水稻糯性突变体r162的鉴定与基因定位

直链淀粉是影响稻米食味品质和外观品质的重要因素,主要由Waxy(Wx)基因编码的颗粒结合淀粉合酶Ⅰ(granule-bound starch synthaseⅠ, GBSSⅠ)介导合成。本研究从宁粳2号的甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate,EMS)诱变材料中筛选到了一个糯性突变体r162,与野生型相比,其籽粒外观呈不透明的云雾状,种子和糙米的粒长、粒宽以及千粒重显著下降。通过扫描电镜对淀粉形态进行观察,发现突变体的淀粉颗粒上存在孔洞。半薄切片碘染结果表明,突变体r162发育时期胚乳的造粉体排列结构与野生型相似,但碘染后颜色更浅。理化性质分析发现,突变体r162的总淀粉、总蛋白质和总脂肪含量与野生型相比无显著差异,但是表观直链淀粉含量极显著下降、胶稠度极显著增加,糊化特性发生明显改变,并且淀粉的崩解值、回生值、回复值以及米粉在尿素中的膨胀体积均小于野生型。通过基因定位和测序发现,突变基因Wx位于第6号染色体短臂上,Wx基因第7个内含子的第1个碱基(Int7-1)由鸟嘌呤(G)替换为腺嘌呤(A),造成Wx基因的编码区存在10个碱基的缺失,导致其编码的GBSSⅠ蛋白自第256位氨基酸起出现错误翻译,使蛋白质翻译提前终止,因此将该等位变异命名为Wx-r162。进一步通过蛋白质印迹法检测发现,突变体中的GBSSⅠ蛋白水平极显著下降。酶活性测定也证实,突变体r162中GBSSⅠ活性明显降低。综上所述,Wx-r162基因被视为一个新的等位变异,这种突变导致GBSSⅠ活性下降,进而造成突变体r162表观直链淀粉含量降低和籽粒表现出不透明的表型。

高光谱成像技术在粮食品质检测中的应用

高光谱成像技术因具有快速、客观、范围广、非破坏性等优点,已被广泛应用于食品安全、医学诊断、工业检测等领域。为全面认识高光谱成像技术在粮食品质检测中的应用现状,归纳了高光谱成像技术的基本原理、主要构成及其数据处理与分析,并针对其在粮食品质检测中的应用,重点总结了在粮食检测中水分含量、蛋白质、淀粉及不完善粒的应用研究进展。同时,比较了深度学习与传统的机器学习在粮食品质检测中的应用,探讨高光谱成像技术在样本数据库构建、测量灵敏度、仪器便携化方面所面临的问题与挑战,进而提出改进措施,旨在为粮食的品质评价提供参考。

优质蛋白玉米‘荃玉9号’主要营养品质性状的QTL定位

油分、蛋白质和淀粉是玉米籽粒的主要营养成分,同时也是玉米重要的品质性状。为探索更多玉米品质相关的QTL,本研究以优质蛋白玉米‘荃玉9号’构建的F2:3群体为材料,通过方差分析和QTL定位方法,对玉米籽粒品质性状(包括油分、蛋白质和淀粉含量)进行了遗传分析。在新都和简阳2地共检测到24个品质性状QTL,其中仅与油分含量、蛋白质含量和淀粉含量相关的QTL分别为9、9和2个,与多个品质性状相关的QTL为4个,QTL在10条染色体上均有分布,单个QTL可解释的表型贡献率为1.92%~34.43%。染色体上Bin7.01(6399330~8305989)的QTL在2个环境同时被检测到,可以解释12.68%~18.13%的表型变异且有加性效应,是控制玉米油分含量的主效QTL。本研究为玉米品质改良的分子辅助育种工作提供了基础数据资料,为后续的育种实践提供了有力支撑。

