谷子新品种陇谷23号选育及SSR指纹图谱

摘要：谷子作为我国北方地区的特色作物之一，多数育种方式仍采用常规育种结合少数分子辅助选择育种，构建指纹图谱是分子育种中组成部分，对于品种特征标识和真实性鉴定有着重要的意义。陇谷23号是豫谷1号×陇谷7号杂交后代经系统选育的优质、丰产谷子新品种。2020年参加全国区域试验西北春谷早熟区组的区域适应性联合鉴定试验，7个试点平均折合产量为5 446.0 kg/hm2，增产点率为57.14%。在2020年参加的甘肃省谷子生产试验中，8点（次）均表现增产，平均折合产量为4 537.5 kg/hm2，较对照品种豫谷18号增产2.08%～36.84%。籽粒含粗蛋白（干基）125.7 g/kg、粗脂肪（干基）38.2 g/kg、粗淀粉（干基）794.5 g/kg、赖氨酸（干基）1.8 g/kg、支链淀粉（占淀粉）784 g/kg。抗谷锈病、黑穗病，中抗谷瘟病、白发病和玉米螟，适宜在甘肃中东部、山西大同、陕西榆林、宁夏固原及内蒙古呼和浩特等西北春谷区种植。利用（豫谷1号×陇谷7号）F2、RIL群体构建的连锁图谱中的74对多态性SSR标记绘制了陇谷23号9条染色体的指纹图谱，其中49对SSR与豫谷1号基因型相同、25对SSR与陇谷7号基因型相同，表明陇谷23号携带更多豫谷1号基因组组分。

关键词：谷子；新品种；陇谷23号；选育；指纹图谱；SSR标记

中图分类号：S515 文献标志码：A 文章编号：2097-2172（2024）12-1097-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.12.004

Systematic Breeding and SSR Fingerprint of the New Foxtail

Millet Variety Longgu 23

LIU Tianpeng 1， HEJihong 1， DONG Kongjun 1， REN Ruiyu 1， ZHANG Lei 1， KANG Jiping 2，

GUO Dan 2， LI Yawei 1， YANG Tianyu 1

（1. Crop Research Institute， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 2. Tianshui Institute of Agricultural Sciences， Tianshui Gansu 741000， China; 3. Gansu Academy of Agricultural Sciences，

Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： Millet， as one of the characteristic crops in northern China， mostly utilizes conventional breeding methods combined with a few molecular-assisted selection techniques. Constructing a fingerprint map is a key component of molecular breeding， which is significant for variety identification and authenticity verification. Longgu 23， a new foxtail millet variety with high quality， and high yield， were bred through sexual hybridization between Yugu 1 and Longgu 7. In 2020， the average yield of Longgu 23 was 5 446.0 kg/ha in seven pilot areas of the joint national identification experiment for the early maturing area of northwest spring millet with a yield increase rate of 57.14%. During the millet production experiments in Gansu Province in 2020， it demonstrated yield increases at all 8 points with an average yield of 4 537.5 kg/ha， which was an increase of 2.08% to 36.84% compared to the control variety Yugu 18. The contents of crude protein（dry basis）， ether extract（dry basis）， crude starch（dry basis）， lysine（dry basis）， and amylopectin （accounting for starch） were 125.7 g/kg， 38.2 g/kg， 794.5 g/kg， 1.8 g/kg and 784 g/kg， respectively. It is resistant to grain rust and smut， moderately resistant to grain blast， white hair disease， and corn borer， and is suitable for planting in northwestern spring sowing areas such as central and eastern Gansu， Datong in Shanxi， Yulin in Shaanxi， Guyuan in Ningxia， and Hohhot in Inner Mongolia. In addition， 74 pairs of polymorphic SSR markers in the linkage map constructed by the F2 and RIL populations from Yugu 1 × Longgu 7 was used to map the 9 chromosomes of Longgu 23. Among them， 49 pairs of SSR genotypes came from Yugu 1 and 25 pairs of SSR genotypes were same to Longgu 7， indicating that Longgu 23 carries more components of the Yugu 1 genome. This fingerprint provides a molecular basis for the authenticity identification of Longgu 23.

