谷子耐低氮品种的筛选

梁兴萍，冯唯欣，秦鹏飞，刘元飞，张瑞杰

（山西农业大学农学院，山西太谷030801）

谷子耐低氮品种的筛选

梁兴萍，冯唯欣，秦鹏飞，刘元飞，张瑞杰

（山西农业大学农学院，山西太谷030801）

随着谷子新品种及杂交种的培育和推广以及栽培技术的提高，谷子产量有了大幅度上升，但氮肥用量也随之增加。氮肥的过量使用不仅会造成环境污染、增加农民投入，而且不利于谷子产品的“绿色”与“有机”。由于谷子耐贫瘠的特性，挖掘和利用谷子自身的潜力是提高养分利用率的理想途径。试验选取来自山西、陕西、甘肃等多个北方干旱、半干旱地区的70个谷子品种，在低氮胁迫下，对其苗期进行形态指标与生理指标记录、测试并比较。结果筛选出8个耐低氮品种，这可为谷子耐低氮胁迫的机制研究提供基础材料，为氮高效利用新品种的培育提供理论基础。

谷子；耐低氮；品种；筛选

谷子即“粟”，在我国的栽培已有超过7 000 a的历史[1]。谷子是我国干旱、半干旱地区主要的粮食作物，具有较强的抗旱性，耐贫瘠性，是比较稳产的杂粮作物[2-3]。近年来，随着人们对小米营养价值的再认识，谷子产业的市场份额逐渐增加，发展前景良好；但谷子产业发展的同时，也存在一些制约其发展的因素，如栽培管理粗放[4]、肥料使用不合理等。随着全球人口数量的增加，对粮食的需求日益增加，肥料尤其是氮肥的使用量也不断增加[5-6]，而挖掘和利用谷子自身的潜力是提高养分利用率的理想途径。目前，影响谷子耐低氮基因的研究还未见报道。

本试验选用谷子品种晋谷21进行最适氮浓度的筛选，确定低氮胁迫的氮浓度为1/8 N后，选取来自山西、陕西、甘肃等多个北方干旱、半干旱地区的70个谷子品种，在低氮胁迫下，对其苗期的株高与叶绿素含量进行测定与比较，以筛选耐低氮品种，为谷子耐低氮胁迫的机制研究提供基础材料。

1 材料和方法

1.1 供试材料

预试验的谷子品种为晋谷21。供试材料为来自黑龙江、辽宁、内蒙古、甘肃、山西、河北、宁夏、陕西8个省份的70个品种（表1）。

表1 试验品种

1.2 试验设计

最适氮浓度筛选：选直径10 cm、高15 cm的塑料盆，分别装入等量去离子水洗净的蛭石。选取均匀、饱满、无病虫害的晋谷21种子，每盆种约20粒。设置6个N梯度，即0，1，1/2，1/4，1/8，1/16，一次性加入不同N梯度的霍格兰营养液，每组处理4次重复，在人工气候箱中培养35 d后，进行观察分析。

试验：通过对预试验35 d后材料的分析比较，试验选用1/8 N浓度作为低氮胁迫的营养液浓度，每个品种设置对照组1 N（CK）与低氮处理组，每个处理组播种2盆，每盆20粒，一次性加入1/8 N浓度的营养液，后加蒸馏水，在温室中培养40 d后，测定株高与叶绿素含量。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 株高的测定试验材料培养40 d后，分别随机选取各品种的CK与低氮处理组的6组材料，用标准刻度尺测量，后用Excel 2007分析比较。

1.3.2 叶绿素含量的测定选取各品种的CK与低氮处理组的6组材料，对6组材料叶片的中部、尖端、基部进行检测，结果取其平均值。

2 结果与分析

本试验材料品种资源来源广，包含改良品种。对70个品种在CK处理下和低氮胁迫下的株高与叶绿素的含量进行比较分析（表2，3），筛选出差异不显著的8个品种。

表2 不同N素处理各品种株高cm

续表2

表3 不同N处理各品种叶绿素含量

2.1 筛选品种株高比较

由图1可知，1（刀把齐）与2（锦谷5号）的株高在低氮胁迫下比CK组高，可能是由于低氮胁迫激发了其自身潜能；16（青软谷）的株高在8个品种中最高，在70个品种中也在前列，具有一定优势。

2.2 筛选品种叶绿素含量的比较

由图2可知，46（禾谷子）的叶绿素含量与CK间差异最小（相差0.82），16（青软谷）低氮处理下叶绿素含量与CK差异最大（相差4.54），1（刀把齐）的叶绿素含量在低氮与CK处理下均较高，2（锦谷5号）与3（碱谷）低氮处理下叶绿素含量与对照间差异相近（分别相差3.38和3.34）。

2.3 筛选品种地区来源

由表4可知，筛选出的8个品种中有3个品种来自内蒙古（碱谷、二黑蛇腰、饿死牛谷），有2个品种来自山西（青软谷、禾谷子），可能是由于这2个地区土地较为贫瘠，谷子产业发展较好。

表4 筛选的8个品种的名称与产地

3 结论与讨论

本试验采用温室蛭石培养法，在培养过程中严格控制氮素营养，对来自我国北方干旱、半干旱地区的70个品种进行筛选，结果筛选出在低氮胁迫下生理形态特征都表现出一定优势的8个品种。

氮磷钾是作物生长发育的必需元素[7]。已有研究表明，在逆境下作物能够感应外界胁迫，为了增强在胁迫条件下的生存机会，通过自身调节系统使之在生理和形态上发生适应反应，且各品种之间，在对氮、磷、钾等营养元素的吸收和利用效率上表现有明显的遗传多样性[8-11]。近年来，研究发现，氮磷钾肥对谷子的产量影响大小为氮＞钾＞磷[12]。随着生活水平的提高，人们越来越重视粮食生产与农产品的质量，但大量的氮肥使用，不仅造成环境污染，同时也不利于谷子产品的“绿色”与“有机”。由于谷子耐贫瘠的特性，其被认为是应对未来水资源短缺的战略贮备作物[13]。

近年来，经科研工作者的不断努力，在玉米、水稻等作物的耐低氮研究方面取得了一些进展，其主要集中在对现有种质资源的耐低氮和氮高效利用的筛选上。徐福荣等[14]在田间自然缺氮条件下以水稻植株叶绿素计SPAR值作为耐低氮能力评价指标，进而筛选出耐低氮基因型种质。在谷子耐低氮研究方面，时丽冉等[15]研究不同品种谷子抗低氮胁迫能力，综合评价结果认为，冀谷31、龙谷31对低氮胁迫的适应性最强，属耐低氮基因型，对于不同地区选择耐低氮的谷子品种具有一定的指导意义。

本试验所取的70个品种分布在我国北方地区，筛选的8个品种中，其中3个来自内蒙古，2个来自山西，这2个地区土较为贫瘠，其品种具有耐贫瘠的优势。其中，品种1（刀把齐）与品种2（锦谷5号）的株高在低氮胁迫下比CK组高，叶绿素含量差异也较小，这可能是由于低氮胁迫激发了其自身潜能。这一结果对不同地区选择耐低氮的谷子品种具有一定的指导意义。

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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

山西省普通高等学校大学生创新创业训练项目（2014088）；山西农业大学大学生科技创新项目（12-10）

梁兴萍（1994-），女，山西大同人，在校学生，研究方向：种子科学与工程。