26个金苦荞品系品质性状与农艺性状的遗传变异分析

金苦荞是近些年创制的苦荞与金荞麦种间杂交形成的双二倍体杂种半多年生新荞麦种类(Fagopyrum tatari-cymosum),为了探讨该荞麦种类的农艺性状和品质性状的遗传规律,以26个高产金苦荞品系为材料,对其品质性状和农艺性状进行了遗传变异研究、相关性分析和聚类分析。结果表明：(1)金苦荞品质性状的变异系数大小表现为醇溶蛋白含量>谷蛋白含量>黄酮含量>总蛋白含量>球蛋白含量>清蛋白含量>淀粉含量。(2)金苦荞农艺性状的变异系数大小表现为主茎分枝数>基部20 cm内节数>主茎粗>籽粒面积>千粒重>主茎节数>株高>籽粒长宽比>籽粒宽>籽粒长>果壳率>籽粒周长>籽粒直径。(3)相关性分析中,黄酮含量与清蛋白含量呈显著正相关;醇溶蛋白含量与主茎节数、基部20 cm内节数、主茎粗呈显著或极显著正相关,与千粒重、籽粒面积、周长、宽、直径呈显著或极显著负相关;淀粉含量与籽粒面积、长、直径呈显著正关系。(4)聚类分析将26个金苦荞品系分为了3个类群,其中类群I属于高淀粉、矮秆、多分枝、低果...     

甜荞不同品种不同海拔地区种子蛋白组分含量研究

该研究通过分析甜荞10个品种在4个不同海拔栽培的种子蛋白质组分(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白)的含量变异,以揭示不同荞麦品种之间以及不同栽培地点甜荞种子蛋白组分的变异规律。结果表明:在所有甜荞品种种子蛋白组分含量中清蛋白谷蛋白球蛋白醇溶蛋白。其中,种植于海拔最低的内蒙古通辽的甜荞种子平均球蛋白含量最高(1.081%),而种植于海拔1 450 m的河北甜荞谷蛋白平均含量最高(2.805%);海拔2 620 m的青海甜荞清蛋白平均含量为4.750%,而在海拔最高的西藏日喀则收获的甜荞种子的醇溶蛋白最高(平均为0.393%)。另外,蒙0530在4个地区的平均种子清蛋白和谷蛋白含量都最高,而球蛋白含量最高的品种是赤甜荞1号,定甜荞2号的种子醇溶蛋白含量最高。双因素方差分析表明,种子清蛋白含量品种间变异达极显著水平,不同地点间的种子醇溶蛋白含量达极显著水平,而地点和品种两个因素对种子球蛋白含量和谷蛋白含量的变异都有极显著影响。相关性分析表明,赤甜荞1号的醇溶蛋白含量与海拔呈显著正相关,蒙0530的球蛋白含量与海拔呈显著负相关,其他品种蛋白组分与海拔的相关性不显著。该研究结果对于甜荞优质品种培育和栽培以及推广都有一定的指导意义。     

苦荞和甜荞查尔酮合成酶基因的克隆及序列比较

以苦荞品种‘西农9920’和甜荞品种‘西农9976’为材料,根据其它植物查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因DNA序列的保守区域设计的一对简并引物,进行PCR扩增,从2种荞麦基因组中克隆出了长度均为860 bp的CHS基因片段,对其进行回收、克隆,挑选阳性克隆测序;序列分析表明这2个片段含有CHS基因的N端和C端的结构域,分别为苦荞和甜荞的CHS基因片段,命名为FtCHS和FeCHS。对获得的2种荞麦CHS基因的DNA序列进行比较分析,发现两者间存在多达43处单碱基多态性,这些单碱基多态性可能是苦荞和甜荞种子中类黄酮含量差异的重要原因之一。苦荞和甜荞CHS与其它植物CHS的氨基酸序列的进化分析表明,其与同为蓼科的掌叶大黄和石竹科的满天星的同源性较近。     

