木薯块根饲养番鸭试验与成效分析

为深入了解木薯块根作为饲料饲养番鸭的效果,采用晒干和发酵处理木薯块根组成配方进行试验。以专用饲料为对照,设计3个处理,每个处理60羽55日龄番鸭,单圈散养,饲养周期50 d。观测各组饲料特征,番鸭饲养过程中进食情况、成活率、增重、外观体型、屠体性能、鸭肉品质等,分析饲养番鸭成效。结果表明,木薯饲料饲养的番鸭均能正常生长,外观体型综合表现较好,具有农家番鸭特征;利用木薯饲养番鸭,可减少对玉米、小麦、稻谷等谷物粮食依赖,作为饲料开发具有较大潜力。

华南8号木薯及其四倍体块根淀粉及蛋白表达谱的差异分析

【目的】通过对华南8号木薯及其四倍体块根淀粉含量与结构及蛋白质组学分析,揭示染色体加倍对木薯块根淀粉含量与结构的影响及其蛋白质调控机制。【方法】植后10个月收获木薯块根,采用空、水重测定块根鲜薯的淀粉含量,分光光度法分别测定淀粉中支链淀粉与直链淀粉的比例,采用Excel 2013和DPS v7.05统计软件对数据进行分析,差异显著性标准采用新复极差法,通过扫描电镜对块根淀粉体的大小、形态及数量进行显微结构观察,利用蛋白质印迹(Western blot)技术对参与淀粉合成与降解的酶表达水平进行验证,采用双向电泳技术分离块根蛋白质,Delta 2D软件分析差异倍数在2.0以上的差异蛋白质点,并通过基质辅助激光解析电离飞行时间质谱技术(MALDI-TOF-TOF-MS/MS)鉴定差异蛋白质,结合KEGG数据库将其按照功能进行分类。【结果】木薯染色体加倍后,块根干物率、淀粉含量及单株鲜薯重均显著下降,分别比二倍体降低了12.18%、11.41%和35.34%;而淀粉中直链淀粉和支链淀粉比例无显著变化;淀粉体形态无明显差异,主要为球形,不规则球体、椭球体也有存在,大小较均一,淀粉体排列较为疏松,空间间隙较大,视野内淀粉体数量减少;蔗糖磷酸合成酶(SPS)表达水平降低,β-淀粉酶表达水平升高,而颗粒结合型淀粉合成酶I(GBSSI)表达水平无显著变化;经软件分析得到的20个表达差异显著的蛋白质点中上调表达的有2个,下调表达的有18个;经质谱技术成功鉴定到其中的19个,1个下调表达的蛋白质点16未得到匹配,17个下调表达的蛋白质其功能涉及到碳代谢及能量代谢(4个)、结构蛋白(3个)、DNA和RNA代谢(2个)、分子伴侣(2个)、HCN代谢(2个)、抗氧化与解毒(1个)、蛋白质合成(1个)及未知功能(2个);2个上调表达蛋白质为茎特异性蛋白TSJT1。【结论】参与碳代谢及能量代谢、核酸代谢、分子伴侣等7个代谢途径相关蛋白质表达水平下调;淀粉体疏松排列,数量减少;参与淀粉代谢合成过程的SPS表达水平的下降,参与淀粉降解过程的β-淀粉酶表达水平的升高。表明四倍体块根淀粉合成能力降低,分解能力提高,从而降低了块根的淀粉含量,而直链淀粉与支链淀粉比例无显著变化。

八个木薯品种(系)储藏根采后耐贮性生化指标的变化

选用8个木薯品种(系)调查和评价储藏根采后3、7、12、17和27d贮藏保鲜过程,发现其耐贮存性从高至低依次为SMH、BRA755、SC205、SC5、BRA440、7G-2、T1和BRA258。利用线性回归分析表明,木薯储藏根贮存变质抗性与干物质含量呈负相关,相关系数r为0.687(P=0.05);与淀粉率含量呈负相关,相关系数r为0.696(P=0.05);与储藏根氢氰酸(HCN)含量无相关性。其中SMH贮存变质抗性最强,储藏根干物质和淀粉含量最低;BRA258和T1贮存变质抗性最差,干物质和淀粉含量最高,因此这3个木薯品种(系)在育种上具有较高的利用价值。

