微冻对蚕豆籽粒保鲜效果及成熟衰老的影响

探究微冻技术对新鲜蚕豆籽粒的保鲜效果。通过测定蚕豆籽粒的冰点,确定3个微冻温度,以冷藏(4℃)为对照组,分析不同微冻温度(-2、-3、-4℃)贮藏对蚕豆籽粒感官品质、叶绿素含量、色差值等品质指标的影响,再通过多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、苯丙氨酸解氨酶(phenylalamine ammonia lyase,PAL)活性、总酚含量、可溶性蛋白含量及细胞组织结构等研究微冻贮藏对蚕豆籽粒成熟衰老的影响。结果表明,4℃冷藏条件下蚕豆籽粒保鲜期为7 d,3个微冻温度贮藏均能显著提高样品的感官品质,其中-3℃使蚕豆籽粒保鲜期达35 d,能显著减缓叶绿素含量的降低和质量损失率、色差值的升高,能较好地维持蚕豆籽粒的硬度,采用主成分分析也得出-3℃为最佳微冻温度。-3℃微冻贮藏能减缓PPO、PAL活性升高,维持较高的POD活性,延缓蚕豆籽粒中淀粉和可溶性蛋白的生成、总酚的积累及变化速率,还能维持细胞组织结构、形态的相对稳定,减缓蚕豆籽粒的成熟衰老。

不同大麦品种籽粒营养成分分析

为发掘更多高营养成分大麦品种和优质亲本,以526份国内外大麦品种为材料,鉴定了其皮裸性、棱型、籽粒颜色等性状,使用近红外光谱法和分光光度法测定其籽粒β-葡聚糖、蛋白质、淀粉、直链淀粉、总黄酮、生物碱、γ-氨基丁酸和抗性淀粉8种营养成分含量。结果表明,基因型对大麦籽粒营养成分含量影响显著(P<0.05)。二棱皮大麦的β-葡聚糖含量显著高于六棱裸麦;二棱黄色大麦蛋白质含量显著高于六棱非黄色大麦,淀粉含量显著低于六棱黄色大麦;裸大麦直链淀粉含量显著高于皮大麦,六棱非黄色裸大麦γ-氨基丁酸、总黄酮含量显著高于二棱黄色皮大麦;六棱非黄色皮大麦生物碱含量显著高于二棱黄色裸大麦;非黄色裸大麦抗性淀粉含量显著高于黄色皮麦。526份大麦品种被聚类为5个类群。8个营养成分最高大麦品种分别为CBSS05Y00293S(高β-葡聚糖)、福贡白青稞(高蛋白质)、云啤21号(高淀粉)、云啤10号(高直链淀粉)、宽颖大麦(高γ-氨基丁酸)、冬青17号(高总黄酮)、碧江大麦-1(高生物碱)和景东米大麦(高抗性淀粉)。

施氮量对不同夏玉米品种籽粒灌浆特性、产量和品质的影响

以脱水速率不同的2个夏玉米品种迪卡517(DK 517,脱水速率较快)和郑单1002(ZD 1002,脱水速率较慢)为材料,研究施氮量[0 kg/hm^(2)(N0)、180 kg/hm^(2)(N1)、300 kg/hm^(2)(N2)]对夏玉米籽粒灌浆特性、脱水速率、产量和品质的影响,以期为黄淮海夏玉米优质高效生产提供理论依据。结果表明,随着施氮量的增加,DK 517和ZD 1002籽粒干质量总体上均逐渐增加,行粒数和产量先增加后降低,籽粒粗蛋白含量增加,粗淀粉含量降低。N1处理总体上籽粒灌浆速率最大时的生长量和最大灌浆速率最高,活跃灌浆期最长,行粒数最多,进而产量最高,分别为9694.60 kg/hm^(2)和11204.56 kg/hm^(2),且籽粒粗蛋白含量较高。不同施氮量处理对不同脱水类型夏玉米品种籽粒灌浆特性影响不同。授粉后15~24 d,不同处理夏玉米籽粒含水量之间差异显著,授粉后58 d,DK 517籽粒含水量表现为N2>N1>N0,ZD 1002籽粒含水量表现为N1>N0>N2。授粉后49~58 d,N0处理籽粒脱水速率最高。与ZD 1002相比,DK 517籽粒灌浆速率最大时的生长量和最大灌浆速率较高,到达最大灌浆速率的时间较早,活跃灌浆期较短,籽粒含水量较低,灌浆前期籽粒脱水速率较低,中后期较高,行粒数、百粒质量和产量较低,籽粒粗脂肪含量较低,粗蛋白和粗淀粉含量较高。籽粒脱水速率与穗粗、秃尖长呈显著或极显著负相关,与穗长和粗淀粉含量呈显著或极显著正相关。综上,施氮180 kg/hm^(2)可促进夏玉米籽粒灌浆,提高产量和籽粒粗蛋白含量。

