优质稻大粒香的粒型与香味提纯复壮研究

【目的】对种性退化的优质稻大粒香的粒型和香味进行提纯复壮,为大粒香的推广应用提供种质支撑。【方法】2018年选用大粒香品系材料38株,经外观和香味鉴定从中筛选出6个株系于2019年种植,连续4年对外观品质、香味表型和2-乙酰-1-吡咯啉(2-Acetyl-1-pyrroline,主要香味物质)含量检测及分子标记验证,在粒型和香味方面对初选材料进行提纯复壮。【结果】通过连续4年提纯复壮最终获得粒大饱满、具有香味、食味品质极佳的大粒香新品系DLX-1,其香味基因Badh2在第7外显子发生8 bp缺失和3 bp突变,与原始材料相比,Badh2基因未发生改变或丢失;2-乙酰-1-吡咯啉相对含量达0.016%。与大粒香提纯复壮前初始材料相比,新品系DLX-1的糙米率、精米率和整精米率分别提高4.63%、16.09%和8.45%;粒长增加3.15%,粒宽降低3.53%,长宽比增加4.87%;垩白度降低21.46%。【结论】针对优质稻大粒香的粒型及香味进行为期4年的提纯复壮过程,最终完成大粒香粒型和香味优良种性恢复,在保持香味基础上,出米率和垩白度均明显优于提纯复壮前初始材料,尤其在恢复大粒香长粒型特点方面表现更明显。

香稻苟当3号香味成分与土壤养分相关性分析

苟当3号为贵州省特有栽培稻,其香味浓郁,品质优良,但目前对苟当3号香味的研究报道不多。为探究苟当3号中控制香味的Badh2基因与不同种植地区的香味浓淡差异,通过基因测序对比分析苟当3号的Badh2基因,并采用1.7%KOH浸泡法、顶空固相微萃取(HS-SPME)和气相色谱-质谱(GC-MS)法、土壤元素鉴定法对苟当3号香味、挥发性物质成分及土壤养分进行分析,分析结果表明,苟当3号Badh2基因的基因型为Badh2.1即在第7外显子发生了3 bp突变以及8 bp缺失。同时发现,随着种植点的升高稻米的香味会更加浓郁,稻米中的2-AP与壬醛含量会随着种植点的升高而增加。此外,随着种植点的升高土壤中的全氮含量也会增加。土壤养分与挥发物含量的相关性分析结果表明,土壤中的全氮含量与2-AP、壬醛含量呈显著正相关,对稻米香味的贡献最大。本研究将为探索土壤元素、挥发性物质对稻米香味的影响提供理论依据。

水稻中胚轴伸长性状QTL分析

【目的】水稻中胚轴伸长可以在直播方式下为种子出苗提供顶土能力,培育中胚轴长的水稻品种对水稻直播技术的推广具有重要意义。【方法】将籼稻品种贵9B和粳稻品种热研2号杂交衍生的100个RILs及籼稻品种V20B和粳稻品种CPSlo17杂交衍生的150个RILs为材料,于2020年种植于海南三亚,于2021年种植于贵州贵阳,连续2年收获种子后通过测定中胚轴长度,以2套重组自交系(recombinant inbred lines,RILs)为作图群体进行QTL定位分析。【结果】以贵9B和热研2号为亲本的RIL群体的QTL定位结果表明,种子发芽后,连续2年定位到3个QTL分别位于第8和第10染色体上,LOD值为2.51、2.63和3.42,可解释18.17%~20.68%的表型变异,等位基因均源于贵9B。以V20B和CPSlo17作为亲本构建的RIL群体2年定位到4个QTL,分别位于第2、4、7染色体上,LOD值分别为3.15、3.59和13.59,可解释7.37%~10.53%的表型变异,等位基因均来源于V20B。【结论】2套群体连续2年定位到的QTL位点均有一个位点重叠,说明该位点的QTL在2个生态环境下较稳定,对后续精细定位和克隆中胚轴伸长相关基因具有重要参考价值,为研究水稻中胚轴伸长分子机制及水稻直播育种提供了新的观点和见解。