荞麦中总黄酮和芦丁含量的变化

苦荞、甜荞叶中总黄酮平均含量达5.3％,芦丁平均含量达4.9％,井在开花结实期达最高峰,后期下降;茎中的含量较低,平均值分别为1.0％和0.7％,生育期中无明显变化。叶、茎中黄酮成分以芦丁为主,占70％～90％。同一时期发育不同的生殖器官总黄酮及芦丁含量的大小顺序为蕾>花>胚乳未充实种子>成熟种子。生殖器官中黄酮成分与芦丁比重因荞麦种别而异。     

苦荞重组自交系群体籽粒黄酮含量与产量性状分析

为揭示影响苦荞籽粒黄酮含量的主要因素,获得高黄酮含量的苦荞种质,该文以“小米荞×晋荞2号”重组自交系(RILs)群体为材料,采用酶标仪检测籽粒黄酮含量,调查了百粒重、籽粒长宽比、株高、分枝数及籽粒产量等性状的变异,并探究籽粒黄酮含量与产量性状之间的相关关系,比较了不同粒色、不同粒型苦荞株系的籽粒黄酮含量的差异,基于聚类分析筛选了高黄酮含量和高产优异株系。结果表明:(1)父本‘晋荞2号’的籽粒黄酮含量、籽粒产量、百粒重和籽粒长宽比均极显著高于母本‘小米荞’;RILs群体中籽粒黄酮含量的范围是1.34%~3.05%,变异系数为12.23%;产量性状的变异系数范围在9.38%~25.17%,其中籽粒产量最大,百粒重次之,籽粒长宽比最小;籽粒黄酮含量和产量性状呈现连续地近似正态分布,并存在明显的双向超亲现象。(2)苦荞籽粒黄酮含量与产量性状均不存在显著相关性;籽粒产量与百粒重、株高存在极显著正相关。(3)不同粒色和不同果壳类型的株系间籽粒黄酮含量差异不显著。(4)在欧式距离为17.6~20.6处,219个株系可聚为6类,其中C3类群和C6类群籽粒黄酮含量最高,均值分别为2.39%和2.35%,C2类群在籽粒产量、株高、分枝数、百粒重、籽粒长宽比等方面表现良好。     

荞麦远缘杂交种质(Fagopyrumtatari-cymosum)的 再生特性与品质分析

该文选用荞麦远缘杂交育成品系‘贵多苦75’为材料,进行40 cm(I)、20 cm(Ⅱ)和10 cm(Ⅲ)留桩高度处理,对再生植株主要农艺性状、产量性状和品质性状进行分析。结果表明:留桩高度40 cm内,留桩高度对再生植株株高、茎叶重、单株粒数、单株产量和产量影响显著;处理I植株的株高、茎叶重、单株粒数、单株产量和产量均显著或极显著高于处理Ⅱ和处理Ⅲ,说明留40 cm高桩有利于再生植株营养器官的生长与产量的形成。‘贵多苦75’种子清蛋白含量谷蛋白含量醇溶蛋白含量球蛋白含量。留桩高度40 cm内,留桩高度对种子总蛋白和谷蛋白影响显著,但对清蛋白、醇溶蛋白和球蛋白含量影响不显著。‘贵多苦75’再生植株种子总黄酮含量在3.17%～3.33%之间,受留桩高度的影响不显著。留桩高度为40 cm时,‘贵多苦75’再生植株产量达到1.5 t·hm-2,清蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白、球蛋白、总黄酮含量分别达到4.06%、3.26%、1.27%、0.39%、3.33%,具有较高营养价值和药用价值。     