不同玉米品种籽粒灌浆与脱水特性的差异性研究

黄淮海区域夏玉米收获期籽粒含水率高、粒收质量差等问题突出,成为制约该区域玉米全程机械化发展的瓶颈。本研究对不同夏玉米品种籽粒灌浆与脱水特性差异进行分析,以期为黄淮海夏玉米籽粒机收品种筛选与推广提供理论依据。试验以粒收品种迪卡517(DK517)、京农科728(JNK728)和穗收品种郑单958(ZD958)为材料,分析其籽粒灌浆进程参数、脱水参数及产量等指标。结果表明,籽粒灌浆期JNK728的百粒重均高于DK517、ZD958,生理成熟期的百粒重较其分别增加31.79%、 22.33%。与ZD958相比,DK517、JNK728籽粒灌浆起始势(R_(0))两年平均值分别增加89.71%、69.12%,灌浆活跃期(P)两年平均分别增加21.62%、21.83%;DK517的籽粒含水量始终低于JNK728、ZD958,生理成熟期的籽粒含水量比同时期JNK728、ZD958分别减少33.12%、25.69%;DK517籽粒总脱水速率、生理成熟后平均脱水速率两年平均分别比JNK728、ZD958高5.62%、7.15%和60.74%、47.49%。相关性分析结果表明,生理成熟后平均脱水速率与籽粒总脱水速率极显著或显著正相关。2020年,DK517产量最高(10 275 kg/hm^(2)),比ZD958、JNK728分别显著增加14.17%、23.38%,2021年JNK728、DK517分别比ZD958显著增产22.53%、10.96%。两年平均产量表现为DK517> JNK728> ZD958。可见,粒收品种DK517和JNK728具有较长灌浆活跃期和较高灌浆起始势以及较高籽粒总脱水速率等特征,并且,DK517表现为生理成熟前、成熟后平均脱水速率均较高,而JNK728的快速脱水优势主要表现在生理成熟前。

不同滴灌定额对玉米花后叶片光合性状及籽粒生长发育的影响

为探讨玉米应对不同滴灌定额的生理响应机制,在控制条件下开展2 a池栽试验,以2个具有耐旱性差异的玉米品种为材料,设置CK1(耐旱型品种、500 mm)、T1(耐旱型品种、350 mm)、T2(耐旱型品种、200 mm)、CK2(干旱敏感型品种、500 mm)、T3(干旱敏感型品种、350 mm)和T4(干旱敏感型品种、200 mm)6个处理,分析玉米叶片光合、叶绿素荧光、光合响应特性及籽粒灌浆特性、籽粒中激素含量、淀粉合成酶活性、产量的变化。结果显示,随滴灌定额减少玉米R3期叶片净光合速率(Pn)等4项光合参数、光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)等4项叶绿素荧光参数均呈下降趋势,气孔限制百分率(Ls)和非光化学猝灭系数(NPQ)呈增加趋势。玉米叶片表观量子效率(AQE)等10项光合响应相关参数均随滴灌定额减少而下降,CK1、T1与CK2处理光补偿点(LCP)与光饱和点(LSP)、CO_(2)补偿点(CCP)与CO_(2)饱和点(CSP)间差值范围较其他处理大。籽粒灌浆速率在开花后25 d达到峰值,T2和T4处理较CK1和CK2处理显著下降。随滴灌定额减少籽粒中细胞分裂素(CTK)、生长素(IAA)含量下降,脱落酸(ABA)含量增加。T2和T4处理籽粒中酸性蔗糖转化酶、蔗糖合酶、淀粉合成酶与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性均较CK1和CK2处理显著下降。玉米产量随滴灌定额减少而显著下降,T1处理较CK1处理仅下降3.45%~4.51%。T1处理与CK1和CK2处理在上述指标间均无显著差异。采用T1处理的玉米叶片仍能维持光合性能和光系统Ⅱ结构,增强叶片对光与CO_(2)适应能力,玉米籽粒相关激素含量和淀粉合成相关酶活性增加,有效调控了籽粒生长发育及灌浆进程,玉米产量及其构成因素均表现较佳。