木薯块根膨大期韧皮部和木质部比较蛋白组学初步研究

以‘华南8号’木薯块根膨大期的韧皮部和木质部为材料,采用改进酚抽法提取总蛋白,进行一维和二维电泳,电泳图谱经Image Master分析,得到差异蛋白点进行质谱鉴定。结果表明:改进酚抽法可以从木薯块根韧皮部和木质部中提取高质量总蛋白,用于蛋白质组学研究;获得分离性好、分辨率及重复性较高的双向电泳图谱;比较木薯块根韧皮部和木质部双向电泳图谱发现265个差异表达蛋白点,其中29个在韧皮部特异表达,17个在木质部特异表达;成功鉴定出8种差异蛋白,这些蛋白主要参与翻译后修饰、无机离子和氨基酸转运代谢、分子伴侣和信号转导等代谢通路。本研究初步比较木薯块根韧皮部和木质部的蛋白表达差异性,为进一步从蛋白质组水平研究木薯块根膨大过程中淀粉转运、积累和合成调控机制奠定了技术基础。

木薯宽窄双行起垄栽培模式及机械化种植技术研究

【目的】木薯是我国华南地区重要的淀粉或能源作物,目前主要依靠人工收获,生产成本高、经济效益低。近年来研发的木薯收获机与当前等行距的栽培方式难以相适应,表现为牵引收获机的拖拉机行走轮不可避免地碾压在木薯行上而压断木薯块根,造成块根损失率高达17%。【方法】为避免拖拉机碾压木薯行、提高块根收获率,针对有利于机械化收获的要求,以66.2 kW拖拉机的轮距尺寸为参考,设计了宽行距120cm、窄行距60 cm、垄高25~30 cm的宽窄双行起垄种植的栽培模式,研制了配套的木薯起垄机和木薯联合种植机,并在广东、海南、广西、云南等地开展不同产区适应性试验。【结果】采用宽窄双行起垄种植栽培模式,起垄机作业效率0.6~0.8 hm^2/h,种植机作业效率约0.6~0.7 hm^2/h,机械化种植效率比人工提高23倍,机械化种植成本仅为人工种植的50%,木薯产量在33~42 t/hm^2,机械化收获时能够有效避免拖拉机碾压木薯行、显著减少断薯,损失率在5%以下。【结论】宽窄双行起垄栽培模式,能够较好地适宜机械化种植与收获,促进农机农艺的高度融合。

木薯块根采后腐烂及贮藏方法研究进展

木薯是非洲和部分南美洲国家的主要食物能量来源,用途广泛。由于其采后迅速发生腐烂质变而极大影响了木薯块根进一步推广运用。随着木薯生物技术研究发展,块根采后生理变化的研究不断地获得重大突破,笔者从不同角度阐述了块根采后腐烂的机理及采后贮藏方法,总结木薯块根采后腐烂的主要原因,并提出解决这一问题关键在于研发快速、有效的处理技术,包括短波紫外线处理技术。

4个华南系列木薯品种块根采后贮存能力分析

以中国自主选育的华南系列主栽品种华南5号、华南8号、华南9号及华南11号为材料,研究不同贮藏天数其块根失重率、干物率、淀粉含量和β-胡萝卜素含量的变化。结果表明:在贮藏过程中,4个木薯品种块根的相关品质间均存在明显差异,干物率与淀粉含量在前7 d表现出显著或极显著的相关性;其中华南5号常温耐贮存时间最长,耐贮存能力最强。

4种食用木薯块根中亚麻仁苦苷酶的表达水平

为选育出低含量生氰糖苷木薯品种及选择适宜的食用时期提供依据,选用蛋黄木薯(SC9)、紫叶黄心木薯(BGM019)、白心面包木薯(SC101)和深黄木薯为材料,分别在植后3个月(块根形成期)、6个月(块根膨大期)及9个月(块根成熟期)采用Western Blot技术检测亚麻仁苦苷酶的表达水平。结果表明:亚麻仁苦苷酶在不同品种同一发育时期,同一品种不同发育时期均存在差异。随生育期的延长,亚麻仁苦苷酶表达水平在SC101与SC9中均呈先下降后缓慢上升趋势,在BGM019中呈升高趋势,在深黄木薯中呈先升高后下降趋势。

不同木薯品种块根成分的累积变化规律

以F15、F901、G15、瑞士N4和GR911等木薯品种为材料,在块根膨大期对其干物质、蛋白质、淀粉、可溶性总糖含量以及收获期对产量进行测定。结果表明:木薯块根干物质和淀粉的积累与生长期呈一定的正相关,随着时间的延长而升高;蛋白质含量随着时间的延长均呈先升后降的趋势,在11月份达到最高值;依据淀粉含量变化和块根产量表现,F15和F901淀粉含量连续保持上升趋势,建议采收期在1月份,G15和瑞士N4淀粉含量在12月份增长缓慢或不增长,建议采收期在12月份。