苟当1号在不同海拔生态环境种植的蒸煮食味品质分析

稻米蒸煮食味品质受品种遗传特性、生长环境和栽培条件等因素共同作用,蛋白质含量、直链淀粉含量和RVA(快速粘度仪)谱特征值是评价稻米食味品质优劣的重要理化指标。为探究不同海拔地区苟当1号蒸煮食味品质的差异,在贵州省从江县242~857 m的海拔范围内选取了5个不同海拔高度的地点种植苟当1号,对影响稻米蒸煮食味品质的主要理化指标进行差异及相关性分析。结果表明,苟当1号的蛋白质含量在5.23%~7.07%之间、直链淀粉含量在1.61%~2.87%之间,海拔高度与蛋白质含量和直链淀粉含量均呈极显著负相关。RVA谱特征值多重比较表明,回复值随海拔的升高而降低,崩解值随海拔的升高先降低后升高,消减值随海拔的升高先升高后降低。此外,不同海拔的土壤基本成分与稻米蒸煮食味品质相关性分析结果表明,土壤中速效氮含量与崩解值呈显著负相关,与消减值呈显著正相关;土壤pH值与回复值呈极显著负相关,与直链淀粉含量呈显著负相关。综上,苟当1号在从江地区242~857 m的海拔范围内种植,蒸煮食味品质随海拔升高而变优。

施用化肥和农家肥对白花麦品质的影响

[目的]研究施用化肥和农家肥对白花麦品质的影响。[方法]通过对未施肥料、单施化肥和单施农家肥3个不同处理白花麦的蛋白质品质和淀粉品质分别进行综合评价分析和对应分析,着重分析单施农家肥小麦具有的优良品质指标。[结果]蛋白质品质分析结果表明,与未施肥料相比,施用农家肥和施用化肥都能够增强小麦面粉筋力(其形成时间和稳定时间以及粉质指数升高,而弱化度降低),从而提高小麦的加工品质。RSR综合评价分析表明,施用化肥的白花麦小麦的蛋白综合品质优于未施肥料优于施用农家肥的;进一步的对应分析表明,施用化肥的小麦具有较高的稳定时间和吸水率等,未施肥料的具有较高的沉降值和弱化度等分别是其蛋白综合品质好的主要原因。淀粉品质分析结果表明,施用农家肥使得小麦在淀粉糊化特性方面表现出明显优势,其中峰值黏度、最终黏度、回升值、峰值温度和稀懈值均高于未施肥处理的,从而提高了小麦的淀粉品质;相反地,施用化肥的则低于未施肥处理的。RSR综合评价分析表明,施用农家肥白花麦小麦的淀粉综合品质优于施用化肥和未施肥料的;进一步的对应分析表明,施用农家肥小麦淀粉综合品质好的主要原因是其具有较高的峰值黏度和较好的回升值等引起的。[结论]施用农家肥能够提高小麦加工品质的面粉筋力部分指标和淀粉品质的糊化特性部分指标,特别是提高了淀粉综合品质,从而改善小麦品质。该研究为小麦减肥增效中农家肥的科学施用提供理论依据。

谷类作物中植物激素调控花青素合成的研究进展

植物天然花青素广泛存在于谷类、水果和蔬菜等中,在心血管、癌症、肥胖等人类疾病中起着重要的潜在作用。研究发现植物激素在花青素合成信号途径中起着重要的调控作用,本文分别概述了生长素、乙烯、脱落酸、细胞分裂素、水杨酸、赤霉素等在调控谷类作物花青素合成信号途径中的研究进展,阐明在谷物作物中开展植物激素调控花青素合成分子网络解析的重要性,为最终应用于分子育种提供指导性的理论基础。

植物ABI5转录因子的研究进展

植物脱落酸不敏感蛋白5(Abscisic acid-insensitive ,ABI5)为碱性亮氨酸拉链类型(Basic leucine zipper,bZIP)的转录因子,在ABA信号途径中起着重要作用。目前已经报道的ABI5功能研究主要是以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为研究对象,而在小麦(Triticum aestivum)、水稻(Oryza sativa)等农作物中的研究报道极少。本文概述了植物中ABI5在种子发育、植物生长(特别是蔗糖信号途径和蛋白质泛素化过程)、花青素积累等生物学过程以及植物对干旱、低氮等逆境胁迫响应方面的最新研究进展,阐明在农作物中开展ABI5分子网络调控解析工作的重要性,以期为选育具有种子萌发可控(如抗穗发芽)、抗逆性强(如低氮)以及高产量等优良性状的作物品种提供理论基础,对作物分子育种具有指导意义。

重穗型水稻恢复系黔恢35的选育及应用

黔恢35是贵州省水稻研究所采用当地强恢复系R 785和重穗型恢复系R 894杂交选育而成的重穗型水稻新恢复系,具有穗粒数多、千粒重高、恢复力强、配合力高、植株壮实、花粉量大、花粉活力强、制种产量高等特性;利用自育抗稻瘟病不育系黔79 A与重穗型黔恢35所配组合黔优35经过2年区试及生产试验,于2018年4月通过贵州省农作物品种审定委员会审定。

