国内外栽培木薯(Manihot esculenta Crantz)种质资源表型多样性分析

以国内外不同地理来源的228份木薯资源为材料,通过评价植株15个茎和块根的描述型表型性状及7个与产量相关的数量性状,初步了解其表型遗传多样性,为种质资源创新利用、针对性地引种和育种亲本选配提供理论参考。结果表明,国内外不同地理来源木薯资源描述型性状频率分布较一致,多以张开型、三分叉、30°~45°分枝角度、主茎内皮浅绿色居多,块根性状以表皮粗糙、外皮淡褐色、内皮乳黄色、肉质白色资源居多;数量性状多样性指数为1.895~2.073,描述型性状多样性指数为0.435~1.889,表明228份木薯资源遗传多样性丰富,且数量性状存在较大程度变异(8.91%~44.60%),国内资源块根直径极显著高于国外资源,国外资源干物率极显著高于国内资源,说明国内外资源的块根直径和干物率具有明显的遗传差异,利用现有资源可能选育出产量高、品质好的品种。两步聚类分析将参试资源明显划分为两大类群,类群Ⅰ主要特征为株型张开、分枝角度中等偏大,群体不整齐,主茎较粗,薯块产量较高资源;类群Ⅱ为株型紧凑直立型、分枝角度小,群体整齐,主茎较细,薯块干物率较高资源。在今后的育种工作中,可选择同类资源中表型差异互补的种质为亲本,聚合优良性状,以达到育种期望目标。

木薯种质资源主要性状描述与数据采集研究

从木薯(Manihot esculenta Crantz.)植物学和农艺学主要性状加以描述,并对其数据采集提供了依据,对实现木薯种质资源收集、保存与创新利用的标准化和信息化,促进木薯种质资源共享具有重要意义。

一种木薯种质资源离体保存方法的初步研究

为探讨木薯种质资源的离体保存方法,以木薯试管苗为主要材料,观测试管苗成活率、株高生长变化及茎秆变化情况,探索卡那培养基与常规培养基对木薯种质资源离体保存的效果。结果表明：在培养室温度（25±2）℃、光照强度3000 lx、光周期16 h/8 h的环境下,木薯品种‘华南8号’（SC8）试管苗在卡那培养基（MS＋0.2 mg/LNAA＋80 mg/LKan＋30 g/L蔗糖＋9 g/L琼脂）保存时间为22~24个月,是常规培养基试管苗保存时间的10~12倍,且在卡那霉素培养基中生长的试管苗根系较发达、节间显著缩短、茎节数显著增加、茎秆明显增粗、叶色浓绿,温室移栽存活率超过了90%,是常规培养基的5~8倍。该保存方法有效延长了木薯种质资源的离体保存时间,既增强了种苗移载成活率和保存质量,又显著地节约了木薯种质资源保存过程中耗费的人力劳动、试剂药品、水电能源等成本。

14份木薯种质的苗期耐旱性评价

采用盆栽试验,比较水分胁迫下14份木薯种质苗期的耐旱性强弱。通过主成分分析、聚类分析、相关分析等方法,得出了14份木薯种质过氧化物酶（POD）活性、可溶性蛋白（Pr）含量、丙二醛（MDA）含量、游离脯氨酸（Pro）含量及株高、茎径等6个指标对应的耐旱系数变幅分别为0.14-4.00、0.12-3.28、0.55-1.76、0.33-1.70、0.68-1.09、0.62-1.05;按6个指标与综合主成分F值的相关系数排序,6个指标从大到小依次为POD活性、Pr含量、株高、Pro含量、茎径、MDA含量,其中,POD活性、Pr含量与F值呈极显著正相关,POD活性与Pr含量也呈极显著正相关。经综合比较,推荐将POD活性和Pr含量作为木薯幼苗耐旱性的主要评价指标。

木薯嫩茎叶饲料化利用品质分析与评价

木薯是典型的热带、亚热带作物，具有高生物量的特性，同时其嫩茎叶含有丰富的粗蛋白和脂肪等营养物质，是南方重要的饲料蛋白质来源。文章以4个不同木薯品种为研究对象，对其嫩茎叶进行刈割，测定嫩茎叶产量、干物质含量、粗蛋白、氰化物、粗脂肪和粗纤维等指标，分析品种间的差异并进行主成分的综合评价。结果显示，野生木薯种嫩茎叶产量（0．95kg／株）极显著高于其他品种，干物质含量（22．84％）也显著高于其他品种，但营养品质中粗蛋白和粗脂肪含量显著低于SC9，且氰化物的含量（202～30mg／kg）显著高于其他品种，说明与其他品种相比野生木薯不利于饲料化利用。进一步通过主成分综合评价也表明，第1刈割期野生木薯的F值仅6．5064，极显著低于SC205的F值（26．6042），并根据F值将4个品种饲料化利用评价为SC205〉SC9〉SC5〉野生木薯。