不同品质类型小麦叶绿素荧光特性及其与籽粒产量和淀粉积累的关系

为了解不同品质类型小麦的叶绿素荧光特性,在大田条件下,测定了豫麦50(弱筋小麦)、温麦4号(中筋小麦)和郑麦9023(强筋小麦)的叶面积动态和开花后旗叶叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数,并分析了叶绿素荧光参数与籽粒产量、淀粉含量和淀粉产量的关系。结果表明,不同品质类型小麦灌浆期光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在活性(F v/F o)、原初光化学效率(F v/Fm)、实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)均随生育进程而降低,非光化学猝灭系数(qN)则升高。不同品质类型小麦品种间相比较,开花后同一生育时期叶面积系数、叶绿素含量、F v/F o、F v/Fm、ΦPSⅡ和qN则表现为豫麦50高于温麦4号和郑麦9023。三种品质类型小麦受强光抑制的程度则表现为豫麦50高于温麦4号和郑麦9023。豫麦50的籽粒产量、淀粉含量和淀粉产量最高,温麦4号次之,郑麦9023最低。小麦籽粒产量、籽粒淀粉含量和淀粉产量与开花期、灌浆前期和灌浆后期的F v/F o、F v/Fm、ΦPSⅡ和qP及灌浆中期的qN呈显著或极显著正相关。

氮肥用量对小麦籽粒粒重及淀粉含量的影响

为明确氮肥对小麦强、弱势粒粒重及淀粉品质的影响与调控,以强筋小麦烟农21和中筋小麦鲁麦21为材料,研究了三个氮肥水平(120、240、360 kg N/ha,分别用N1、N2、N3表示)下小麦籽粒增重过程及直、支链淀粉含量的变化规律。结果表明,随氮肥施用量的增加,强、弱势粒千粒重均降低,且灌浆后期处理间差异显著。两个品种强势粒千粒重均高于弱势粒;随氮肥施用量的增加,烟农21强、弱势粒灌浆速率均降低。两个品种强势粒灌浆速率均高于弱势粒;随氮肥使用量的增加,两品种强、弱势粒直链淀粉含量降低。支链淀粉从花后7 d开始积累,花后35 d含量达到最大值。当氮肥施用量为240 kg N/ha时,鲁麦21强、弱势粒支链淀粉含量较高,分别为48.73%和45.03%;烟农21对氮肥的反应与鲁麦21基本一致,强、弱势粒支链淀粉含量分别为57.04%和55.94%。

不同类型专用小麦叶、茎、粒可溶性糖变化与淀粉含量的关系

比较了3种类型专用小麦(强筋小麦郑麦9023、中筋小麦温麦4号和弱筋小麦豫麦50)在籽粒灌浆过程中旗叶、倒一茎节、倒二三茎节、倒四五节茎节、叶鞘中可溶性总糖和蔗糖含量及籽粒中可溶性总糖、淀粉含量的变化。结果表明,在灌浆过程中,中筋小麦温麦4号和弱筋小麦豫麦50旗叶中可溶性总糖、蔗糖、SS和SPS活性均高于强筋小麦郑麦9023,温麦4号略高于豫麦50。SS和SPS活性峰值出现时间早于可溶性总糖和蔗糖。在花后12d至成熟期间,豫麦50籽粒中可溶性总糖含量最高,温麦4号次之,郑麦9023最低;豫麦50淀粉含量显著高于温麦4号和郑麦9023,灌浆后期的ADPP活性也高于温麦4号和郑麦9023。相关分析表明,开花后18d至成熟期茎中可溶性总糖含量与籽粒淀粉含量之间呈极显著负相关,而叶片中可溶性总糖、叶片中蔗糖、籽粒中可溶性总糖与籽粒淀粉积累速率呈显著或极显著正相关。茎鞘可溶性总糖含量对籽粒淀粉的贡献率存在基因型差异:豫麦50和郑麦9023以倒二、三节间最大,而温麦4号则以倒四、五节间最大。