不同种植点的土壤成分与香稻‘苟当1号’挥发性成分的关系

稻米的香味除了受遗传基因影响外,栽培环境对香稻的香味物质成分及含量也有重要的影响。为探究贵州省从江县不同种植点的土壤环境对‘苟当1号’稻米香味物质成分的影响,本研究在贵州省从江县200~900 m的海拔范围内选取5个不同海拔高度的地点分别种植‘苟当1号’,并对5个地点的土壤进行速效氮、速效钾、速效磷、有机质含量以及pH值测定,采用顶空固相微萃取(HS-SPME)和气相色谱-质谱(GC-MS)技术,对各个种植点的‘苟当1号’稻米中挥发性物质成分进行分析。结果表明,‘苟当1号’在不同种植点检测出的挥发性物质种类和含量存在差异,其中影响水稻香味的重要物质2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)在土壤中速效钾和速效磷含量最高的高大种植点相对含量最高,因此‘苟当1号’在该种植点的香味最浓郁。‘苟当1号’香稻稻米中含有许多挥发性成分,探究该香稻品种种植于不同种植点的土壤特性与主要的香味挥发性物质之间的关系,研究结果可为该香稻品种选择适宜的种植点提供理论依据,为香稻生产产业的发展提供参考。

贵州不同生态环境对香禾糯稻‘苟当2号’食味品质的影响分析

为探究海拔高度对‘苟当2号’食味品质的影响,本研究在贵州省黔东南州从江县选取了5个不同海拔高度(242~857 m)的地点分别种植‘苟当2号’,对影响稻米食味品质的主要生理生化指标进行变异差异及相关性分析。结果表明,‘苟当2号’在5个种植点的直链淀粉含量为1.57%~2.81%之间,蛋白质含量为4.87%~6.15%之间;海拔高度与直链淀粉含量呈显著负相关,与蛋白质含量无显著相关性。海拔高度与RVA谱特征值的各项指标均呈显著或极显著相关性,不同海拔的土壤基本成分与稻米食味品质相关性分析结果表明,氮元素含量与蛋白质含量呈极显著正相关,与直链淀粉含量呈显著正相关。综上,‘苟当2号’材料在从江地区242~857 m的海拔范围内食味品质随海拔升高而变优,海拔最高的高岭种植点种植所获食味品质最优。通过分析不同海拔‘苟当2号’食味品质的变化情况,了解该品种最适宜种植环境的海拔范围,同时为该品种在不同生态地区的推广种植和水肥管理提供重要理论依据。

利用籼粳交RIL群体进行水稻耐冷性鉴定及QTL定位

为进行水稻耐冷QTL检测及其遗传效应分析,利用籼稻品种“贵9B”和粳稻品种“热研2号”作为亲本,构建100个重组自交系(Recombinant inbred lines,RIL)家系为定位群体。以成苗率、耐冷级别为耐冷性状表型数据,运用完备区间作图定位法,在第3条染色体上检测到1个与水稻耐冷性状成苗率相关的QTL,命名为qCTS-3-1,LOD值为2.77,可解释20.87%的表型变异,增效等位基因源于“热研2号”。同时,对RIL群体中耐冷基因COLD1进行了基因型检测及关联分析,可为后续水稻耐冷性的遗传研究以及改良提供参考。

响应植物逆境胁迫的线粒体蛋白研究进展

线粒体是真核细胞的重要细胞器,在植物生长发育以及植物对逆境胁迫的响应方面起着重要的作用。除了线粒体呼吸系统蛋白如线粒体电子传递链(mETC)复合物、交替氧化酶(AOX)和解偶联蛋白(UCP),越来越多的线粒体蛋白如PPR、线粒体热激蛋白(HSC)、一氧化氮合酶相关蛋白(NOA)等被报道参与植物对逆境胁迫的调控过程。本文依次综述了参与植物逆境胁迫的呼吸系统蛋白、PPR蛋白、谷胱甘肽和谷氨酸蛋白酶类蛋白、分子伴侣相关蛋白等线粒体蛋白,并阐述了线粒体蛋白参与的胁迫种类及其分子调控的初步机制,为进一步揭示线粒体蛋白调控植物逆境胁迫的分子机制提供参考。