Key words： Foxtail millet; New varity; Longu 23; Systematic Breeding; Fingerprint map; SSR marker

谷子是从野生祖先种狗尾草驯化而来的栽培种，在中国已超过11 500年的栽培历史［1 - 2 ］。现已发展成为解析株型结构进化、营养价值、C4光合作用及抗逆性的重要禾谷类模式作物之一［3 - 6 ］。谷子育种中，理想株型、优质、高光效及抗旱、抗病等抗逆性是谷子最主要的育种目标，特别是商品性好、食用品质优异且适应机械化收获的谷子新品种的选育，是目前谷子生产中急需要的品种类型。不同生态类型谷子品种间的杂交，产生染色体片段的交换、重组，可能出现聚合不同生态类型谷子有利等位基因的理想后代株系，提高了育成适应性广、营养品质优、抗逆强且产量高的谷子新品种的概率。陇谷23号是以华北平原区夏谷品种豫谷1号为母本、西北高原区春谷品种陇谷7号为父本经有性杂交，系统选育出的谷子新品种［7 ］，其熟性较晚，抗旱性强、抗倒伏，抗谷锈病和黑穗病、中抗谷瘟病、白发病和玉米螟。白谷黄米，米粒整齐度好，垩质少，糊化温度低，蒸煮食味品质较好，在第十四届优质食用粟米评选中被评为一级优质米，是一个丰产多抗的优良品种。

生物育种技术经历了原始驯化选育、常规育种，现已从分子育种逐渐向设计育种或智能化育种发展［8 ］。谷子作为我国北方地区的特色作物之一，规模化分子育种目前尚未见报道，多数育种方式仍采用常规育种结合少数分子辅助选择育种，这与谷子基因组学、分子生物学研究的深度密切相关。构建指纹图谱是分子育种中组成部分，对于品种特征标识和真实性鉴定有着重要的意义［9 - 10 ］。我们基于（豫谷1号×陇谷7号）F2、RIL群体已构建了SSR、SNP高密度遗传连锁图谱，并定位了17个谷子主要形态-农艺及产量相关性状QTL［11 - 12 ］，其中鉴定筛选出的两亲本间SSR多态性分子标记，适合建立陇谷23号SSR指纹图谱，为陇谷23号从分子水平区别于其他品种建立“分子身份证”。

1 亲本来源与选育经过

1.1 亲本来源

陇谷23号（原系号：YL2012南003-38）以豫谷1号为母本、陇谷7号为父本进行有性杂交，经过多年水旱穿梭选育和多点鉴定育成的丰产、抗病、优质谷子新品种。母本豫谷1号为河南省安阳农业科学院选育，该品种春播生育期115 d 左右。茎秆坚韧，抗倒伏，成穗率高，株高150～160 cm。谷穗圆筒型，穗下节间短，穗码紧。黄谷黄米，千粒重2.8 g左右，出米率80%以上。蒸煮及食味品质好，抗病性强。父本陇谷7号为甘肃省农业科学院作物研究所自主选育，该品种生育期100 d左右，极早熟品种，抗旱抗倒，抗黑穗病。耐水肥、耐密植。幼苗浅紫色，成株绿色。茎高85～98 cm，主茎可见节8.8～10.7节。主穗长14～18 cm，紧棒型，较细，小穗码排列紧密，刚毛短，棕色。单株平均穗重8.0 g，穗粒重6.5 g，单株秆重6.0 g，秕谷少，出谷率为78%，籽粒深黄色，小米黄色，千粒重2.8～3.2 g。

1.2 选育过程

2011年以豫谷1号为母本、陇谷7号为父本组配杂交，成熟期收获杂交穗，2012年种植杂交穗，依据表型特征选出F1真杂交单株（编号YL2012南003），2012年种植成行，选择出综合性状表现突出的F2优异单株（YL2012南003-38），2014继续选择F3优异单株，2015 — 2016年以农艺性状、丰产性、抗病性、抗旱性选择优异株系，2017 — 2018年以综合农艺性状结合产量、抗逆性进行品鉴、品比试验，2019 — 2020年以甘肃省多区域适应性进行全省多点试验，2020年进行了全省生产试验，并参加了全国区域试验西北春谷早熟区组的适应性联合鉴定试验评价其生产潜力、生态适应性（图1）。

2 产量表现

2.1 品鉴试验

2017年参加在甘肃省天水市甘谷县进行的水地品鉴试验中，陇谷23号折合产量3 330.67 kg/hm2，较对照品种陇谷3号增产13.38%，居21个参试品种（系）第1位。

2.2 品比试验

2018年参加在甘肃省天水市甘谷县进行的水地晚熟组品比试验中，陇谷23号折合产量4 529.16 kg/hm2，较对照品种豫谷18号增产17.84%，综合性状优良，植株较高，穗大粒多，粮草兼丰，居9个参试品种（系）第1位。

2.3 多点试验

2019 — 2020年参加在甘谷县、华池县、环县、灵台县、合水县、宁县等点进行的甘肃省谷子中晚熟品种多点试验，陇谷23号2 a 12点（次）平均折合产量4 346.92 kg/hm2，较对照品种豫谷18号增产17.07％，除华池县试点连续2 a减产外，其余5个试点均连续2 a增产，占参试点（次）的83.33%。其中2019年平均折合产量4 177.45 kg/hm2，较对照品种豫谷18号增产17.34％，居7个参试品种（系）第1位；2020年平均折合产量 4 516.38 kg/hm2，较对照品种豫谷18号增产16.83％，居7个参试品种（系）第2位（表1）。

