藜麦遗传改良现状与发展方向

藜麦育种研究是以改良和优化藜麦的品种,实现产量、品质和抗逆性的提高为目标,通过深入研究藜麦的遗传背景和基础,了解藜麦的遗传多样性,建立丰富的遗传资源库,为未来的育种工作提供更多的遗传材料。传统育种方法结合现代分子标记辅助选择和基因组选择技术等手段可以加速藜麦的遗传改良进程,转基因技术也为提高藜麦的抗病虫能力提供了新途径。然而,藜麦育种仍面临一些挑战,包括遗传改良速度较慢、抗病和抗虫育种仍面临挑战,以及品质改良有待提高。因此,加强研究合作、拓宽遗传资源来源、加强品种改良和开发适应性更强的品种等是未来藜麦育种研究的重点和方向。通过科研创新和广泛合作,藜麦育种的发展将会不断推进,为解决全球粮食安全和可持续发展作出贡献。

藜麦叶花青素生物合成转录组-代谢组联合分析

本研究利用转录组和代谢组学技术探究了翠绿色和粉红色藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)叶片中花青素的合成机制,分析了不同时期不同品种之间的差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)及差异代谢物(Differential accumulated metabolites,DAMs)。通过对藜麦叶片的DEGs进行分析发现:与花青素生物合成密切相的DEGs有11个分别为4CL、C3’H、HCT、CHS、CHI、ANR、CYP75B1、UGT79B1、FG3、FG2、CYP73A;转录因子有4个分别为:MYC2、BHLH14、HY5和TGA。GO富集分析结果表明有7条GO Terms(GO:0009812(类黄酮代谢过程,flavonoid metabolic process)、GO:0010468(基因表达调控,regulation of gene expression)、GO:0051553(黄酮生物合成过程,flavone biosynthetic process)、GO:0009813(类黄酮生物合成过程,flavonoid biosynthetic process)、GO:0009411(应对紫外线,response to UV)、GO:0043169(阳离子绑定,cation binding)和GO:0016703(氧化还原酶活动,oxidoreductase activity))与花青素生物合成密切相关;KEGG富集分析发现6条(苯丙氨酸代谢(Phenylalanine metabolism,ko00360)、苯丙素的生物合成(Phenylpropanoid biosynthesis,ko00940)、类黄酮生物合成(Flavonoid biosynthesis,ko00941)、植物激素信号转导(Plant hormone signal transduction,ko04075)、黄酮和黄酮醇生物合成(Flavone andflavonolbiosynthesis,ko00944)和昼夜节律-植物(Circadianrhythm-plant,ko04712))与花青素生物合成显著相关的代谢途径。代谢组学分析确定了矢车菊素3-O-3",6"-O-二丙二基葡萄糖苷(Cyanidin 3-O-3",6"-O-dimalonylglucoside)和柚皮素(Naringenin)可能是粉红色藜麦叶片形成的关键DAMs;转录组-代谢组学联合分析表明类黄酮生物合成和花青素生物合成途径是藜麦叶片中花青素生物合成的主要富集途径;通过qRTPCR对10个DEGs进行验证,结果表明qRT-PCR的验证结果与转录组测序结果一致。

甘肃临夏高寒区饲用藜麦产草性能和营养价值

为解决高寒区饲草短缺难题,本研究分析了15个藜麦(Chenopodium quinoa)品种(系)生产性能及营养价值,计算相对饲喂价值,评价了各品种(系)综合指标。结果表明,干草产量最高的是‘GSQ6’,达20.78 t·hm^(−2);‘台湾红藜’鲜草产量最高,达112.46 t·hm^(−2);‘蒙藜1号’干鲜比最高,达到0.39;‘台湾红藜’茎叶比最高,达到2.75。‘白藜05’粗蛋白含量最高,达到14.84%;‘GSQ-7’粗脂肪含量最高,达到3.79%。‘陇藜4号’相对饲用价值最高。综合评价草产量、营养品质及饲用品质指标,临夏高寒地区适宜推广种植的饲用藜麦品种(系)为‘GSQ-6’‘陇藜4号’及‘台湾红藜’,其中‘GSQ-6’具有高产、纤维含量低及优良的适口性等特点,是一种优质的饲用藜麦品种。本研究结果为进一步提升藜麦饲草综合开发利用价值、促进草地畜牧业绿色健康发展提供了参考依据。