利用卫星遥感进行冬小麦籽粒淀粉含量监测研究

通过对不同年份、不同区域的遥感影像的植被指数和小麦GPS定点长势数据的综合分析,基于遥感影像信息获取的瞬时性和准确性,结合小麦灌浆期间气候环境条件对籽粒品质形成的影响特点,建立了基于不同生育期(拔节期、抽穗期以及灌浆期)遥感影像归一化植被指数(NDVI)和气候环境因子(气温、日照、氮素营养、土壤水分)的籽粒淀粉含量监测模型,并对模型的可靠性进行了检验。结果表明,模型的监测值与实测值较为一致,利用拔节期、抽穗期、灌浆期遥感影像NDVI和气候环境数据预测籽粒淀粉含量的RMSE值分别为4.57%,4.2%和3.84%。模型监测性能好,且具有解释性,可以用于不同年度、不同区域和不同小麦生长阶段对籽粒淀粉含量的预测。

小麦籽粒总淀粉及支链淀粉含量的遗传分析

选用淀粉含量较低的重庆面包麦 (P1 )与淀粉含量较高的小麦品种宁麦 9号 (P2 )配制了P1 、P2 、F1 、F2 、B1 (F1 P1 )和B2 (F1 P2 ) 6个世代 ,测定了每个世代单株籽粒混合样品中总淀粉及支链淀粉含量 ,并进行了遗传分析 ,结果表明 :在F2分离世代中 ,淀粉含量呈现 3峰分布 ,支链淀粉含量呈现双峰分布 ;小麦籽粒淀粉含量受二对主基因和多基因控制 ,支链淀粉含量为一对主基因和多基因控制 ;对于该组合而言 ,按F2 3计算 ,淀粉含量主基因的遗传率为 6 8 85 % ,多基因的遗传率为 2 4 5 9% ,支链淀粉含量的主基因遗传率为 79 4 5 % ,多基因遗传率为 8 0 3%。

豫综5号玉米综合种淀粉含量轮回选择效果分析

【目的】评价豫综5号玉米群体淀粉含量的改良效果,为创制高淀粉玉米种质资源、选育高淀粉玉米杂交种和继续改良豫综5号的淀粉含量提供依据。【方法】以提高玉米群体淀粉含量为目标,利用近红外技术对豫综5号群体完成了4轮的群体改良。以改良群体为父本,以黄早4、丹340、齐319、掖478和Mo17为测验种,采用NC-II遗传交配设计组配成20个测交组合。通过对不同轮次改良群体和20个测交组合在2个环境中的评价试验,对豫综5号群体淀粉含量轮回选择的改良效果进行了比较研究。【结果】豫综5号群体的淀粉含量随着改良轮次的增加呈逐渐提高的趋势,由C0的69.39%增加到C4的72.31%,4轮选择后淀粉含量实际增益为2.92%。同时蛋白质和赖氨酸含量呈逐轮下降趋势。随着改良轮次的增加,各测验种与各轮改良群体测交组合的淀粉含量逐轮提高,说明非破坏性单粒淀粉含量的轮回选择对豫综5号淀粉含量的改良是有效的;就一般配合力而言,随着改良轮次的增加,淀粉含量的一般配合力呈逐轮提高的趋势;从特殊配合力分析结果表明,黄早4与各轮群体间特殊配合力效应值逐轮提高,其它4个测验种与群体特殊配合力效应值呈现一定的波动。【结论】利用非破坏性单粒淀粉含量的轮回选择改良豫综5号淀粉含量是有效的,随着改良轮次的增加,豫综5号的淀粉含量逐渐提高。