2.4 生产试验及示范

2020年在灵台县、甘谷县、合水县、陇西县、环县、通渭县、华池县、宁县等8个试点进行生产试验，其中通渭县、陇西县采用地膜覆盖种植模式，其他试点均为露地条播种植模式。陇谷23号平均折合产量4 537.50 kg/hm2，较对照品种豫谷18号增产13.97%，8个试点均表现增产。其中通渭县、陇西县试点的陇谷23号平均折合产量据前2位，但增产幅度较小，这与地膜栽培方式密切相关；甘谷县试点陇谷23号较对照品种豫谷18号增幅最大，为36.84%，表现出较好的适应性和丰产性（表2）。

2.5 全国区域试验西北春谷早熟区组的区域适应性联合鉴定试验

2020年参加在甘肃白银、陕西榆林、山西大同、河北张家口、宁夏固原、内蒙古呼和浩特及赤峰等地进行的全国区域试验西北春谷早熟区组的区域适应性联合鉴定试验。陇谷23号平均折合产量为5 466.00 kg/hm2，较对照品种大同29号减产4.32%。7个试点中有4个增产，增产点率为57.1%，增产幅度为0.85%～15.26%（表3）。

3 特征特性

3.1 植物学特征

陇谷23号生育期138 d，株型下披，茎秆粗壮无分蘖，幼苗、成株均为绿色。圆筒型穗，穗码较紧，短刚毛，刚毛绿色。白谷黄米，米质粳性。该品种株高139.5 cm，茎粗1.16 cm，主茎可见节数14节。穗长23.2 cm，单穗重30.95 g，穗粒重24.97 g。单株草重43.97，出谷率80.7%，千粒重3.23 g。

3.2 品质

2020年经农业农村部谷物及制品质量监督检验测试中心（哈尔滨）检测，陇谷23号籽粒含粗蛋白（干基）125.7 g/kg、粗脂肪（干基）38.2 g/kg、粗淀粉（干基）794.5 g/kg、赖氨酸（干基）1.8 g/kg、支链淀粉（占淀粉）784 g/kg。

3.3 抗病性

2020年经甘肃省农业科学院植物保护研究所在甘肃省农业科学院会宁试验站进行田间自然感病调查陇谷23号，抗谷锈病（R，病情级别3级，反应型2级），中抗谷瘟病（MR，级别5级，穗码发病率11.4%）、白发病（MR，病株率为8.2%）。田间接种鉴定，对黑穗病表现为抗病（R，平均发病株率为4.4%），中抗玉米螟（MR，DI=0.41）。

4 陇谷23号SSR指纹图谱

依据（豫谷1号×陇615e93c9cd23a16315d4b0fdf9e298cf谷7号）F2、RIL群体构建连锁图谱中使用的74对多态性SSR标记（表4），参照Liu等的方法［13 ］，通过PCR扩增和聚丙烯酰胺凝胶电泳，获得陇谷23号相应位点对应的基因型，采用Mapchart构建了其SSR指纹图谱。图谱中覆盖染色体长度为373.1 Mb，覆盖率为率为88.2%，第4染色体（Chr.4）SSR标记数最少，仅包含4对，第5染色体（Chr.5）SSR标记数做多为13对，49对SSR基因型与豫谷1号相同，25对SSR基因型与陇谷7号相同（图2），表明陇谷23号遗传背景偏向于豫谷1号。

5 适宜种植区域

适宜在甘肃中东部地区、山西大同、陕西榆林、宁夏固原及内蒙古呼和浩特等西北春谷区种植。

6 栽培技术要点

6.1 适时播种， 合理密植

陇谷23号春播适宜播期为4月20日左右，陇东地区可推迟至5月上中旬播种。旱地种植留苗密度30.0万～45.0万株/hm2，高水肥条件地区可控制在52.5万～75.0万株/hm2，复种留苗密度45.0万～60.0万株/hm2。

6.2 施足底肥， 增施追肥

春播前施农家肥30 000～60 000 kg/hm2、尿素150～225 kg/hm2、磷酸二铵300～375 kg/hm2，适宜的氮磷比是1∶0.45～0.65。

6.3 加强田间管理

3叶期间苗，5叶期定苗、中耕培土，促进形成壮苗。及时防治病虫害，用5%辛硫磷乳剂3.75 kg/hm2或 50%辛硫磷可湿性粉剂37.5 kg/hm2进行土壤消毒，可有效防治地下害虫，保全苗壮苗。严防麻雀危害。

6.4 收获

收获方式同其他谷子品种相似［14 ］，不同生态区根据谷子籽粒的成熟度来决定收获时间。收获后及时晾晒，防止谷穗发芽和霉变。

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