木薯块根迅速膨大期韧皮部和木质部中的蔗糖代谢

以高淀粉木薯品种华南9号和低淀粉品种华南7号为试料,分析块根膨大中后期蔗糖代谢相关酶活性及其产物的变化规律。结果表明:在块根韧皮部和木质部中,参与蔗糖合成的蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶(合成方向)在膨大后期活性均有所升高,而参与蔗糖分解的可溶性酸性转化酶、中性转化酶和蔗糖合成酶(分解方向)在后期活性均下降;细胞壁酸性转化酶活性变化存在明显差异,华南7号在块根膨大中期活性较高,华南9号在后期较高;在块根韧皮部中,蔗糖、葡萄糖和果糖的含量在膨大后期增加幅度较华南7号明显,而在块根木质部中,华南7号中这3种糖在膨大后期均呈增加趋势,华南9号中却下降,表明华南9号比华南7号有更强的蔗糖代谢的能力,这可能是造成不同品种木薯淀粉含量差异的原因。

近缘两个木薯品种块根蛋白质组比较分析

以木薯(Manihot esculenta Crantz)栽培种华南9号(SC9)及其近缘野生种W14的块根为研究对象,利用蛋白质组学技术,分析了这两个品种块根的蛋白质差异情况,并对差异蛋白质的功能进行了分类。结果表明:主要有22个蛋白质出现较大的差异表达,其中16个为已知功能的蛋白质,可分为7类,包括信号传导、核酸代谢和碳与能量代谢等。其中,与碳和能量代谢相关的蛋白质果胶酶,以及与光合作用相关的苹果酸合成酶在SC9块根细胞中的表达量显著高于在W14中的。进一步的RT-PCR定量分析发现PME3基因在SC9块根中的表达量显著高于在W14中的。

木薯栽培种ZM-Seaside和花叶变种块根蛋白组学分析

为研究木薯栽培种ZM-Seaside(高产种质)和花叶变种(低产种质)块根产量差异的原因,从农艺性状和蛋白质组学角度对以上2个种质进行分析,为选育高产木薯品种提供理论依据。试验中采用旋光法测定淀粉含量;硝酸银滴定法测定氢氰酸含量;苯酚抽提法提取蛋白质;双向电泳技术分离蛋白质;Delta2D软件确定差异蛋白质点;质谱技术鉴定差异蛋白质点,结合KEGG数据库将其功能分类;利用Western blot技术对部分差异蛋白质进行验证;String在线软件构建蛋白质互作调控网络。结果显示,ZM-Seaside块根淀粉含量为29.18%,显著高于花叶变种的25.83%;两种木薯鲜薯薯肉氢氰酸含量均低于50 mg/kg,属可食用木薯种质。ZM-Seaside干物率为40.28%,显著高于花叶变种的37.16%。以花叶变种块根的全蛋白质为对照,ZM-Seaside的块根存在39个差异蛋白质点,其中上调表达23个,下调表达16个;经质谱技术成功鉴定到其中28个,其功能涉及到碳水化合物和能量代谢(7个)、分子伴侣(8个)、解毒和抗氧化(2个)、蛋白质合成(1个)、结构蛋白(3个)及未知功能蛋白质(7个)。STRING代谢网络显示:热激蛋白Heat shock protein和分子伴侣Molecular chaperone Hsp90-1互作关系最多,是整个互作调控网络的枢纽。推测这2个蛋白质是影响ZM-Seaside和花叶变种块根产量差异的关键蛋白质,这些蛋白质有可能成为选育高产木薯种质的标记蛋白质。

木薯周年生产中不同采收期的块根品质比较分析

以食用木薯华南9号、华南12号和沙田木薯3个品种为材料,在种植后13个月(翌年5月)、16个月(翌年8月)、19个月(翌年11月)分3次收获木薯,比较不同采收期不同食用木薯品种的块根品质。结果表明:3个品种在翌年8月收获氢氰酸含量最低,且华南9号<沙田木薯<华南12号;华南12号粗纤维含量最低,各品种的粗纤维含量在不同采收期变化趋势不同; 3个品种的淀粉含量和含水量均随着采收期的推迟而下降;各采收期3个品种的鲜木薯和蒸木薯的亮度(L*)变化规律不一致; 3个品种各时期鲜木薯b*值均为正值,呈黄色;而蒸木薯a*值均为负值,呈绿色,且华南9号的b*值最高,黄色最深;对3个品种蒸木薯和木薯汁的感官价随着采收期的推后逐渐下降,华南9号的感官评价最好,其次是沙田木薯。