小麦籽粒淀粉积累动态的条件和非条件QTL定位

【目的】阐明影响小麦籽粒淀粉基因/QTL的时空表达和动态变化情况,为运用条件QTL更好地揭示小麦籽粒淀粉动态积累的基因表达提供参考。【方法】本研究以小麦品种花培3号和豫麦57构建的168个双单倍体(doubled haploid,DH)群体为材料,在6个不同的环境下种植,分别在花后12 d、17 d、22 d、27 d和32 d取样,对小麦籽粒淀粉含量(GSC)积累的条件和非条件QTL进行分析。【结果】在籽粒灌浆的5个时期,一共检测到7个非条件QTL和4个条件QTL,没有一个条件QTL能在测定的5个时期都有效应。7个非条件QTL分别分布在2A、3A、3B、4A、5D染色体上,其中QGsc4A在整个灌浆过程都能表达,5个时期的表型变异贡献率分别为13.57%、16.57%、21.96%、22.53%、22.90%。4个条件QTL中,QGsc4A在花后12 d、17 d、32 d均能检测到,总贡献率为21.80%,对籽粒淀粉积累的净增长量起主要作用。其它非条件QTL和条件QTL只在一个或几个阶段出现且效应值较小,花后27 d没有检测到条件QTL。【结论】控制GSC积累的数量性状基因以一定的时空方式表达,小麦籽粒淀粉积累的QTL动态分析,可以了解小麦籽粒淀粉积累的遗传规律及其对小麦籽粒发育的影响,为小麦产量和品质形成的分子基础的深入研究提供参考。

种植密度对两种穗型冬小麦品种籽粒糖含量和淀粉积累的影响

为探明不同种植密度对两种穗型冬小麦品种籽粒糖含量和淀粉积累的影响，于2004-2005年在大田试验条件下，分析了不同种植密度下多穗型品种豫麦49-198系和大穗型品种兰考矮早八灌浆期间籽粒蔗糖、可溶性糖含量和淀粉积累量的变化。结果表明，随着灌浆进程的推进，两种穗型冬小麦品种籽粒中蔗糖和可溶性糖含量均呈下降趋势，而淀粉含量则持续上升。不同种植密度对小麦品种籽粒糖含量变化和淀粉积累的影响存在差异：多穗型品种豫麦49-198系和大穗型品种兰考矮早八分别以225×10^4株／hm^2和375×10^4株／hm^2种植密度有利于蔗糖和可溶性糖的转化以及籽粒淀粉的积累，从而提高了千粒重；两种穗型品种千粒重变化与光合同化物及淀粉积累的变化趋势相吻合。因此，在生产实践中，应针对不同类型品种籽粒糖和淀粉积累特点确定适宜的种植密度，以达到提高产量的目的。

水稻籽粒灌浆过程直链淀粉的积累及其相关酶的品种类型间差异

对籼、粳、糯 3种类型水稻籽粒灌浆过程中直链淀粉含量的变化及其相关酶活性差异的比较分析表明 ,不论是早籼品种浙 733,还是早粳品种浙农 10 4 ,其直链淀粉含量在籽粒灌浆过程中的变化趋势基本相似 ,均表现为灌浆初期的直链淀粉含量较低 ,随着灌浆时间的推移 ,籽粒中直链淀粉含量明显升高 ,灌浆后期则略有降低 ,而对早糯品种早香糯而言 ,由于品种本身的直链淀粉含量很低 ,其在灌浆过程中的变化趋势不明显。品种类型间的直链淀粉含量差异在籽粒灌浆初期已较明显 ,而不是在灌浆中后期才表现出来。不同直链淀粉含量类型水稻品种在灌浆过程中的酶活差异主要表现在颗粒结合型淀粉合成酶活性上 ,籼稻品种籽粒灌浆过程中的颗粒结合型淀粉合成酶活性明显高于直链淀粉含量相对较低的粳稻品种 ,糯稻品种的颗粒结合型淀粉合成酶活性则很低。而蔗糖合成酶、ADPG焦磷酸化酶、可溶性淀粉合成酶、Q酶、淀粉磷酸化酶和