玉米籽粒功能标记研究进展

功能标记是依据功能基因序列的多态性开发的一种准确、高效的分子标记,不同等位变异基因与表型直接相关。籽粒性状是由互相关联多基因调控的较复杂的重要性状之一,也是生化生理一系列过程的最终表现,已成为育种者在品种选育过程中的研究热点。对国内外玉米籽粒性状的分子标记、QTL定位、候选基因克隆、全基因组关联分析、转基因技术等应用的相关研究进行了综述,探讨了籽粒功能标记存在的问题,旨在为玉米籽粒分子生物学及现代生物技术在玉米育种中的应用提供参考。

大豆地方种质资源鲜籽粒可溶性糖含量的全基因组关联分析

【目的】可溶性糖含量是鲜食大豆重要的品质性状之一,研究大豆鲜籽粒可溶性糖含量的遗传变异,深入解析可溶性糖含量的遗传机制,为鲜食大豆种质创新及品质育种提供依据。【方法】利用来自东北大豆生态区、北方大豆生态区、黄淮海大豆生态区和南方大豆生态区的133份大豆地方种质,在2021年连江春季、福清春季和秋季3个环境下对鲜籽粒可溶性糖含量进行表型测定,结合82187个高质量SNP标记,基于混合线性模型MLM(Q+K)对可溶性糖含量进行全基因组关联分析,挖掘可溶性糖含量显著相关的SNP位点,并以显著SNP位点为中心,两端各扩展119.07 kb连锁不平衡衰减距离为候选区间,根据候选区间内基因的注释和组织表达信息预测候选基因。【结果】3个环境下,鲜籽粒可溶性糖含量的变异范围为3.37—33.84 mg·g^(-1),遗传变异系数为24.59%—32.69%,可溶性糖含量遗传率为68.14%。通过全基因组关联分析,连江春季、福清春季和秋季3个环境下分别检测到与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP有6、8和22个,表型变异解释率为12.43%—29.27%,以表型变异解释率较高的9个显著SNP位点所在的候选区间进行搜索,共获得86个基因,结合基因注释和组织表达信息,进一步筛选到9个候选基因,主要涉及转录因子、糖蛋白家族和糖类合成转运等生物学过程。其中,Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300在大豆种子及荚中表达水平较高,可作为大豆鲜籽粒可溶性糖的最具潜力候选基因。【结论】通过全基因组关联分析,检测到36个与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP,进一步筛选出9个候选基因可能参与大豆鲜籽粒可溶性糖含量的调控,其中,Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300可作为调控大豆鲜籽粒可溶性糖含量的关键目标基因。

基于LSTM算法的玉米籽粒储藏温度预测

为减少储粮损失和虫霉等的发生,该文利用自制试验仓及检测系统检测储藏玉米籽粒不同位置的粮温,分析粮堆温度变化及整个粮堆热量的传递过程。试验结果表明,仓外环境温度对粮温影响较大,仓内粮食温度变化与仓外环境温度变化相比较为滞后,粮堆第一层2号位置温度在检测周期中一直处于较低状态,温度最高位置出现在第四层12号位置。基于粮堆温度变化分析,该文开展了基于长短时记忆网络(LSTM)算法的玉米籽粒储藏粮温预测研究。结果表明:(1)对比预测值与试验值可知,粮堆第一、二、三、四层测试集的粮温准确率分别为0.62、0.89、0.83、0.79;(2)位于粮堆第二层和第三层的预测结果精度较高,试验仓粮堆底层和顶层温度易受环境温度影响,粮堆热量交换速度快,温度变化迅速,导致第一层和第四层预测结果精度偏低。该研究可为粮食储藏温度预测研究提供新思路。