木薯块根贮藏物质的研究进展

木薯块根贮藏物质主要是淀粉和蛋白质。本文简介对木薯的栽培育种、木薯淀粉的市场需求、木薯淀粉颗粒形貌特征、交联木薯淀粉、木薯淀粉深加工等方面的研究进展,回顾了木薯贮藏蛋白、特别是营养贮藏蛋白结合木薯块根发育方面的研究,并提出将来木薯贮藏物质的研究以及木薯品种改良的一些新思考。

华南8号木薯块根形成期叶绿体蛋白质组学分析

以‘华南8号’木薯块根形成期叶绿体为材料,采用改进酚抽法提取总蛋白,通过一维和二维电泳,经Image Master分析,获得了木薯叶绿体的蛋白质表达谱,发现(397±31)个蛋白点;挖取2-DE凝胶上相对丰度较高的蛋白点275个,利用改进的酶解方法进行胶内酶解,经MALDI-TOF MS质谱鉴定,获得208个蛋白点,对应143种蛋白质,这些蛋白主要参与光合作用、光合生物碳固定、氧化还原调节、氨基酸代谢、蛋白质代谢和转运等途径。结果为后期从蛋白质组水平深入研究木薯叶绿体高光效机制提供一定参考。

不同木薯品种茎叶可溶性糖与块根淀粉积累特性研究

【目的】研究不同木薯品种茎叶可溶性糖与块根淀粉积累特性，为木薯的高产栽培和分子育种提供理论依据。【方法】以低淀粉木薯品种华南124和高淀粉木薯品种辐选01为材料，在块根形成初期（植后70～80d））、形成中期（植后90-100d）、块根膨大初期（植后120～130d）、膨大中期（植后150～160d）和块根成熟期（植后235～245d）分别测定两个木薯品种的茎叶可溶性糖及淀粉含量，分析茎叶可溶性糖含量和块根淀粉积累间的关系。【结果】两个木薯品种的茎叶可溶性糖、还原糖和蔗糖含量在块根形成中期以前表现为华南124〉辐选01，块根形成中期以后表现为辐选01〉华南124。在木薯的整个生育期，辐选0l的淀粉合成量和淀粉合成速率均大于华南124。相关性分析结果显示，辐选01茎叶中还原糖、蔗糖和可溶性总糖含量与块根淀粉含量呈正相关关系，其中茎秆的还原糖和可溶性总糖含量与块根淀粉含量呈极显著相关关系；华南124茎叶还原糖、可溶性糖、叶片蔗糖含量均与块根淀粉含量呈正相关关系，但均未达显著水平。【结论】木薯茎叶可溶性糖对块根淀粉积累有重要作用，其中茎秆对可溶性糖的运转能力是影响淀粉合成的关键要素。

不同施氮水平对块根膨大期木薯叶片光合特性的影响

【目的】研究不同氮素供应水平对木薯块根膨大期光合特性的影响,为木薯生产的最佳氮肥管理提供理论依据。【方法】采用田间试验方法,以木薯品种辐选01(FX 01)和华南124(SC 124)为材料,设置0(N 0)、18(N 1)、36(N 2)、72(N 3)、108(N 4)、和144(N 5)kg·hm-2共6个施氮水平,分析不同施氮水平对两个品种木薯块根膨大期总干物质累积量、叶面积、叶片SPAD值以及叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率等光合特性的影响。【结果】在施氮水平范围内,SC 124总干物质累积量增加39.92%~143.03%,最高值为538.8 g·plant-1(72 kg N·hm-2处理下);FX 01总干物质累积量增加11.79%~185.60%,最高值为779.7 g·plant-1(108 kg N·hm-2处理下),表明FX 01较SC 124具有更高的光合生产能力。两个品种木薯的总干物质累积量、叶面积、叶片SPAD值以及叶片光合作用指标总体均表现出随施氮量的提高呈先增加后降低的趋势,且品种差异与施氮水平对叶面积、叶片SPAD值以及叶片光合作用指标均有极显著影响。适宜的氮素供应水平下两个品种的木薯单株叶面积提高,同时光合强度增大,且不同氮素供应水平下两个品种的木薯叶片净光合速率与总干物质累积量呈极显著正相关。【结论】适宜的施氮水平主要通过调节木薯的净光合速率和叶面积,使木薯具有较高的光合强度,促进干物质的生产与累积。

