衡谷12号高矮异株突变体稳定性鉴定

李成璞 王冰嵩 季志强 陈雅慧 王奂仑 李明哲 任冬雪 许利平 张扬 孙东

摘要衡谷12号是河北省农林科学院旱作农业研究所培育的矮秆、极早熟、分蘖性强的谷子新品种。2019年从衡谷12号繁种田获得高矮异株突变体，对该材料进行两年一点、一年两点和错期播种，为鉴定该突变体的稳定性以及深入研究株高、分蘖、抽穗期提供可靠试验材料。结果表明，衡谷12号高矮异株突变体具有稳定遗传特性，农艺性状表型不受时间、地点、播种期的影响，可作为稳定遗传材料使用。

关键词谷子；衡谷12号；高矮异株突变体；稳定性

中图分类号S 515文献标识码A

文章编号0517-6611（2023）24-0027-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.24.006

开放科学（资源服务）标识码（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

谷子又称“粟”，是我国北方种植较广泛的旱地粮食作物。谷子具有单穗粒多、基因组小、抗逆性强等特点，逐步成为新的模式植物［1］。矮秆突变体可为改善作物株型、培育优质高产新品种提供便利。 20纪中叶，水稻、小麦的大幅增产归功于植株矮化［2］，分蘖是与产量直接相关的重要农艺性状［3］，谷子分蘖有利于降低植株高度，提高抗倒性，还可以依靠分蘖成穗，增大群体实现高产、精播、免间苗，节省工本［4］。

衡谷12号是河北省农林科学院旱作农业研究所培育的具有矮秆、成穗率高、分蘖性强、早熟等症状的谷子矮秆突变体新品种，谷子的抗病性、抗倒性、抗逆性等方面均有所提高［5］。这对于降低谷子株高、缩短生育期、增加成株分蘖都有着非常高的利用价值。

2019年获得衡谷12号的高矮异株突变体，对于研究株高、分蘖、生育期变化有很大的利用价值，多数谷子品种都是高株材料产生矮株分蘖，且不能正常成熟，该突变则是矮株分蘖突变为高矮异株体，并能够分别成熟，是研究株高、生育期、分蘖变化的优质材料。因此，对突变的高矮异株进行不同时间、地点的田间稳定性鉴定，对后期进行DNA水平上的研究工作具有很大意义。鉴于此，笔者于2019年从衡谷12号繁种田获得高矮异株突變体，对该材料进行两年一点、一年两点和错期播种，为鉴定该突变体的稳定性以及深入研究株高、分蘖、抽穗期提供可靠试验材料。

1材料与方法

1.1试验地概况试验地分别设在承德市农林科学院科创基地和河北省农林科学院旱作农业研究所试验基地。承德市农林科学院科创基地试验田，位于隆化县中关镇（117°54′E，40°46′N），前茬为玉米，地势平坦，地力均匀，肥力水平中等，土质为砂壤土。河北省农林科学院旱作农业研究所试验基地，位于衡水市深州市护驾迟镇（3 115°71′E，7°89′N）。前茬为小麦，地势平坦，地力均匀，肥力水平中等，土质为砂壤土。

1.2试验材料衡谷12号由河北省农林科学院旱作农业研究所提供，2013年通过河北省鉴定，2018年完成国家品种登记。

衡谷12号高矮异株突变体，由承德市农林科学院提供。该材料发现于2019年衡谷12号繁种田中，植株田间表现为生长初期与衡谷12号完全相同，到拔节-孕穗期，伴随分蘖产生。与衡谷12号分蘖株不同，该分蘖为高矮各1株。矮株同衡谷12号主穗表现相同，分蘖高株则表现为主茎变粗，茎节伸长，节数增加，叶片增长增宽，穗部伸长增大，生育期延长。对突变矮株单穗、突变高株单穗分别进行留种。

1.3试验设计

1.3.1两年一地承德地区田间表型鉴定。  2020—2021年每个材料采取顺序排列，4行区，行长5.0 m，行距0.4 m，2次重复。根据《谷子种质资源描述规范和数据标准》，对整体田间表现、出苗期、抽穗期、成熟期、生育期、苗色、叶鞘色、穗型、粒色、米色、主茎高、穗长、穗粗、单穗重、单穗粒重、千粒重等田间农艺性状进行调查。

1.3.2承德地区错期播种田间表型鉴定。  2022年在承德试验地进行错期播种，播种时间为5月中旬（一期）、6月中旬（二期）试验采用顺序排列，2次重复，4行区，行长5.0 m，行距0.4 m，小区面积8 m2，以衡谷12原种为对照。根据《谷子种质资源描述规范和数据标准》，对整体田间表现、出苗期、抽穗期、成熟期、生育期、主茎高、穗长田间农艺性状进行调查。

1.3.3一年两地田间表型鉴定。2022年分别在承德、衡水设定试验点，根据春播区和夏播区不同气候特点，分别于5月中旬和小麦收获后播种，试验采用顺序排列，2次重复，4行区，行长5.0 m，行距0.4 m，小区面积8 m2，两地均以衡谷12原种为对照。根据《谷子种质资源描述规范和数据标准》，对整体田间表现、出苗期、抽穗期、成熟期、生育期、主茎高、穗长田间农艺性状进行调查。