不同施氮量下黑土地春玉米籽粒淀粉积累动态及产量形成差异

【目的】明确适宜施氮量条件下黑土地春玉米籽粒淀粉积累动态和产量形成的生理机制,以期为春玉米高产高效栽培技术提供理论依据。【方法】田间试验于2022和2023年2个春玉米生长季,在吉林省公主岭市吉林省农业科学院试验田开展,设置5个施氮量处理:全生育期不施氮(N0)、90 kg·hm^(-2)(N90)、135 kg·hm^(-2)(N135)、180 kg·hm^(-2)(N180)和225 kg·hm^(-2)(N225),通过测定春玉米穗位叶蔗糖含量和蔗糖代谢关键酶活性探究不同施氮量条件下穗位叶蔗糖合成能力和籽粒淀粉合成能力;通过Logistic方程拟合春玉米籽粒总淀粉及其组分积累特性,明确施氮量对春玉米籽粒淀粉积累动态及产量形成的影响。【结果】(1)春玉米产量随施氮量增加先升高后降低,N0、N90、N135、N180、N225处理两年平均产量分别为8 992.90、11 199.47、12 126.78、14 049.42、13 213.21 kg·hm^(-2),以施氮量为180 kg·hm^(-2)的N180处理最高。(2)N180处理开花后0、12、24、36、48 d穗位叶蔗糖含量、蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性均显著高于N0、N90、N135处理,与N225处理无显著差异。开花后24、36、48 d,N180处理籽粒可溶性淀粉酶(SSS)活性最高,较N0、N90、N135、N225处理两年平均分别提高62.43%、31.33%、14.85%、7.80%。(3)Logistic方程解析表明,各处理籽粒总淀粉、支链、直链淀粉积累速率和活跃积累期随施氮量的增加先升高后降低,均以N180处理最优。与N0、N90、N135、N225处理相比,N180处理两年平均总淀粉积累速率和积累活跃期分别高43.35%、23.16%、13.22%、5.92%和7.30%、3.84%、4.11%、3.83%,两年平均籽粒淀粉积累速率达到最大时籽粒淀粉积累量为12.90 g,各处理成熟期总淀粉积累量分别为6 725.60、8 510.17、9 150.62、10 387.35、9 604.04 kg·hm^(-2)。(4)相关分析结果表明,春玉米产量与灌浆期穗位叶蔗糖含量、蔗糖合成酶活性、磷酸蔗糖合成酶活性、籽粒可溶性淀粉合成酶活性、籽粒总淀粉积累量、支链淀粉积累量、直链淀粉积累量呈显著正相关;穗位叶蔗糖含量、蔗糖合成酶活性、磷酸蔗糖合成酶活性、籽粒可溶性淀粉合成酶活性与籽粒淀粉及其组分积累量亦呈显著正相关。【结论】施氮量为180 kg·hm^(-2)处理下春玉米灌浆期穗位叶蔗糖代谢关键酶和籽粒可溶性淀粉合成酶活性最高,灌浆期籽粒淀粉积累速率最大,淀粉活跃积累期最长,籽粒产量和淀粉积累量最高,为本试验条件下的最优处理。