木薯块根拔起输送过程的速度模型分析

为了分析挖拔式木薯收获机拔起木薯块根和输送木薯时,各速度和角度参数对整机运行的影响,优化设计木薯收获机及其夹持输送机构,针对4UMS-1型木薯收获机,通过建立夹持输送机构夹持单株木薯茎秆拔起输送速度模型,分析了使拔起和输送两个过程顺利衔接以及拔起时减少薯块损失的速度关系式、各关键运动学参数以及相互之间的关系、拔起方向和取值大小,并通过建立连续两株木薯夹持拔起速度模型,分析了不发生碰撞干涉的条件。根据速度模型,分析了各参数的关系式,利用数学方法,计算得出了夹持输送机构倾角的取值范围和夹持速度比满足的条件,确定了4个关键参数的最佳取值范围为α=30°、15°<β<20°、vt=3.2 m/s和1.17 m/s<vm≤1.39m/s。该结果对木薯收获机及其夹持输送机构的优化和改进设计具有重要参考意义和借鉴作用。

外源ABA及其抑制剂钨酸钠对木薯块根类胡萝卜素相关基因和蛋白的影响

旨在研究外源ABA及其抑制剂钨酸钠(Na_2WO_4)对木薯块根类胡萝卜素相关基因和蛋白的影响。以木薯品种华南9号(Manihot esculenta Crantz SC9)为材料,HPLC测定块根β-胡萝卜素;Western blot分析相关蛋白表达量;QPCR分析相关基因表达量。结果显示,外源ABA及钨酸钠能提高块根β-胡萝卜素的含量;其中外源ABA与钨酸钠都提高了类胡萝卜素合成途径基因PSY2与LCYB表达,并抑制降解相关的ZEP与NCED3基因的表达,从而能够在转录水平的变化上解释β-胡萝卜素含量的变化,且LCYB与ZEP在转录与翻译水平具有一致性;与质体相关PAP1基因和FBN1a在处理下上调表达在一定程度上增加了质体小球的数量;外源ABA及钨酸钠使活性氧(ROS)相关的超氧化物歧化酶(Fe-SOD和Cu/Zn-SOD)表达量升高保护了块根中类胡萝卜素的稳定。这三者共同作用,提高了块根β-胡萝卜素的含量。

木薯块根不同发育期β-胡萝卜素和蛋白质积累变化及其有色体蛋白质组学研究

木薯是世界重要的粮食作物,在我国发展潜力巨大。蛋白质和类胡萝卜素是重要的营养品质特性,但木薯蛋白质含量低,提高木薯块根类胡萝卜素和蛋白质含量,提高其营养成分,已成为木薯选育种的重要目标。本研究以蛋黄木薯(‘SC9’)、紫叶黄心木薯(‘BGM019’)和白心面包木薯(‘SC101’)3个木薯品种为试验材料,开展黄心和白心木薯块根营养品质特性的研究,分析其不同发育期类胡萝卜素和蛋白质含量的变化,同时利用双向电泳和质谱法开展木薯块根有色体亚细胞结构蛋白质组的研究,揭示其蛋白质含量提高与类胡萝卜素积累的关联性。结果表明:3个木薯品种块根β-胡萝卜素含量在块根形成期、膨大期和成熟期差异显著(P<0.05),‘BGM019’和‘SC9’蛋白质含量在同一生长发育时期差异不显著(P>0.05),但显著高于‘SC101’(P<0.05)。随着木薯块根发育成熟,其类胡萝卜素和蛋白质含量均呈上升趋势,且二者表现为正相关。以膨大期为对照,在‘SC9’成熟期块根有色体中检测到36个差异表达蛋白质,其中26个上调表达,10个下调表达;‘BGM019’中检测到49个差异表达蛋白质,其中28个上调表达,21个下调表达;‘SC101’检测到38个差异蛋白质,其中20个上调表达,18个下调表达。通过对上述差异蛋白质的功能分析,发现它们均参与抗氧化、碳代谢和能量代谢、信号转导等多个代谢过程,说明木薯块根类胡萝卜素积累是由多个代谢途径协同作用的结果。对比分析3个木薯品种块根有色体亚细胞结构的差异蛋白质,发现20个差异表达蛋白质在其中2个品种或3个品种间出现相同的表达趋势。它们主要涉及到碳代谢及能量代谢、抗氧化、细胞骨架蛋白、无机离子运输及代谢、分子伴侣和蛋白质合成等代谢途径,其中与抗氧化相关的蛋白质占20%。构建蛋白质生物调控网络揭示块根有色体蛋白质与β-胡萝卜素积累的关联性,为培育优质高营养的木薯新品种提供新思路。