H275A、不育系和SP系列恢復(fù)系。組配出高粱品種‘H16AXSP91和‘H275AXR111與地面對(duì)照種子‘晉雜18號(hào)同期播種在試驗(yàn)田內(nèi)，于成熟期測(cè)定高粱植株農(nóng)藝、品質(zhì)以及產(chǎn)量指標(biāo)。結(jié)果表明誘變處理能提高高粱的凈光合速率和葉綠素含量。與對(duì)照相比，處理1、處理2凈光合速率和氣孔導(dǎo)度分別增加了3.34%、2.86%（P<0.05）和11.72%、15.38%（P<0.05），蒸騰速率降低了6.37%、5.59%（P<0.05）。誘變處理能降低高粱的株高并提高產(chǎn)量。與對(duì)照相比，處理1、處理2株高分別降低了0.07%、0.04%（P<0.05），產(chǎn)量增加了1.73%、3.45%（P<0.05）。綜上所述：以‘H275AXR111對(duì)高粱產(chǎn)量以及品質(zhì)效果最為明顯。

關(guān)鍵詞：航天誘變育種；高粱；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S-3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 論文編號(hào)：cias15040012

0 引言

航天誘變育種是一項(xiàng)高科技育種新技術(shù)，中國(guó)已利用衛(wèi)星對(duì)水稻、玉米、小麥、谷子、棉花、青椒、番茄、黃瓜等50多種作物進(jìn)行了搭載試驗(yàn)。

航天誘變育種就是利用衛(wèi)星、飛船等返回式航天器，將植物種子、組織、器官或生命個(gè)體送到宇宙空間，在太空各種因素的誘導(dǎo)下，使植物材料發(fā)生基因突變，再經(jīng)過(guò)地面繁殖、栽培、鑒定試驗(yàn)，篩選出能夠穩(wěn)定遺傳的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆性強(qiáng)的新品種。航天育種技術(shù)在有效創(chuàng)造罕見(jiàn)的突變體基因資源和培育作物新品種方面已發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用，成為空間生命科學(xué)研究的重要組成部分，并突顯良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

空間誘變處理的小麥株高、穗長(zhǎng)、有效分蘗、有效小穗數(shù)和千粒重等農(nóng)藝性狀都表現(xiàn)出廣泛變異，而且正向變異較多。從廣泛的變異中可以選育出具有特殊性狀的優(yōu)異新種質(zhì)資源和新品種。航天誘變對(duì)農(nóng)作農(nóng)藝性狀的影響，需要進(jìn)一步深入的理論研究，以便航天誘變育種技術(shù)體系的完善和應(yīng)用。

高粱是全球農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中重要的作物，具有抗逆性強(qiáng)，光合效率高等顯著特性，是干旱、鹽堿和瘠薄等邊際農(nóng)田生長(zhǎng)的先鋒作物、相對(duì)高產(chǎn)作物。在國(guó)內(nèi)，高粱主要作為傳統(tǒng)釀造業(yè)的主要原料，隨著傳統(tǒng)釀造業(yè)和高粱配合飼料業(yè)的不斷發(fā)展，高粱種植面積呈逐步擴(kuò)大的趨勢(shì)。

山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所為探索高粱育種新途徑，創(chuàng)造高粱新種質(zhì)、豐富高粱種質(zhì)資源，從2002年開(kāi)始選用高粱品種資源進(jìn)行航天誘變處理，對(duì)高粱航天處理材料的后代觀察與篩選分析，本次試驗(yàn)選用高粱材料‘7A和‘R111搭實(shí)踐8號(hào)衛(wèi)星進(jìn)行誘變處理，田間篩選出‘H16A，‘H275A不育系和‘SP系列恢復(fù)系。組配出高粱品種‘H16AXSP91和‘H275AXR111與地面對(duì)照種子同期播種在試驗(yàn)田內(nèi)，于成熟期測(cè)定高粱植株相關(guān)農(nóng)藝、品質(zhì)指標(biāo)，以期研究航天技術(shù)對(duì)高粱產(chǎn)量以及品質(zhì)影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和田間管理

試驗(yàn)于2014年在山西省高粱研究所基地進(jìn)行。

供試高粱品種選用高粱材料‘7A和‘R111搭實(shí)踐8號(hào)衛(wèi)星進(jìn)行誘變處理，田間篩選組配的高粱品種‘H16AXSP91和‘H275AXR111與‘晉雜18號(hào)同期播種在試驗(yàn)田內(nèi)。播種時(shí)間為2014年5月1日。收獲時(shí)間為2014年10月2日。小區(qū)面積長(zhǎng)20 m，寬10 m，每個(gè)小區(qū)200 m²。播種前交足底水，配施硝酸磷復(fù)合肥。

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 產(chǎn)量測(cè)定收獲時(shí)隨機(jī)抽取10株正常生長(zhǎng)的植株考種，調(diào)查株高、穗長(zhǎng)、千粒重、穗粒重、穗粒數(shù)等，按小區(qū)取中間4行測(cè)產(chǎn)，然后統(tǒng)計(jì)平均數(shù)。