不同产量水平麦田植株氮素转运和籽粒氮素积累的差异

【目的】提高开花后营养器官氮素转运量和开花后氮素积累量,改善籽粒氮素积累特性,有利于提高小麦氮素积累量和产量。为明确不同产量水平麦田植株氮素利用效率差异形成的生理机制,缩小产量差和提高氮素利用率,实现小麦高产高效生产提供理论依据。【方法】于2020—2022年连续两年在山东省小孟镇史王村进行大田试验,以烟农1212为种植材料,选择常年冬小麦产量水平在10500 kg·hm^(-2)(S)、9000 kg·hm^(-2)(H)和7500 kg·hm^(-2)(M)左右的3个产量水平麦田,比较分析不同产量水平麦田植株氮素积累与转运、籽粒氮素积累特征和籽粒产量的差异。【结果】相较于H和M麦田,S麦田显著提高了单位面积穗数和千粒重,籽粒产量比H、M麦田分别高19.64%—27.91%、51.68%—80.87%,从而获得了最高的氮素吸收效率、氮肥偏生产力和氮素收获指数;S麦田开花期营养器官氮素积累量较H、M麦田分别提高14.22—42.11、53.74—103.16 kg·hm^(-2),成熟期营养器官氮素积累量表现为S、H>M;与H和M麦田相比,S麦田显著提高了开花前营养器官氮素的转运量和开花后氮素积累量,提高了开花后营养器官氮素积累量对籽粒的贡献率,从而获得最高的成熟期籽粒氮素积累量;S麦田显著提高了开花后旗叶游离氨基酸和可溶性蛋白含量,促进了氮素的源库间转运;Logistic方程拟合可知,S麦田显著提高了籽粒氮素最大积累速率和平均积累速率,延长籽粒氮素积累持续时间,是其获得最高籽粒氮素积累量的主要原因。【结论】S麦田适宜的土壤环境显著提高了单位面积穗数和千粒重,有利于促进营养器官贮存氮素向籽粒的转运量,提高籽粒氮素积累速率,延长籽粒氮素积累持续期,是其获得最高籽粒产量和氮肥利用效率的主要原因。

高粱籽粒灌浆动态及产量品质变化的研究

为了研究高粱籽粒灌浆动态规律,采用方差分析和回归分析法,对3份高粱品系dk81、a8203、sh18在开花期测定开花速率;在灌浆期对穗部上、中、下3层定期取样,测定百粒重、籽粒含水量、总淀粉含量等性状。经回归分析发现高粱穗部灌浆上、中、下层不完全同步;中部百粒重干重与开花后天数符合三次方曲线;中部淀粉含量随着灌浆出现多峰曲线;百粒重干重与籽粒含水量也符合三次方曲线。因此,可以用籽粒含水量与百粒重干重建模结合淀粉含量预测最适收获期。

基于校正光谱序列融合的小麦腥黑穗病籽粒分类方法

针对小麦腥黑穗病轻度患病籽粒易与健康籽粒混淆,人工识别难度大的问题,将校正光谱序列融合技术与深度学习模型相结合,实现小麦腥黑穗病籽粒快速、精准分类。以健康、轻度患病、重度患病各300粒小麦籽粒的高光谱数据为样本,通过多元散射校正算法(MSC)和标准正态变换算法(SNV)对原始光谱进行预处理,并利用二维相关光谱法(2D-COS)分析SNV与MSC算法处理后的光谱之间的互补性。使用校正光谱序列融合技术将原始光谱、SNV预处理光谱与MSC预处理光谱三者进行融合得到序列融合光谱,以充分利用不同光谱预处理数据间的互补信息。最终,利用序列融合光谱数据建立基于ResNet 50算法的小麦腥黑病分类模型。试验结果表明,序列融合光谱ResNet 50模型总体准确率最高为93.89%,F1值为93.87%,分类性能优于单一预处理光谱建立的ResNet 50模型。为进一步评估模型分类效果,使用序列融合光谱分别建立偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、支持向量机(SVM)以及集成学习算法模型随机森林(RF)与极端梯度提升树(XGBoost)模型,并进行对比,结果显示:SVM、PLS-DA、RF与XGBoost总体准确率分别为81.67%、84.44%、89.44%与90.55%,F1值分别为81.59%、84.04%、89.49%与90.59%,ResNet 50总体准确率与F1值优于传统光谱分析模型。因此,本研究表明校正光谱序列融合技术结合深度学习模型,能够实现对不同患病程度腥黑穗病籽粒的有效分类。