灌浆期高温对冬小麦叶源与粒库生理特征的影响

为研究灌浆期高温对冬小麦灌浆和产量的影响,以耐热型品种淮麦33和高温敏感型品种华成3366为材料,于灌浆期(花后14~20d)进行高温处理,以田间自然温度生长的小麦为对照,研究高温对旗叶叶绿素含量、抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)含量和糖含量以及籽粒淀粉含量和淀粉合成关键酶活性的影响,并对小麦粒重、产量等指标进行测定。结果表明,高温处理显著降低了淮麦33和华成3366旗叶的叶绿素含量,降幅分别为5.88%和9.86%;降低了两品种旗叶的抗氧化酶活性,提高了旗叶MDA、可溶性糖和蔗糖含量;高温处理也显著降低了两品种籽粒的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、结合态淀粉合成酶(GBSS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和淀粉分支酶(SBE)活性,并减少了支链淀粉和总淀粉含量,其中淮麦33和华成3366的籽粒总淀粉含量分别下降了5.63%和8.77%;高温处理主要降低了淮麦33小穗第3粒位的粒重及华成3366小穗第1、2和3粒位的粒重,2018-2019、2019-2020年度淮麦33和华成3366的产量分别下降了5.07%和16.33%、6.23%和8.90%。与高温敏感型品种华成3366相比,耐热型品种淮麦33受高温影响较小。综上所述,灌浆期高温处理显著降低旗叶叶绿素含量和抗氧化酶活性,影响叶片中碳水化合物的转运,导致淀粉合成关键酶活性、淀粉含量和产量降低。

宁夏高抗性淀粉水稻种质资源筛选及粒形相关性分析

目的:以宁夏本地及外引的88份水稻种质资源为材料,分析不同品种抗性淀粉含量的差异性及水稻籽粒抗性淀粉含量与粒形性状的相关关系,并对水稻籽粒抗性淀粉含量进行遗传分析,为筛选本地高抗性淀粉含量水稻种质资源提供依据。方法:通过McCleary法测定稻米籽粒中抗性淀粉含量,游标卡尺测定种子的长、宽、厚等粒形性状。结果:供试材料抗性淀粉含量呈单峰偏正态分布,极大值为13.72%,极小值为2.14%,平均值为4.06%,方差为3.50,变异系数为46.06%;宁粳28号/降糖稻杂交获得的183个F2单株籽粒淀粉含量呈连续单峰偏正态分布;抗性淀粉含量与粒长、粒宽、粒厚、长宽比及千粒重相关性不显著。结论:筛选出3个高抗性淀粉含量品种;抗性淀粉含量符合多基因控制的数量性状遗传规律,抗性淀粉含量与粒形相关性状相关不显著。

施氮量对3个极早熟高粱品种干物质积累及籽粒品质的影响

为探明不同用量氮素对春播早熟区极早熟高粱的干物质积累、氮素积累及籽粒品质的影响,本试验采用裂区设计,以氮素施用量为主处理,以龙杂19、龙杂20和齐杂722品种为副处理,设置0(N0)、60(N60)、120(N120)、180(N180)、240(N240)、300(N300)kg/hm^(2)共6个施氮水平,研究不同施氮量对不同品种高粱植株干物质积累、氮素积累和籽粒淀粉、单宁及氮、磷、钾含量的影响。结果表明,施用氮肥可有效提高3个品种高粱干物质和氮素积累量,不同生育时期达到较高干物质积累量的施氮量分别为五叶期120~240 kg/hm^(2)、拔节期120~180 kg/hm^(2)、开花期120~240 kg/hm^(2)、成熟期300 kg/hm^(2);各阶段干物质积累量表现为开花期-成熟期>拔节期-开花期>五叶期-拔节期>出苗期-五叶期。同时,不同生育时期达到较高氮素积累量的施氮量分别为五叶期120~240 kg/hm^(2)、拔节期180 kg/hm^(2)、开花期和成熟期240 kg/hm^(2);各阶段氮素积累量表现为拔节期-开花期>开花期-成熟期>五叶期-拔节期>出苗期-五叶期。籽粒淀粉和单宁含量随施氮量增加呈降低趋势,其中,施氮处理后的单宁含量显著低于不施氮处理。施氮肥后籽粒氮含量显著增加,但磷钾含量无显著变化。