6份木薯种质营养成分与食味的初步分析及评价

通过分析评价6份木薯种质块根的主要营养成分与食味,结果表明:不同木薯种质的营养成分含量差异较大;ZM8229的可溶性糖含量、蛋白质含量分别为2.29%、2.53%,均高于其余5个品种,达极显著差异水平;华南9号的β-胡萝卜素、维生素C含量分别为0.55、19.04 mg/hg,高于其它品种,分别达极显著和显著差异水平;华南8号的蛋白质含量为2.31%,高于华南6068、GR911、华南9号、华南101,达极显著差异水平;食味综合评价最好的为华南9号;木薯块根的干物率与淀粉含量呈极显著正相关,因此木薯干物率可作为选育高淀粉木薯品种的重要参考指标。

PEG胁迫下17份木薯种质苗期抗旱性综合评价及指标筛选

以17份国内外木薯种质为材料,设0%和30%PEG-6000溶液2个处理,考察与抗旱性相关的4项生理指标,采用抗旱系数、主成分分析、抗旱性度量值(D值)和聚类分析相结合的方法,对其抗旱性进行综合评价和抗旱评价指标筛选。结果表明:POD活性、Pr含量的抗旱系数与D值极显著正相关;根据D值的聚类结果,将供试种质划分为4类,其中A类3份、B类3份、C类10份、D类1份,且4类木薯种质抗旱性强弱表现为D类>B类>C类>A类。本研究初步筛选出GR024-8、F114、ZM99206、B81为苗期抗旱性较强的种质,并推荐POD活性、Pr含量作为木薯苗期抗旱性评价的适宜指标。

利用SSR标记分析木薯遗传多样性

应用简单重复序列（SSR）标记对国家木薯种质资源圃195份国内（外）品种（系）进行遗传多样性分析。结果表明：44对引物共扩增出186个等位基因,每对引物平均扩增出2-8个等位基因,平均Shannon＇s信息指数I为1.01,平均多态性信息量（PIC）为0.49。195个品种（系）的遗传相似系数（GS）分布在0.57-0.99。聚类分析结果表明,在遗传距离0.71处,可将供试材料分为7个类群。

自然低温条件下木薯种质出苗率和株高的调查评价

对热带作物品种资源研究所国家木薯种质资源圃的600份木薯种质在自然低温条件下的出苗率和株高进行调查评价。结果发现:马来西亚和泰国木薯种质的出苗率较高,转基因木薯种质的出苗率较低;在我国主栽木薯品种中,华南201、桂热5号、新选048、华南205、桂热4号和桂热3号的出苗率和苗期长势均较好。

19份瑞士木薯资源的育种特性评价

通过田间试验对引自瑞士的19份木薯进行综合评价,包括株高、主茎直径、块根直径、单薯鲜重、鲜薯淀粉含量和支链淀粉含量的测定和综合分析,筛选适合中国不同用途的木薯资源。结果表明:19份种质在田间表现出较大的差异,瑞士J17、瑞士M14和瑞士D23综合表现最好,是育种的优选材料,瑞士NO12和瑞士D12在薯产量和质量上有较大的优势,适合用于以块根为收获目的的育种研究,瑞士13M、瑞士S8和瑞士88地上部植株产量较高,适合于以地上部茎叶为收获目的的育种研究。

木薯叶综合利用技术研究进展（英文）

木薯是一种粮食、饲料和工业原料用(淀粉、变性淀粉、燃料乙醇)等多用途作物,而木薯叶是其重要的副产物,内含有丰富的蛋白质、矿物质和黄酮类物质,有待进一步研究以开发利用。该文回顾了近年来木薯叶在食品、饲料以及抗氧化物质利用等的相关研究,分析抗营养因子和抗氧化黄酮类物质提取技术对木薯叶综合利用的影响,以此提出今后几个重点关注的主要问题和利用方式,以期为木薯叶的应用基础研究提供参考。