新疆冬小麦籽粒品质性状遗传差异与关联分析

小麦籽粒品质与面粉加工的食品品质密切相关,是小麦早期品质选择的重要依据。本研究以产自新疆的134个冬小麦地方品种和54个育成品种为材料,对连续2年种植收获于新疆乌鲁木齐市、新疆伊宁市共计4个试验点的小麦籽粒进行品质检测与全基因组关联分析。结果表明,7个小麦籽粒品质性状的广义遗传力在62.14%~85.35%之间,由大到小排序依次为:硬度(85.35%)>湿面筋含量(78.44%)>出粉率(73.13%)>容重(72.50%)>沉降值(66.70%)>籽粒蛋白质含量(65.24%)>淀粉含量(62.14%)。在4个不同环境下,7个小麦籽粒品质性状表现为蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值的变异相对较大,籽粒硬度的变异居中,淀粉含量、出粉率、容重的变异较小,多数籽粒品质性状间呈极显著相关性。设定阈值P<0.01,经关联分析,7个性状共检测到6605个显著性SNP标记,可解释6.021%~31.467%的变异。4个环境下检测到2个以上性状共有的多性状位点12个,可以解释6.233%~17.708%的表型变异。分别是蛋白质含量/沉降值、蛋白质含量/容重共有位点各1个,分别位于6A、2B上;蛋白质含量/湿面筋含量共有位点5个,分别位于3A、1B、6B、7B和7D上;沉降值/容重/籽粒硬度3个性状共有位点1个,位于5B上;蛋白质含量/沉降值/湿面筋含量3个性状共有位点3个,位于7A、3B和2D上,蛋白质含量/沉降值/湿面筋含量/容重4个性状共有位点1个,染色体位置未知。筛选出11个多性状、多环境品质相关基因,其中TraesCS6B01G347500编码一种储运蛋白,TraesCS1B01G395400编码碳水化合物转运蛋白/糖转运蛋白,TraesCS2D01G246500基因编码具有耐冷、耐盐、节水相关的蛋白ESKIMO1,可作为候选基因进行等位变异分析和标记开发,为小麦标记辅助选择育种提供分子工具。

石榴F3'H全基因组分析及其在籽粒花色苷合成中的作用

【目的】对石榴PgF3’H进行全基因组鉴定,了解其成员大小、位置、结构、系统发育关系及顺式作用元件等相关信息,分析PgF3’H在石榴籽粒花色苷合成中的作用。【方法】通过生物信息学分析结合转录组数据了解石榴PgF3’H基因家族成员,分析其在不同品种石榴籽粒中随发育期的表达情况,并通过农杆菌介导拟南芥异源转化试验验证PgF3’H3的功能。【结果】鉴定到的3个PgF3’H成员均含有保守结构域CYP75B,具有比较保守的基因结构;对它们的顺式作用元件和表达情况进行分析,表明PgF3’H2和PgF3’H可能受光和激素调节,由MYB转录调控其表达,在石榴籽粒花色苷合成中发挥重要作用;初步验证了PgF3’H3的功能。【结论】鉴定了石榴3个PgF3’H基因成员,明确了PgF3’H2和PgF3’H3是与籽粒着色有关的重要候选基因,验证了PgF3’H3调控花色苷合成的功能。

大豆籽粒Ve含量的全基因组关联分析

维生素E(Ve)是大豆油中一种天然抗氧化剂,是评价大豆油营养价值的重要指标。本研究利用含有264份的大豆自然群体在2021年和2022年测定了籽粒中α-、γ-和δ-生育酚含量,并进行全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)。本研究共检测到199个与大豆Ve含量显著关联的SNP位点,其中9个可在2个环境或者2个性状被重复检测到,分别位于3号、7号、11号、12号、13号、15号、17号和18号染色体上。其中位于7号染色体上的显著关联信号是控制α-生育酚含量的主效位点,可在2年环境中被检测到,表型变异解释率为9.83%。对该位点候选基因进行筛选,获得一个编码myb转录因子的基因Glyma.07G054000,可能是这个位点的效应基因。另外,在12号染色体上得到2个编码γ-生育酚甲基转移酶的基因Glyma.12G014200和Glyma.12G014300,有可能是影响Ve含量的重要基因。本研究结果有助于解析大豆籽粒Ve含量的遗传基础及其调控机制,为大豆品质遗传改良奠定了基础。