基于KASP标记的贵州禾群体遗传多样性与结构分析

贵州禾是贵州省特有的一种原生态水稻(Oryza sativa L.),目前对其历史形成过程尚不清楚。因此,本研究选择了121份贵州禾资源和其他地区194份水稻品种,利用120个KASP标记对其遗传多样性和群体结构进行了研究。遗传多样性研究结果表明,贵州禾遗传多样性较为丰富,具有较多的多态性位点数和观测等位基因数。遗传距离结果表明贵州禾与贵州地方粳稻遗传距离最小为0.0197,遗传一致度最高为0.9805;贵州禾与江苏地方粳稻遗传距离和遗传一致度分别为0.0276,0.9727次之。群体结构分析表明当K=3时,90%的贵州禾群体单独聚为一类,而且绝大多数属于粳稻,主要与江苏地方粳稻和贵州地方粳稻聚为一大类。本研究表明贵州禾区别于其他地方粳稻,具有独特的遗传结构,与贵州及江苏地方粳稻的亲缘关系更为密切。本研究结果对了解贵州禾的群体结构及与其他地区水稻品种的亲缘关系,以及探讨贵州禾起源提供一定的理论指导。

水稻外观品质性状QTL分析

为发掘控制水稻外观品质相关性状的稳定QTL,利用籼稻品种‘贵9B’(Gui 9B)和粳稻品种‘热研2号’(Reyan No.2)为亲本,构建了包含100个家系的重组自交系群体为作图群体。分别于2014年12月和2015年5月将该群体种植于海南三亚和贵州贵阳2个不同生态环境,对稻米粒长和垩白粒率等外观品质性状进行了QTL分析。结合相应的分子连锁图谱及完备区间作图定位方法,对外观品质性状进行QTL定位分析。QTL检测结果表明:2个环境中共定位到16个外观品质QTL,分布在第1、第2、第3、第5、第9、第10和第11条染色体上,LOD值介于2.50~10.98之间,贡献率介于7.64%~19.89%之间。其中,有8个QTL为首次发现,有2个影响粒长的QTL在2个环境下均被检测到。本研究有利于推动水稻外观品质性状基因遗传研究和分子辅助育种。

4份贵州特色香稻挥发性成分分析

利用顶空固相微萃取(HS-SPME)技术结合气质联用(气相色谱-质谱法,GC-MS)的方法,对4份贵州特色‘香禾糯’品系材料(‘扁龙图糯’,‘大白粘’,‘锈N2禾’,‘融水大糯’)与常规香稻‘大粒香’(对照)的挥发性成分进行分析。结果显示,‘扁龙图糯’、‘大白粘’、‘锈N2禾、‘融水大糯’与‘大粒香’5份材料分别有60、57、56、59和60种挥发性成分,其中相对含量为32.61%~43.81%的烃类和24.67%~47.92%的醛类为主要的挥发性物质。在影响水稻整体气味的关键香味物质分析中,香稻最典型的香味物质2-乙酰-1-吡咯啉(2AP),仅在‘扁龙图糯’和对照‘大粒香’两份材料中鉴定出来;醛类关键香味物质壬醛在‘锈N2禾’中的含量远高于其他四种;有水果香气的庚醛、戊醛和己醇相对含量均为‘大白粘’最高,且不同材料之间差异明显;具有木兰香气的香叶基丙酮这种物质在4份贵州特色香稻中相对含量差异并不明显,但均显著高于对照‘大粒香’。结果表明4份贵州特色香稻是区别于常规香稻的特殊香型稻种资源,且彼此的整体气味也不相同,为进一步探究特殊香型产生的原理提供思路。

不同品种糯米酿酒特性及风味物质的评价分析

为探讨不同品种糯米原料所酿蒸馏米酒品质特性变化及其风味成分的对比分析,选取15个不同品种的糯米酿制成蒸馏米酒,利用相关性分析法和聚类分析法对酿制的蒸馏米酒品质特性进行评价分析,并采用气相色谱-质谱联用技术(Gas chromatography mass spectrometry,GC-MS)解析蒸馏米酒风味物质的组成特点。结果表明:不同品种糯米所酿蒸馏米酒的各项品质指标间相关性较弱,未达到显著水平,各项受试指标均需参与酒体品质评价分析。同时,通过聚类分析可将受试糯米品种分为3类,第Ⅰ类糯米品种酿酒品质特性相对较好;第Ⅱ类糯米品种酿制的蒸馏米酒辛辣感相对较为浓烈;‘苟当3号’单独聚为第Ⅲ类,适合用于低度酒酿造的原料。此外,利用GC-MS技术对5个酿酒特性相对较好的糯米品种酒样进行风味物质的测定分析,共鉴定得到27种挥发物,且不同品种糯米所酿蒸馏酒中风味物质含量也各不相同,‘雅水黑糯’蒸馏米酒中醇类化合物含量最高,为94.29%。同时,在5种受试酒样中共检出2种酚类物质,其中4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量相对较高,主要赋予酒体特有的丁香味。该研究结果可为不同品种糯米酿酒品质特性评价及酒体风味成分定性定量分析提供理论依据,也为优质酒用糯稻品种的选育及米制品精深加工提供参考价值。