低温胁迫联合乳酸菌发酵对藜麦富集γ⁃氨基丁酸的影响

以藜麦为主要材料,探究低温胁迫联合乳酸菌发酵对藜麦γ⁃氨基丁酸(γ⁃aminobutyric acid,GABA)含量的影响。通过单因素和正交试验,分别对低温胁迫藜麦萌发过程以及乳酸菌发酵过程关键因素进行工艺优化。结果表明:在低温胁迫藜麦萌发过程中胁迫温度为-7℃、胁迫时间为5 h、发芽温度为35℃、发芽时间为18 h时,藜麦萌发后GABA含量可达1.71 mg/g,对发芽藜麦进行乳酸菌发酵,在接种量为2.0%、发酵温度为32℃、发酵时间为18 h时,发酵后藜麦GABA含量可达2.45 mg/g。研究表明低温胁迫联合乳酸菌发酵可有效提高藜麦GABA含量。

藜麦挤压面条加工工艺优化

以藜麦为原料,采用双螺杆挤压技术制备藜麦面条。以蒸煮特性和质构特性为考察指标,在单因素试验的基础上,应用响应面法优化挤压藜麦面条的挤压工艺参数,探究挤压温度、物料水分含量和螺杆转速对面条品质的影响。结果表明,挤压藜麦面条的最佳工艺条件为挤压温度113℃、物料水分含量45%、螺杆转速80r/min,此时面条的蒸煮损失较低,硬度较高。

36份藜麦种质资源苗期耐盐碱性评价与筛选

为探究不同藜麦种质苗期耐盐碱性差异,本研究对36份藜麦种质苗期用150 mmol/L盐碱浓度(NaCl∶NaHCO_(3)=4∶1)进行胁迫处理,对株高、叶面积和叶片相对含水量等11个指标进行了测定,采用主成分分析等多种统计方法,筛选出适宜山西地区生长的藜麦种质。结果表明,盐碱胁迫下,藜麦种质各类指标相互之间均存在一定程度的关联;本试验中共提取5个主成分因子,方差累积贡献率为74.947%,可以代替11个指标的绝大部分信息,显示盐碱胁迫下藜麦苗期的抗盐碱特性,并且计算出耐盐碱性综合评价D值,并基于D值进行聚类分析,将36份种质资源分为四个大类,包括高耐盐碱种质5份、耐盐碱种质14份、弱耐盐种质11份、盐碱敏感种质共6份。

响应面法优化藜麦代餐粉工艺

以催芽藜麦粉、木糖醇、黑芝麻粉、脱脂奶粉为原料,以上述原料所占质量百分比及感官评价为指标进行单因素对照试验。在单因素试验的基础上,选取催芽藜麦粉用量为6.40 g,木糖醇用量为6.99 g,脱脂奶粉用量为10.36 g,羧甲基纤维素钠用量0.80 g,黑芝麻粉用量4.00 g作为优化因素进行响应面法分析,结果表明,各因素对结果的影响排序为催芽藜麦粉>木糖醇>脱脂奶粉。

PEG胁迫对4种颜色藜麦种子萌发的影响

通过对不同聚乙二醇(PEG-6000)浓度下藜麦品种种子萌发及生长特性的深入研究,旨在为干旱地区的藜麦品种选择提供理论支持和技术指导。研究结果表明,在干旱胁迫下,不同颜色藜麦种子的发芽率和发芽势表现为灰色品种>白色品种>黑色品种>红色品种。红色藜麦种子在不同浓度的PEG-6000溶液处理下,其发芽率、发芽势、发芽指数及活力指数均呈现一定程度的增加,特别是在PEG-6000浓度为9%时,红色藜麦种子的发芽性能达到最大值。此外,各色藜麦种子的胚根长度和鲜重也在这个浓度下达到最大值。然而,当PEG-6000的浓度增至12%时,对胚根长度和鲜重的抑制效应变得显著,且其数值降至最低水平。在低浓度范围(3%~9%)的PEG-6000溶液中,4种颜色的藜麦品种均表现出一定的耐旱能力,其中红色品种的耐旱性表现最出色。综上所述,通过对干旱条件下藜麦种子的萌发及生长特性进行细致研究,有望为干旱地区藜麦品种的选育与种植提供有益的科学依据和实际应用价值。

