99份苦荞主要农艺性状评价与筛选

为了对苦荞的主要农艺性状进行综合评价,筛选优质苦荞品种,以99份苦荞(国外51份、国内48份)为试验材料,通过变异分析、相关分析和综合得分F值等方法对99份苦荞的11个农艺性状进行分析。结果表明:苦荞11个农艺性状间存在较大变异,变异系数均大于0.1;单株粒重、单株粒数、千粒重和株高与籽粒产量呈极显著正相关;主成分分析显示,前4个主成分的累计贡献率为73.234%,第一主成分中负有最高荷载的为单株粒数和单株粒重;聚类分析将99份苦荞分为6个类群,其中类群Ⅳ的18份品种性状优良,可作为核心种质资源。苦荞选育时应重点考虑单株粒数和单株粒重2个性状指标。综合聚类分析和综合得分F值筛选出23份高产优质苦荞,其中12份为国外引进品种。

磁场对苦荞种子萌发过程中黄酮类物质的诱导效应

研究不同磁场强度诱导下,苦荞种子萌发过程中苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查尔酮异构酶(CHI)及芦丁降解酶(RDEs)3种关键酶的酶比活力变化规律及与总黄酮含量的关系。结果表明:1)不同磁场强度对同一种酶的诱导效应不同:PAL酶比活力在磁场强度为0.3T时达到最高值;CHI酶比活力最高值出现在磁场强度为0.2T时;当磁场强度为0.3T时,RDEs酶比活力与对照相比无显著性差异;2)相同磁场强度对不同酶的诱导效应不同:强度为0.3T时,PAL酶比活力变化最大;强度为0.2T时,CHI酶比活力变化最大;3)当磁场强度为0.3T时,3种酶的协同作用使苦荞萌发物中总黄酮含量达到最高值(62.90mg/g);实验证实磁场对苦荞种子萌发过程中黄酮类物质的增加具有一定诱导效应。

鞑靼荞麦离体再生体系的建立

研究了苗龄、外植体、激素配比对鞑靼荞麦(Fagopyrum tataricum Gaertn.)离体培养的影响,初步建立了鞑靼荞麦离体再生体系.结果表明,鞑靼荞麦离体再生的最佳取材时间为苗龄6～8d;诱导愈伤组织的最适培养基为MS+2.0mg/L2,4-D+1.5mg/L6-BA,子叶诱愈率达75%左右,下胚轴诱愈率可高达86.62%;愈伤组织分化的最适培养基为MS+0.1mg/L IAA+2.0mg/L6-BA+1.0mg/L KT+0.5mg/L TDZ,来自下胚轴愈伤组织的分化率可达9.52%.下胚轴的诱愈率与分化率均高于子叶,更适于离体再生培养.培养基中加入AgNO3后,能有效降低褐化率.生根最适培养基为含有0.5mg/L NAA的1/2MS培养基,生根率在50%左右.TDZ在诱导鞑靼荞麦的愈伤组织分化出芽的过程中起到明显的促进作用,可提高分化率约20%.

荞麦种子萌发期多种抗氧化酶活性的研究

通过研究荞麦种子萌发期(0～7 d)超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(ASP)四种抗氧化酶的酶活性变化,以及对自由基等的清除效果,分析荞麦种子内在抗氧化酶系统在萌发期对细胞膜结构的修复及保护作用。实验结果表明:荞麦种子在萌发期产生的活性氧、自由基等对四种抗氧化酶均有激活效应,其中超氧化物歧化酶(SOD)活性最先上升,其他三种酶随其后被激活,四种酶的氧化反应存在一定关联性和协同作用。苦荞的抗氧化酶活性高于甜荞。

叶面喷施不同浓度硼肥对苦荞主要性状的影响

以西荞2号为试验材料,研究在现蕾期叶面喷施不同浓度硼肥对苦荞(Fagopyrum tataricum Gaertn)主要性状的影响。结果表明,喷施一定浓度的硼肥能有效提高苦荞叶片叶绿素含量、净光合速率、黄酮含量、株高、单株一次分枝数、单株粒数、千粒重;随着叶面喷施硼肥浓度的提高,各指标的大小呈低—高—低的变化,当叶面喷施1.5 g/L的硼肥时,叶片叶绿素含量、净光合速率、黄酮含量、单株粒重和千粒重较对照提高幅度分别为7.14%、83.17%、25.11%、26.13%和15.53%;当硼肥浓度达到2.0 g/L时,对苦荞主要性状有抑制作用,苦荞叶片叶绿素含量、净光合速率、黄酮含量、单株粒重、千粒重等呈下降趋势。