水稻灌浆结实期籽粒接受^(14)C-同化产物能力的研究

在盆栽条件下,以粳稻日本晴为材料,于抽穗后5、20、35d整株标记14CO2 1.5h,同化后24h取样,测定根、叶片、茎鞘、穗轴、枝梗、小枝梗及籽粒中14C同化产物的淀粉量和可溶性糖含量。结果表明:随着抽穗后天数的增加,全株14C同化量明显减少,光合强度下降的幅度大于绿叶重;灌浆初期固定的14C光合产物在同化后24h60%以上被运输到籽粒中,籽粒中14C光合产物的淀粉量和可溶性糖含量均明显高于其他器官,证明灌浆初期籽粒具有主动接受14C光合产物的能力;灌浆后期叶片、茎鞘、穗轴、枝梗、小枝梗中含有大量的14C同化产物,且多为能运输的可溶性糖,但籽粒中14C光合产物很少,说明灌浆后期籽粒接受光合产物能力明显变弱,是造成大量14C光合产物滞留在营养器官中的重要原因;籽粒的含水率和淀粉合成能力与籽粒接受14C光合产物量之间具有明显的伴随关系,推测籽粒的含水率和淀粉合成能力低可能是造成籽粒接受光合产物能力下降的重要原因之一。

不同筋型小麦品种籽粒可溶性糖含量和淀粉积累及播期调控效应

以半冬性强筋品种济麦20和弱筋品种郑麦004为材料,在大田栽培条件下研究了灌浆期籽粒可溶性糖含量和淀粉积累变化及播期的调控效应.结果表明:播期对两品种籽粒中可溶性糖含量和淀粉积累的影响存在差异,济麦20籽粒中可溶性糖含量受播期影响大于郑麦004;两品种均以晚播有利于淀粉的积累,适当晚播有利于济麦20支链淀粉的积累,适时播种有利于郑麦004直链淀粉的积累;千粒质量济麦20以适播最大,郑麦004以晚播最大,千粒质量变化与可溶性糖含量及淀粉积累变化趋势基本吻合.因此,在生产中应针对不同筋型小麦品种籽粒糖和淀粉积累特点确定适宜的播期,以达到提高产量和优化品质的目的.

灌水处理对强筋小麦济麦20籽粒淀粉含量和相关酶活性及产量的影响

在山东兖州小孟镇王海村大田,以强筋小麦品种济麦20为材料,设置4个灌水处理,即全生育期不灌水(W0)、冬水+拔节水(W1)、冬水+拔节水+开花水(W2)、冬水+拔节水+开花水+灌浆水(W3),每次灌水60 mm,研究不同灌水处理对小麦籽粒淀粉及组分含量、淀粉合成相关酶活性、产量和水分利用效率的影响。结果表明:成熟期小麦籽粒中直链淀粉含量随灌水量增加而提高,支链淀粉含量则呈相反趋势;籽粒支链淀粉/直链淀粉含量的比例(支/直比值)为W0处理最高,随灌水量增加而降低。在冬水+拔节水基础上增加开花水和灌浆水的W2和W3处理,灌浆中后期籽粒中束缚态淀粉合成酶(GBSS)活性升高,灌浆中后期籽粒中可溶性淀粉合成酶(SSS)活性降低。W1处理的籽粒总淀粉及淀粉组分产量最高,再增加灌水次数无显著提高或降低。

近红外光谱仪测定玉米子粒淀粉含量的研究

近红外光谱分析技术(Near infrared reflectance spectroscopy,简称NIRS)具有快速、简便、准确、环保、非破坏性、可同时测定样品多种营养成分的优点。本文利用德国布鲁克(BRUKER)公司研制的M ATRIX-1型近红外光谱分析仪,对2004年吉林省有一定种植面积的131份普通玉米杂交种粗淀粉含量进行测定。结果表明,吉林省推广的玉米杂交种平均粗淀粉含量为71.02%,变化幅度为65.89%～75.95%。

导入AGPase基因的转基因可育水稻及其经济性状的研究

以农杆菌介导法将淀粉合成关键酶AGPase (腺嘌呤二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶 )基因导入云南地方优质水稻合系 35 ,38,39,4 1,4 2中 ,获得了大量的可育转基因植株。PCR扩增检测 ,外源基因已稳定整合进水稻基因组中。大量的农艺性状及淀粉含量研究表明 ,转基因水稻种子的千粒重比对照明显提高 。