不同剂量^(60)Co-γ射线辐照藜麦种子的效应研究

为了研究^(60)Co-γ射线辐照在藜麦育种中的应用,探讨^(60)Co-γ射线辐射诱变藜麦的适宜剂量,本研究利用4种剂量^(60)Co-γ辐射4个不同藜麦品种,对辐射后的种子进行室内发芽试验和田间种植试验,并对M1代的生育过程、畸变率、突变率进行了调查和分析。结果表明,经过150~450 Gy的辐照剂量处理后,藜麦的形态特征和生长表现出显著变化;发芽率呈先上升后下降的趋势,150 Gy剂量可促进种胚活力,250 Gy以上剂量显著降低发芽率;辐射导致出苗延迟,高剂量下甚至无法正常出苗,出苗率也显著降低,表明辐射对幼苗生长产生负面影响;成株率随辐射剂量增加而下降,幼苗自然枯死增多,说明辐射对发芽种子胚芽的继续发育抑制显著;辐射导致遗传变异,包括早熟、矮化、穗颜色等方面,突变频率随剂量增加而增加。综上可知,藜麦的生长、发芽、出苗、成株等受到辐射剂量影响,适度辐射可促进发芽,但高剂量对生长和遗传特性产生负面效应。本研究对于辐射育种的可行性和作物改良意义重大,但需深入研究其机制和应用潜力。

柴达木盆地有机藜麦覆膜穴播栽培大田对比试验

藜麦是重要经济作物和粮食作物,因其营养价值较高,对人体健康有益,已成为重要的保健型粮食作物。覆膜栽培技术具有增温提熵、保水保肥、除草控药等作用,能最大限度提高作物产量,增加经济收益。本试验以露地开沟条播为参照,对“青藜1号”“大白藜”2个藜麦品种以0.010mm、0.012mm、0.014mm的普通黑色地膜和0.010mm的全生物降解地膜、0.012mm普通黑色地膜等5种不同厚度、材质、颜色的地膜进行覆膜处理。通过统计覆膜保苗、除草防效、产量、经济效益等指标,确定藜麦覆膜栽培的最佳地膜种类,为藜麦覆膜控草栽培技术的大面积推广应用提供技术支持。

藜麦与黑大麦复合谷物发酵富集多酚和黄酮工艺优化及其生物有效性研究

为有效富集藜麦和黑大麦中多酚和黄酮的含量并提高其生物有效性。本研究以多酚和黄酮为响应值,在单因素实验的基础上,通过响应面试验优化植物乳杆菌发酵藜麦和黑大麦复合谷物的工艺条件;通过体外模拟胃肠消化实验,明确复合谷物发酵对酚类物质的释放、生物有效性及抗氧化活性的影响。结果表明,藜麦-黑大麦复合谷物发酵富集多酚和黄酮的最优工艺条件为:原料比(藜麦:黑大麦)1:2.4(g/g)、料液比1:8.9(g/mL)、接种量2.0%、发酵时间36.7 h,发酵温度30℃。在该条件下,复合发酵谷物组中多酚和黄酮的含量分别为364.90和264.36 mg/100 g,显著高于未发酵复合谷物以及单独发酵藜麦或黑大麦组(P<0.05);体外模拟胃肠消化实验结果表明,发酵复合谷物中游离酚和总酚释放量、总抗氧化活性和羟基自由基清除活性较未发酵谷物和单一谷物发酵组显著增加(P<0.05);抗氧化活性与游离酚和总酚含量均呈显著正相关(P<0.05)。本研究表明,复合发酵藜麦和黑大麦较单一谷物发酵更有利于多酚和黄酮的富集,可在一定程度上改善发酵谷物中酚类物质的生物有效性,并提高谷物的抗氧化活性。

藜麦霜霉病与抗病性研究进展

藜麦是深受大众喜爱的新兴粮饲兼用型作物,霜霉病是危害藜麦最严重的全球性病害。利用抗病品种是防治霜霉病最简便、经济和有效的措施。为更好地了解国内外藜麦霜霉病抗性研究动态,本文阐述了藜麦霜霉病的寄主范围、专化性和宿主跳跃现象;比较分析了抗性鉴定时期、方法、评价指标和模型,确认室内离体叶片接菌法是藜麦霜霉病抗性鉴定可靠有效的方法;藜麦栽培种的抗性变异大,野生近缘种存在丰富的抗性资源;从藜麦生育期、皂苷含量、气孔性状、激素代谢和抗性分子机制等方面阐述了其初步的抗性机理。目前,藜麦与Peronospora variabilis的互作机理仍不清楚,还需深入研究。