1.2.2 光合測(cè)定在自然光照下光照強(qiáng)度在1800～1900 μmol/（m²·s）采用便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)（cl-340型）測(cè)定高粱各品系的凈光合速率、蒸騰速率、葉片氣孔導(dǎo)度、胞間CO₂濃度。

選擇10株長(zhǎng)勢(shì)一致的植株記錄每片葉的測(cè)試數(shù)據(jù)，取平均值。

1.2.3 葉綠素測(cè)定葉綠素含量由QS-5p超便捷式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定，參考《植物生理實(shí)驗(yàn)技術(shù)》中相關(guān)的方法進(jìn)行。

1.2.4 籽粒品質(zhì)測(cè)定每個(gè)處理取3份籽粒樣品進(jìn)行測(cè)定，取均值。采用福斯華北京科貿(mào)有限公司生產(chǎn)的Grain-Analyzer儀。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel、DPS軟件統(tǒng)計(jì)分析，選用LSD進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)高梁光合指標(biāo)以及葉綠素含量的影響

作物光合速率的高低對(duì)有機(jī)物的合成和積累成正相關(guān)，對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育有重要影響。

從表1數(shù)據(jù)得出，誘變處理后的高粱品種具有提高高粱凈光合速率、葉綠素含量的作用，與對(duì)照相比，處理1、處理2凈光合速率和氣孔導(dǎo)度分別增加了3.34%、2.86%（P<0.05）和11.72%、15.38%（P<0.05），處理1、處理2蒸騰速率降低6.37%、5.59%（P<0.05）。說(shuō)明航天誘變處理組配的高粱品種有利于光合產(chǎn)物的累積，并且蒸騰作用較低，水分利用率較高。

2.2 對(duì)高粱產(chǎn)量影響分析

穗粒重是構(gòu)成產(chǎn)量的主要因素。誘變處理降低了高粱植株高度，從而增強(qiáng)了高粱的抗倒性，另外縮短了高粱生育期，提高高粱產(chǎn)量。高粱航天誘變處理篩選后代的主要植物學(xué)特征見(jiàn)表2。

從表2數(shù)據(jù)得出，誘變處理后的高粱品種具有降低高粱株高、提高產(chǎn)量的作用。與對(duì)照相比，處理1、處理

2 株高分別降低了0.07%、0.04%（P<0.05），處理1、處理

2 高粱產(chǎn)量比對(duì)照增加了1.73%、3.45%（P<0.05）。

2.3 對(duì)高粱品質(zhì)指標(biāo)的影響

由于高粱籽粒中蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪等主要品質(zhì)性狀的優(yōu)劣直接影響著高粱的用途。成熟后收獲，精選取樣，進(jìn)行淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪化驗(yàn)分析。不同誘變處理對(duì)高粱品質(zhì)影響分析見(jiàn)表3。誘變處理改善了高粱種子品質(zhì)，其中以H275AXR111處理效果最好。

3 結(jié)論與討論

（1）航天誘變技術(shù)進(jìn)行高粱育種篩選出有價(jià)值的特異種質(zhì)資源已成為農(nóng)作物育種的手段之一，該方法對(duì)于加快高粱育種步伐、提高育種質(zhì)量具有十分重要的意義。航天育種具有變異多，變幅大，穩(wěn)定快的特點(diǎn)，可以快速培育出高產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)，早熟，抗病力強(qiáng)的新品種。隨著航天育種深入研究，生物技術(shù)的不斷發(fā)展，這一新育種方法一定有著十分廣闊的發(fā)展空間。

（2）本試驗(yàn)結(jié)果表明誘變處理能提高高粱的凈光合速率、葉綠素含量。與對(duì)照相比，處理1、處理2凈光合速率和氣孔導(dǎo)度分別增加了3.34%、2.86%（P<0.05）和11.72%、15.38%（P<0.05）；蒸騰速率降低6.37%、5.59%（P<0.05）。誘變處理能降低高粱的株高并提高產(chǎn)量。與對(duì)照相比，處理1、處理2株高分別降低了0.07%、0.04%（P<0.05），產(chǎn)量比對(duì)照增加了1.73%、3.45%（P<0.05）。

（3）航天誘變技術(shù)可以提高抗倒伏能力，同時(shí)可以提高高粱產(chǎn)量；光合作用是作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)。航天誘變技術(shù)會(huì)加強(qiáng)作物的光合作用，其影響表現(xiàn)在光合色素含量、葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)、光合能量代謝以及PSⅡ活性、凈光合速率的變化。航天誘變高粱后代材料矮稈性狀變異規(guī)律基本穩(wěn)定、籽粒中單寧含量降低。

（4）航天誘變技術(shù)對(duì)高粱植株的影響效果機(jī)理不明晰，在今后的試驗(yàn)中，進(jìn)一步了解航天誘變技術(shù)對(duì)作物的影響機(jī)理。本試驗(yàn)大田示范面積還需要進(jìn)一步擴(kuò)大，以便更好的指導(dǎo)生產(chǎn)。