1.4数据处理采用Excel 2010和SPSS软件对试验数据进行统计分析。

2结果与分析

2.1两年一地承德地区鉴定结果

衡谷12号高矮异株突变体两年田间表型见表1。由表1可知，幼苗绿色，叶鞘色绿，纺锤穗，粒色黄，米色浅黄或黄。突变矮株材料生育期平均55.5 d，主茎高平均53.80 cm，穗长平均10.05 cm，穗粗平均20.46 mm，单穗重平均4.21 g，穗粒重平均3.42 g，千粒重2.40 g。突变高株材料生育期平均110.5 d，主茎高平均148.35 cm，穗长平均25.80 cm，穗粗平均29.93 mm，单穗重平均42.20 g，穗粒重平均38.67 g，千粒重3.11 g。

对2年农艺性状出苗期、抽穗期、成熟期、生育期、苗色、叶鞘色、穗型、米色进行对比，结果显示田间表现差异不大。对主茎高、穗长、穗粗、单穗粒重、穗粒重、千粒重进行方差

分析（表2），发现各农艺性状间差异不显著，说明该异株突变体在同一地区不同年份间的田间农艺性状表现具有稳定性。

2.2承德地区错期播种鉴定结果

承德地区错期播种结果见表3。由表3可知，一期播种后，衡谷12号高矮异株突变体中，矮株的生育期和对照相同，与2021年生育期相近，高株生育期与2021年相近。二期播种后，衡谷12号高矮异株突变体矮株和对照的生育期均缩短，由一期的55 d缩短为二期的37 d，矮株主茎高增加了0.2 cm，穗长缩短0.5 cm。衡谷12号异株突变体高株生育期由119 d缩短为91 d，主茎高缩短4.6 cm，穗长缩短2.3 cm。整体植株形态没有变化，说明错期播种可以缩短植株生长发育，对于突变植株的整体形态和生育期没有明显影响。以播种期为影响因子对株高、穗长进行单因素方差分析，结果表明错期播种对对照和突变材料的影响差异不显著（表4）。

2.3一年两地田间表型鉴定结果

一年两地不同播种区异地表型鉴定结果显示，春播区和夏播区同期播种的对照、矮株突变体间生育期变化不大，均为50 d以上，对照分蘖数在2.7～3.0个、高矮异株突变稳定在2个。株高、穗长夏播区较春播区有所增加，矮株突变体较对照表型变化不大，高株突变体夏播区较春播区株高变化加大，穗长变化较小（表3）。

对株高、穗长进行一般线性分析（表5），不同播种期对主茎高、穗长影响差异不显著；不同地点对主茎高影响差异极显著，穗长影响不显著；不同品种之间对主茎高、穗长影响均差异极显著。地点×品种间互作对主茎高影响差异极显著，对穗长影响差异不显著。

3结论与讨论

承德地区两年的田间鉴定表明，衡谷12号高矮异株突变体抽穗期、生育期、田间农艺性状表型差异不大，说明同一地点的环境影响对突变体的表型影响不大，该突变体稳定。

承德地区错期播种对主茎高和穗长影响不显著，分蘖数没有变化，说明错期播种不能影响突变体的稳定性。生育期、主茎高、穗长的变化受播种期影响变化较大，可能是受到光照、积温影响引起的，该结果与郝洪波等［6-7］的研究结果相同。

一年两地不同播种区之间主茎高变化差异较大，穗长差异不显著，分蘖数变化不明显，说明不同播种区间的气候变化对主茎高影响较大，出现该结果可能与今年河北南涝北旱的降水情况有关，曹丹等［8-10］的研究中有提到降水多少会影响植株拔节伸长，导致整体株高变化。不同品种间主茎高、穗长差异极显著说明对照品种与高矮异株突变体间主茎高、穗长、生育期、分蘖间存在明显差异，并稳定表达，说明高矮异株突变体可作为稳定的研究材料加以利用。地点×品种间互作在主茎高上个差异极显著，说明环境对不同品种的主茎高有显著的影响作用。王晓宇等［11-14］在分子水平上对影响株高的基因进行了研究，表明在1、2、7、9号染色体上存在控制株高的基因，7染色体上存在控制分蘖的基因，该高矮异株突变体可作为进一步探索株高与分蘖关系的新材料加以利用。

谷子是光温反应敏感作物［15］，作物种间的遗传多样性是基因型、环境以及基因型与环境互作效应的综合表现，光温等环境因素对抽穗期、株高、分蘖有明显的影响，随着光温环境条件的改变作物对抽穗期、株高、穗长、分蘖做出适当调整，从而实现对该生態区的适应［16-17］。分蘖与株高之间存在一定的关系，会影响整个植株的株型，也可以产生不定根导致植株的开花，最终使产量发生改变［18-19］，该高矮异株突变体分蘖数量稳定，成株单株间差异极显著，不受环境影响，是研究株高、生育期、分蘖原理的优良材料。

參考文献

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