大小粒型藜麦籽粒表型、灌浆特性及淀粉合成酶活性的差异分析

【目的】籽粒大小是影响藜麦产量、商品性和加工特性的重要因素,考察灌浆期大小粒型藜麦籽粒表型、灌浆特性和淀粉合成酶活性的差异,可为大粒型藜麦品种的选育提供理论指导。【方法】选择千粒重大于5.0 g和小于3.0 g的藜麦材料各2份,在青海省农林科学院种质资源创新试验基地进行田间试验,比较自灌浆期始7 d、14 d、21 d和28 d籽粒表型、灌浆特性和淀粉合成酶活性等在大小粒型藜麦间的差异。【结果】(1)大小粒型藜麦籽粒面积、周长、直径、粒长、粒宽表型性状随着生育时期均极显著增大,且粒型间存在显著差异,并以籽粒面积和周长差异最大,大粒型藜麦分别显著高于小粒型藜麦9.12%~11.54%和21.49~23.92%。(2)灌浆期间大粒型藜麦百粒干质量始终显著高于同期小粒型藜麦,平均增幅在21.23%~31.04%;大小粒型藜麦灌浆速率随生育期均先上升后下降,均符合“慢—快—慢”的变化规律,但达到峰值时间和峰高明显不同,大粒型峰值出现早而高,小粒型则低而迟。(3)淀粉分支酶(SBE)、蔗糖合成酶(SS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和ADPG焦磷酸化酶(AGP)在大小粒型藜麦籽粒灌浆期呈现不同的变化趋势,SBE和SS活性表现为小粒型藜麦强于大粒型藜麦,而SSS和AGP活性则表现为大粒型藜麦强于小粒型藜麦。【结论】藜麦籽粒灌浆期间4种淀粉合成酶活性的差异,致使淀粉合成积累量和灌浆速率峰值的不同,进而形成籽粒表型性状的差异,而SSS和AGPase是影响藜麦籽粒大小形成的关键酶。

玉米籽粒氮含量遗传位点挖掘及候选基因预测

玉米籽粒氮含量与品质紧密相关,其遗传机制的解析对玉米品质育种具有重要意义。本研究以252份玉米自交系为关联群体,利用贝叶斯信息与连锁不平衡迭代嵌套式模型(BLINK,bayesian-informationandlinkage-disequilibrium iteratively nested keyway)、固定随机循环概率模型(FarmCPU,fixed and random model circulating probability unification)、一般线性模型(GLM,general linear model)、混合线性模型(MLM,mixed linear model)、多位点混合线性模型(MLMM,multiple loci mixed model)和逐步排它性混合线性模型(SUPER,settlement of MLM under progressively exclusive relationship)等方法分别对其籽粒氮含量进行全基因组关联分析。共鉴定到13个与籽粒氮含量显著关联的SNP(P<3.64E-07)。BLINK、FarmCPU、GLM、MLM、MLMM和SUPER方法分别检测到6个、3个、7个、4个、2个和4个SNP位点。其中,S3_8879213在5种方法中均能检测到,S9_146173702在4种方法中均能检测到,S5_114774030和S7_182217338在3种方法中均能检测到,S1_10906326和S1_177528813在2种方法中均能检测到。共挖掘25个相关候选基因,其中Zm00001eb275080和Zm00001eb330700可能是影响玉米籽粒氮含量的重要候选基因。