木薯/花生间作对其根际土壤微生物数量、群落结构及多样性的影响

【目的】研究木薯或花生单作与木薯/花生间作对木薯和花生根际土壤细菌、真菌数量与群落结构及多样性的影响,为从根际微生态角度阐释木薯与花生的地下部互作机制提供科学依据。【方法】设木薯单作、花生单作和木薯/花生间作3个处理,采用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)分别测定单作与间作的根际土壤细菌和真菌数量,并通过变性梯度凝胶电泳(DGGE)进行细菌和真菌群落结构及多样性分析。【结果】不论单作或间作,木薯和花生根际土壤细菌、真菌数量均随着生育期的延长呈先增长后下降的变化趋势,在木薯块根形成期和花生结荚期达到峰值。木薯/花生间作后期根际土壤细菌与真菌数量的比值(B/F)提高,有利于木薯和花生的根际土壤向细菌型转化,且间作木薯根际土壤B/F比间作花生分别提高了1.02和1.25倍。在木薯块根形成期和花生结荚期,与单作相比,间作的DGGE图谱特异条带数有所改变,多样性指数有所降低,但与单作多样性指数差异不明显。【结论】木薯/花生间作有利于木薯和花生根际土壤向高肥力的细菌型转化,且间作同时可改变木薯和花生根际土壤细菌和真菌的群落结构,但对其多样性影响不明显。

华南8号木薯及其四倍体诱导株系叶片蛋白质组及叶绿素荧光差异分析

【目的】通过对华南8号木薯及其四倍体诱导株系叶片差异蛋白质及叶绿素荧光参数的分析,在蛋白质水平上揭示两者叶片存在的差异以及其与光合效率间的关系。【方法】通过木薯嫩叶、根尖染色体压片及流式细胞观察对华南8号四倍体诱导株系进行鉴定,采用双向电泳技术分离叶片蛋白质,Delta 2D软件分析差异蛋白质并通过质谱技术鉴定,利用Western blot技术对部分差异蛋白质进行验证;采用95%乙醇直接提取法测定叶绿素含量,并用Imaging-Pam测定叶绿素荧光动力学参数。【结果】染色体压片及流式细胞结果均显示,诱导得到SC8多倍体株系为四倍体株系;得到的13个差异蛋白质点中上调表达12个,下调表达1个;经质谱技术成功鉴定到12个,其功能涉及碳代谢及能量代谢、光合作用、抗氧化、蛋白质代谢调控等;1个下调表达的蛋白质未得到成功匹配,其中参与光合作用的蛋白质占46.2%;四倍体株系叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素均显著升高;叶绿素荧光参数,包括Fo、ΦPSII、qP、NPQ和ETR均显著升高;【结论】参与碳代谢及能量代谢、光合作用等途径相关蛋白质表达水平的上调;叶绿素含量及叶绿素荧光参数的升高;表明四倍体株系叶片PSII反应中心捕光能力强、光化学转化效率高,从而提高了叶片的光合速率。

木薯幼苗叶绿素含量及光合特性对盐胁迫的响应

为研究盐胁迫对不同基因型木薯幼苗叶绿素含量及光合特性的影响,本研究采用水培法对4个木薯品种进行盐胁迫,利用SPAD-502测定胁迫5 d内叶片相对叶绿素含量,LCpro-SD光合仪测定光合特性参数。结果显示:10 g/L Na Cl胁迫降低了4个木薯品种叶片中相对叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,且均在胁迫5 d时达到最低值;胞间CO2浓度均呈先下降后上升的趋势,在胁迫5 d时达到最大值。由光合特性参数的变化得出随着盐胁迫时间的延长,光合速率下降的原因逐渐由气孔限制转向非气孔限制,叶绿素含量及光合特性参数的变化与木薯基因型抗性密切相关。

木薯/花生间作对花生光合性能、产量和品质的影响

在大田条件下,研究单作花生(CK)、等行距木薯间作花生(T1)和宽窄行木薯间作花生(T2)对花生光合性能、产量和品质的影响。结果表明:T2和T1的偏土地当量比(PLER-P)均为0.34,比其所占土地面积比(F=0.25)高出36.0%,显示在相同的花生种植面积中,间作花生会比单作花生具有较好的荚果产量优势;与T1相比,T2处理的花生结荚期、成熟期的单株叶面积和叶片净光合速率提高,且T2的叶片叶绿素含量、百果重、百仁重等指标也提高,显示宽窄行木薯间作花生(T2)比等行距(T1)更具优势,建议在木薯间作生产中推广应用宽窄行木薯间作花生模式。