藜麦CqGAI基因密码子偏好性与进化分析

为了阐明藜麦CqGAI基因密码子使用特性,克隆获得藜麦CqGAI基因序列,运用CodonW、SPSS软件及EMBOSS在线程序分析藜麦CqGAI基因密码子使用偏好性,并与25种植物的GAI基因进行中性绘图、ENC分析和奇偶偏好偏差性分析。结果表明,藜麦CqGAI基因编码序列(coding sequence,CDS)全长1 782 bp,编码593个氨基酸,包含DELLA基因家族特有结构域DELLA、TVHYNP、NLS、VHIID、LHR、RVER;CqGAI基因能够迅速响应赤霉素(gibberellins,GA),在GA信号通路中起关键作用;密码子偏好性分析显示,CqGAI基因的有效密码子数(effective number of codon,ENC)、密码子适应指数(codon adaptation index, CAI)及GC含量分别为54.14、0.21和46.18%,密码子偏好性较弱,偏好以A/T结尾,有27个高频密码子。聚类分析表明,藜麦CqGAI基因与石竹目植物的亲缘关系较近。碱基组成与相关性分析发现,CqGAI基因密码子偏好性受碱基突变和选择效应影响。密码子使用频率表明,大肠杆菌与酵母菌均适用于藜麦CqGAI基因异源表达,拟南芥、烟草、甜菜均可作为藜麦CqGAI基因功能分析的遗传转化受体。以上研究结果为进一步研究藜麦CqGAI基因功能和异源表达提供了重要参考。

植物生长抑制剂对藜麦农艺性状和穗发芽抗性的影响

藜麦果实无休眠或休眠期短,成熟时云南大部分地区雨季尚未结束,在收获前期遇持续阴雨天气或在潮湿环境下易发生穗发芽现象,严重影响藜麦产量和品质。为有效地控制藜麦穗发芽,以易穗发芽的WQ6为试验材料,分别在初花期(B1)、盛花期(B2)、灌浆期(B3)分别喷施脱落酸(A1)、矮壮素(A2)、多效唑(A3)3种植物生长抑制剂,以喷施清水为对照(CK),探究不同时期喷施不同植物生长抑制剂对藜麦农艺性状和穗发芽抗性的影响。通过隶属函数法综合分析穗发芽抗性,发现各处理的穗发芽隶属函数均值都小于CK,盛花期喷施矮壮素处理的隶属函数平均值最低,穗发芽抗性最强。各处理均能极显著矮化植株、影响产量,A2B1、A1B2、A2B2、A3B2、A1B3处理能够显著增加产量。综合藜麦产量、穗发芽抗性以及抑制剂成本,在盛花期喷施200mg·L^(-1)多效唑效果最好。

藜麦CqAMSlike基因的克隆与功能分析

为探究藜麦(Chenopodium quinoa,Willd.)花粉发育的分子机制,基于基因组和转录组数据,经同源比对及RT-qPCR表达分析等,预测藜麦中AMS候选基因并克隆其编码序列,随后经病毒介导的基因沉默(VIGS)及双分子荧光互补(BiFC)法进行候选基因的功能验证。结果显示,藜麦中有CqAMSlike1和CqAMSlike2两个基因,其中CqAMSlike1的CDS长1929 bp,而CqAMSlike2的CDS长1920 bp,两基因均在不同发育时期的圆锥花序中表达。与CqAMSlike2相比,CqAMSlike1的表达更与AMS的表达模式相一致,而被进一步用于基因的功能验证。与对照相比,基于烟草脆裂病毒(TRV)沉默CqAMSlike1的藜麦两性花出现部分花丝缩短、花药不裂,花粉败育,单株种子少,种子空瘪率增加的表型。BIFC结果显示CqAMSlike1自身,与CqTDF1和CqMYB80均有互作,预示CqAMSlike1可形成同源或异源聚体调控藜麦绒毡层发育基因的表达。

藜麦SOD家族基因的鉴定及其对混合盐碱胁迫的响应

超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)是植物抗氧化系统的关键酶,在保护植物免受生物和非生物胁迫方面发挥重要作用。以拟南芥SOD为基础,通过序列比对在藜麦基因组中鉴定出12个SOD基因,分别定位于细胞核、微体及线粒体,在11条染色体上不均匀分布,其编码蛋白质三级结构显示Cu/Zn-SODs与Fe-SODs为同源二聚体,Mn-SODs为同源四聚体。CqSOD基因内含子/外显子分布模式不尽相同,内含子数介于4~7个,保守基序差异明显。系统发育关系显示,SOD蛋白可分为Cu/Zn-SODs、Fe-SODs及Mn-SODs 3个亚族。此外,所有的CqFe-SODs及CqMn-SODs启动子区都含有脱落酸激素反应顺式元件,CqSOD12与11个CqSOD蛋白及4个CqCAT蛋白存在相互作用。表达谱分析表明,12个CqSOD基因对混合盐碱及硝普钠均有较强响应。研究结果为SOD基因在植物发育和胁迫响应中的作用及分子机制研究奠定基础。