籽粒镉积累不同的小麦在不同镉环境下籽粒养分特性

【目的】明确籽粒镉(Cd)积累不同的小麦在不同Cd土壤中籽粒Cd及其他养分的特性,筛选籽粒Cd低积累、有益养分高积累材料。【方法】通过盆栽试验研究5份小麦籽粒Cd高积累和5份籽粒Cd低积累材料在不同Cd土壤中小麦籽粒中主要营养元素、有益中微量元素含量。【结果】籽粒Cd含量与土壤中Cd含量呈极显著正相关。籽粒Cd低积累小麦在不同Cd土壤中籽粒Cd迁移系数较低,籽粒Cd高积累小麦从土壤中吸收Cd转运至籽粒的效率较高。籽粒Cd低积累小麦中籽粒N、P、K、Cu和Mn含量随土壤Cd浓度的升高而降低,Ca、Fe含量随着土壤Cd浓度的升高而上升,Mg、Zn含量变化受土壤Cd含量影响不明显;高Cd积累小麦籽粒P、K、Ca、Mg、Zn和Fe含量随土壤Cd浓度提高而升高,籽粒Cu含量随土壤Cd含量的升高而降低,籽粒N、Mn含量变化不明显。【结论】籽粒Cd低积累和籽粒Cd高积累从土壤中吸收和转运Cd及其他养分到籽粒中的响应差异较大,籽粒Cd高积累小麦Cd耐受性较强,与多数中微量元素含量具协同作用,而籽粒Cd低积累小麦Cd耐受性较差,与多数中微量元素含量间表现为拮抗作用。

响应面法优化甜高粱籽粒总黄酮提取及主要组分测定

确定甜高粱籽粒总黄酮最佳提取工艺,测定籽粒总黄酮主要组分及其含量,并评价其体外抗氧化性。以陇甜粱2号成熟期籽粒为研究对象,以黄酮含量为指标,在单因素实验基础上,利用响应面优化法确定甜高粱籽粒总黄酮最佳提取工艺为料液比1.0∶15.5(g/mL)、乙醇体积分数70%、提取温度80℃、超声时间29.5 min,所得黄酮含量理论为34.14 mg/g,实际可达(34.22±0.30)mg/g。采用高效液相色谱法(HPLC)测得陇甜粱2号籽粒总黄酮中(+)-儿茶素和芦丁含量最高,分别为3.5578、2.1146 mg/g。籽粒总黄酮清除羟基自由基(·OH)和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基的IC 50分别为0.5442、0.1438 mg/mL,1 mg/mL籽粒总黄酮溶液对DPPH自由基的清除率可达(93.31±0.60)%,具有良好的体外抗氧化性。

胡麻籽粒发育过程中重要性状的动态变化

为确定胡麻籽粒性状的积累动态和最佳收获期,优化胡麻品质育种和优质栽培技术,以1158-S、BISOW、陇亚10号、CHLH-99、38078为材料,研究胡麻种子发育过程中籽粒重要性状积累动态和变化规律。于开花后5 d开始取样,每隔5 d取1次直至成熟。取样后立即剥取种子,用于测定籽粒鲜重、千粒重、含油率、5种主要脂肪酸和木酚素含量。结果表明:随着籽粒的逐渐成熟,各种质的含水量、棕榈酸和亚油酸含量逐渐下降,依次于花后40、30和25 d达到稳定;籽粒干重、含油率、α-亚麻酸和木酚素含量不断增加,依次于花后40、35、35和40 d达到稳定。硬脂酸含量呈先下降后上升至稳定趋势,油酸含量呈先上升后下降再迅速上升至稳定趋势,说明胡麻籽粒棕榈酸和亚油酸的积累发生在始粒期,硬脂酸和油酸的积累主要在籽粒发育的中后期,而籽粒干重、含油率、α-亚麻酸和木酚素含量的积累发生在整个籽粒的发育期。各指标积累量正向影响最大的是籽粒干重和油酸含量之间,负向影响最大的是含油率和棕榈酸含量之间。要增大胡麻的含油率、ɑ-亚麻酸和木酚素含量就要尽量延长植物体内油脂、ɑ-亚麻酸和木酚素的合成时间或者增大它们前期的增长速率。花后40 d可作为胡麻重要品质积累最佳的收获时期。