广东省木薯主产区产量差及限制因素分析

为分析广东省木薯主产区产量差的限制因素,找出缩减产量差的途径,调查广东省木薯主产区木薯种植管理情况,明确木薯各级产量差,从群体构建、养分管理、产投结构三方面分析产量差的主要限制因素。结果表明,木薯不同产量等级间产量差异显著,基于高产农户的产量差YGT、高产纪录的产量差YGB、模型模拟的产量差YGM分别为14.32,39.05,42.86 t/hm^2。木薯群体构建中,占总数25%的最低产农户(YL)平均种植密度和连作年数均明显高于其余农户;养分管理方面,最低产(YL)及中产农户(YM)肥料投入中N占比过高,P_2O_5、K_2O投入不足,尤其是K_2O用量及其配比极低,且二者基肥中N、P_2O_5、K_2O用量均远低于其余农户,追肥则表现为N投入过多、K_2O投入过少;现有管理水平下,N、P_2O_5、K_2O对产量差的贡献率分别为23.1%、22.2%、34.4%,仅6.02%~10.11%的农户施肥达到了高产高效水平;产投结构中,产量达到72.71 t/hm2时产投比最大,此后随产量增加,报酬递减,人工成本尤其收获成本是最大限制因素。针对以上分析,提出缩减木薯产量差的途径为合理密植,缩短连作年数,增施氮磷钾基肥,追肥时减氮增钾,加快研究高产高效施肥技术;推广全程机械化栽培管理。

含钙药剂浸种对木薯产量和品质的影响

以‘华南8号’为试验材料,研究不同含钙药剂浸泡种茎24 h对木薯产量和品质的影响。试验共设1.0%石灰水（A1）、2.0%石灰水（A2）、1.0%氯化钙（A3）、2.0%氯化钙（A4）、云大–120稀释3 000倍液（CK1）和清水（CK2）共6个浸种处理,将不浸种处理对照记为CK3。结果表明：1A1～A3木薯的成活率较其他处理的高,其成活率均约为94.4%。2A1～A4处理可加快木薯地上部分生长,但各处理间的差异无统计学意义;CK1木薯的生长最快,地上部分长势最好。3A1～A3处理可显著增加鲜薯产量、薯干产量和淀粉产量;A4、CK2和CK1处理的增产效果不明显。4鲜薯产量与种茎成活率呈极显著正相关,淀粉产量和薯干产量与单株鲜薯重呈极显著正相关。

种茎覆膜、浸水和蜡封对木薯抗旱性的影响

在云南省元谋县极端干旱的干热河谷地区,以华南124为试验材料,研究了种茎覆膜、浸水和蜡封对木薯抗旱性的影响。结果表明:种茎蜡封和浸水有利于提高成活率,蜡封和覆膜有利于提高单株发芽数,蜡封有利于提高收获指数、薯干率和鲜薯淀粉含量。浸水和蜡封的鲜薯产量分别比对照(CK)提高25.0%和21.3%,蜡封的薯干和淀粉产量分别比CK提高22.6%与35.0%,浸水的薯干和淀粉产量分别比CK提高16.1%与10.0%,蜡封的薯干和淀粉产量分别比浸水提高5.6%和22.7%,而覆膜的鲜薯和薯干产量分别比CK减产6.3%和6.5%,其淀粉产量与CK持平。因此,种茎抗旱处理技术的优劣排序为蜡封>浸水>对照>覆膜。

低温胁迫对木薯叶片叶绿素荧光参数及PSⅡ相关蛋白表达水平的影响

以木薯栽培种华南8号(cv.SC8)盆栽苗为材料,研究5℃低温胁迫7 d期间叶片叶绿素含量及荧光参数、光系统Ⅱ(PSⅡ)相关蛋白表达水平的动态变化。结果表明:随着胁迫时间的延长,叶绿素a和叶绿素b含量均先下降后缓慢升高,且均在处理2 d后达到最低;低温胁迫期间,最大光合效率(Fv/Fm)、光化学量子效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(NPQ)及光合电子传递速率(ETR)均显著下降,其中Fv/Fm持续下降,ΦPSⅡ、qP和ETR在胁迫2 d后达到最低后缓慢上升,NPQ在胁迫5 d后达到最低;叶绿素含量、叶绿素荧光参数显著下降表明,胁迫后PSⅡ反应中心捕光能力、开放程度及光化学转化效率显著下降,从而抑制了叶片的光合速率;PSⅡ中D1、D2、放氧复合体(OEC)及核酮糖–1,5–二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)的表达水平均在低温胁迫2 d后达到最低水平,且D1蛋白下调显著;PSⅡ中相关蛋白表达水平下调,也在蛋白质水平上验证了低温胁迫抑制叶片的光合速率。

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。