不同比例藜麦秸秆和鸭茅混合青贮对青贮品质的影响

【目的】探究不同比例的藜麦秸秆和鸭茅混合青贮对青贮品质的影响。【方法】将藜麦秸秆与鸭茅按鲜重比10∶0(A组)、9∶1(B组)、7∶3(C组)、5∶5(D组)、3∶7(E组)、1∶9(F组)、0∶10(G组)在室温条件下青贮60 d后,取样测定青贮品质。【结果】混合青贮(B组、C组、D组、E组、F组)的粗蛋白(CP)、粗灰分(Ash)、粗脂肪(EE)以及可溶性碳水化合物(WSC)含量均高于藜麦秸秆单贮(A组)。随着鸭茅比例的增加,CP、Ash、EE以及WSC的含量逐渐上升,而酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF)值降低。主成分分析提取出2个主成分,累计贡献率为88.9%。主成分综合评定、相对饲喂价值(RFV)和粗饲料分级指数(GI)结果一致,藜麦秸秆单一青贮饲用价值最低,鸭茅单贮饲用价值最高,藜麦秸秆与鸭茅按照3∶7和1∶9的鲜重比混合青贮效果差异不显著,且优于其他混合比例。【结论】藜麦秸秆与鸭茅混合青贮有助于提高青贮品质,鸭茅比例以70%~90%为宜。

藜麦糠皮皂苷提取技术研究进展

藜麦皂苷属于齐墩果烷型五环三萜化合物,具有广泛的生理和药理活性,包括抗炎、抗菌、抗螺、抗氧化、免疫调节以及提高皮肤渗透性等功能,在食品、药品和化妆品等行业有着重要的商业用途。藜麦糠皮是藜麦加工的副产物,由于皂苷含量高而无法在食品领域得到合理利用。目前,尚缺乏高效脱除藜麦糠皮皂苷的技术手段,因此,研究藜麦糠皮皂苷的提取技术具有重要的应用价值。本文总结了超高压提取、超声波辅助提取、微波辅助提取、生物酶辅助提取、双水相提取、丙酮溶液提取、超临界CO_(2)提取、离子液体提取及低共熔溶剂提取藜麦皂苷的技术特点,并结合作者的实践经验对原料预处理以及如何选择溶剂、温度和料液比等工艺参数进行分析,为藜麦糠皮的高效综合利用和藜麦皂苷新产品的开发提供有益借鉴。

酶促挤压对藜麦理化性质的影响

为探究耐高温α-淀粉酶在藜麦挤压过程中对其理化性质、酚类物质和抗氧化能力的影响,作者采用了5种不同质量分数的酶溶液对藜麦进行挤压处理。结果表明,相比于传统挤压处理的样品,经酶促挤压处理的样品中水溶性指数上升、吸水性指数下降、峰值黏度下降、粒径减小;同时酶促挤压可显著提高样品中的总酚、黄酮质量分数以及抗氧化活性。作者用高效液相色谱法研究了样品处理前后酚酸的变化,结果表明高温α-淀粉酶可显著提高样品中芦丁、咖啡酸、没食子酸的质量分数。综上所述,耐高温α-淀粉酶的加入改善了传统挤压对藜麦理化特性及酚类物质的影响,该研究结果为藜麦深加工提供了参考。

基于表型和基因型的藜麦种质资源遗传多样性分析

为了解和掌握青海省引进和收集藜麦种质资源的遗传背景和多样性,本研究选择11个表型性状和221对SSR引物对114份藜麦种质资源进行遗传多样性分析。结果表明,114份藜麦种质资源的11个表型性状差异极显著(P<0.01),变异系数范围为4.57%~87.79%,主穗直径的变异最大(87.79%),籽粒直径的变异最小(4.57%);遗传多样性指数范围为0.47~2.29,单株产量的遗传多样性指数最大(2.29),茎秆长最小(0.47)。46对多态性较好的SSR引物扩增出165条多态性条带,每对引物的平均等位变异数为3.59,观测等位基因(Na)平均值为1.65,有效等位基因(Ne)平均值为1.50,Shannon’s信息指数(I)和Nei’s基因多样性指数(He)平均值分别为0.39和0.27,平均多态性比率为64.35%。通过聚类分析发现,114份藜麦种质基于表型性状和SSR分子标记的聚类结果存在一定的相似和差异,来源地相同的种质被分到了不同的类群,来源地不同的种质被分到了同一类或单独聚成一类,说明参试藜麦种质资源的表型性状和分子遗传信息多样性较丰富。