烯效唑浸种对不同水分条件下苦荞生长的影响

以"黑丰一号"苦荞[Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn]为试验材料,采用不同浓度(0、40、80和120mg/kg)烯效唑浸种,探讨不同水分条件(正常供水、中度干旱和重度干旱)下烯效唑浸种对苦荞生长的抗旱效应。结果表明,烯效唑浸种降低了苗高,提高了苦荞的茎粗、叶面积、最大根长和根冠比;同时还提高了叶片相对含水量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量和根系活力。烯效唑处理降低了丙二醛(MDA)含量,从而降低了膜脂过氧化程度,提高了保护酶活性。采用80 mg/kg烯效唑浸种,在正常供水、中度干旱胁迫及重度干旱胁迫条件下,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性较对照均有不同程度的提高;苦荞株穗数、株粒数、百粒重较对照均有不同程度的提高。由此可见,80 mg/kg的烯效唑浸种可以提高苦荞的抗旱能力。

微量元素锌肥对苦荞芽中锌及黄酮含量的影响

采用不同浓度锌肥喷施,促进苦荞[Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn]种子萌发,测定苦荞芽中锌、总黄酮、芦丁和槲皮素的含量。结果表明,喷施锌肥可以极显著增加苦荞芽中锌含量,也可以增加总黄酮、芦丁和槲皮素的含量,喷施锌肥浓度为1.00 mg/L时,苦荞芽中总黄酮、芦丁和槲皮素的含量最高。

苦荞VQ基因家族的全基因组鉴定及其在叶斑病原与激素处理下的表达谱分析

【目的】VQ基因家族在植物生长、发育以及对生物或非生物胁迫反应中发挥重要功能。在全基因组尺度上,全面鉴定苦荞(Fagopyrum tataricum L.Gaertn.)VQ(FtVQ)基因家族,分析其在苦荞叶斑病原——互格链格孢(Alternaria alternata)和黑孢霉(Nigrospora osmanthi)侵染和防御相关激素——水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ET)处理下的表达模式,为深入解析苦荞VQ基因家族在植物抗病防御中的功能及机理奠定基础,同时为优良基因资源发掘及抗病品种改良提供线索。【方法】基于VQ保守结构域的隐马尔可夫文件(PF05678),采用HMMER 3.0对苦荞平苦一号基因组数据库进行比对搜索,鉴定VQ基因;通过DNAMAN、MapInspect、MEGA、MEME、OrthoFinder、PLACE等生物信息学工具分析基因结构、染色体分布、启动子顺式元件、蛋白质理化性质、蛋白质保守基序、蛋白质亚细胞定位和蛋白质系统进化关系;采用实时荧光定量PCR(qPCR)方法分析苦荞叶VQ基因在病原侵染或激素处理下的表达模式。【结果】从苦荞基因组中鉴定获得28个VQ基因,大小为566—1454 bp,均无内含子,不均一地分布在8条染色体上。根据它们在染色体上的物理位置,命名为FtVQ1—FtVQ28。每一个FtVQ蛋白含有1个VQ基序——FxxxVQx(L/F/I/V/A/Y)TG(x代表任意氨基酸)。亚细胞定位预测表明,21个FtVQ蛋白定位在细胞核中,其余定位在叶绿体或细胞质中。根据蛋白质氨基酸序列与保守结构基序,FtVQ蛋白归类于5个亚家族,亚家族内基因结构和蛋白质基序相对保守。基因重复分析表明,苦荞基因组中有8对VQ旁系同源基因,均为大片段重复基因,提示大片段基因重复在FtVQ基因家族数量扩张中发挥主要作用;它们的非同义突变和同义突变的比值(Ka/Ks)均小于1,提示重复基因在进化中经历了纯化选择。启动子顺式元件预测表明,所有FtVQ基因启动子含有BIHD1OS、CGTCA、ERELEA4、W-box和类W-box等病原或SA、JA、ET反应元件,尤其在FtVQ10、FtVQ14、FtVQ15、FtVQ22、FtVQ23、FtVQ27的启动子区域密集程度更高。qPCR分析显示,在可检测的20个FtVQ基因中,有55%—70%的基因为病原或激素处理下的差异表达基因(DEGs),其中72.7%—85.7%的DEGs的表达显著上调。【结论】苦荞基因组拥有28个VQ基因成员,部分VQ基因可能参与了苦荞对叶斑病原的抗性反应。

苦荞EMS诱变群体的创建及农艺性状分析

利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变处理苦荞(Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn)种子,对M2代突变材料进行生物学性状与农艺性状鉴定和分析,M3代材料进一步验证。结果表明,试验获得了叶片肥大、早熟、晚熟、小粒、矮秆和黄化6种稳定遗传的突变体。叶片肥大、早熟和晚熟突变体的株高、主茎分枝数、主茎节数、株粒数、株粒重和千粒重与对照间均无显著差异。矮秆突变体的株高和主茎分支数以及小粒突变体的株粒重和千粒重显著低于对照,其他性状与对照间差异不显著。黄化突变体的株高与对照无显著差异,主茎分枝数、主茎节数、株粒数、株粒重和千粒重均显著低于对照。