一种苦荞主要过敏原基因cDNA的克隆及序列分析

为了获得苦荞中主要过敏原的cDNA和由此推导的蛋白质序列 ,分析其结构特点 ,以苦荞幼根根尖为材料 ,提取总RNA并反转录mRNA为cDNA第一链 .通过RT PCR、3′RACE、基因克隆及序列测定 ,获得一种苦荞主要过敏蛋白基因的cDNA片段 (GenBank登录号为AY0 4 4918) .该cDNA片段由 76 8bp组成 ,包括 3′端非编码区 180个bp ,开放阅读框 5 88bp .可编码一个由 195个氨基酸残基组成的功能蛋白及一个终止密码 .苦荞主要过敏原基因与甜荞 2 2kD过敏蛋白、豆球类蛋白的核苷酸序列分别有 95 %和 93%的同源性 .其推导的氨基酸序列与甜荞球蛋白、刀豆蛋白、甜橙柠檬素分别有 93%、83%和 5 7%的同源性 .该过敏蛋白 183～ 188位氨基酸残基KEEEKE在多数不同过敏原中均存在 ,推测可能为其中的抗原决定簇序列     

荞麦属植物淀粉酶和甲酸脱氢酶同功酶研究(英文)

以聚丙烯酰胺凝胶电泳方法研究了荞麦属植物8个种42个收集系干种子和发芽种子的淀粉酶和甲酸脱氢酶同功酶。结果表明,荞麦淀粉酶在于种子中缺乏活性,但是在发芽种子中活性很强。在供试材料的发芽种子中共发现23个淀粉酶谱带,其中甜荞和苦荞分别有10条和8条。不同荞麦种间淀粉酶谱带差异很大,但是同种内不同收集系间差异较小。谱带聚类分析表明大野荞和毛野荞分别与甜荞和苦荞较近缘,支持它们分别为甜荞和苦荞祖先种的假说。在干种子和发芽种子中,发现所有荞麦种类均只有1条位置一致的甲酸脱氢酶谱带,暗示该酶在进化中具有高度稳定性。     

荞麦属种间13S球蛋白基因序列比较研究

荞麦13S球蛋白是荞麦种子中的一类主要贮藏蛋白。本研究选用荞麦属植物甜荞栽培种及其野生类型、苦荞栽培种及其野生类型、毛野荞、左贡野荞、细柄野荞和硬枝万年荞6个种共44份材料,进行PCR特异性扩增、测序得到荞麦13S球蛋白基因的保守片段序列。对序列进行差异分析,结果发现44份供试材料13S球蛋白基因片段的285个排列位点中不变位点为24个,多态性位点S为261个(含简约信息位点数198个和单型可变位点63个),序列总突变位点Eta为503个。野生甜荞种内13S球蛋白基因序列差异明显高于栽培甜荞,但野生苦荞种内13S球蛋白基因序列差异仅稍高于栽培苦荞。推测其一方面可能与繁殖方式有关,另一方面可能与荞麦驯化过程中通常只有少数野生型群体被驯化有关。系统聚类分析发现栽培甜荞与野甜荞亲缘关系近,与左贡野荞亲缘关系次之;栽培苦荞与野苦荞亲缘关系近,与毛野荞亲缘关系次之;细柄野荞和硬枝万年荞的13S蛋白基因片段序列差异较小,说明其亲缘关系较近。上述结果为荞麦属种间遗传多样性与进化关系研究提供了理论依据。     

荞麦属种质资源发芽种子酯酶同工酶研究

用聚丙烯酰胺凝胶电泳对荞麦属8个种(含大粒组7个和小粒组1个)33份材料发芽种子的酯酶同工酶进行了研究。结果表明:酯酶同工酶不同酶带合计22条,不同物种的酶带数4到8条。其中,甜荞有8条带,苦荞为7条。酶带及聚类分析表明,大粒组荞麦种的谱带与细野荞等小粒组荞麦种间差异极大,甜荞和苦荞酶带分别与大野荞和毛野荞相似,并分别与F.megaspartanium和F.pilus聚类最近,支持F.megaspartanium和F.pilus可能分别是甜荞和苦荞祖先种的假说。     

苦荞FtF5H基因克隆及表达分析

阿魏酸-5-羟基化酶(Ferulate 5-hydroxylase)是调控S型木质素合成的关键酶,为研究其在苦荞木质素生物合成途径中的分子机制,该文从苦荞转录组数据中筛选获得一个F5H基因,命名为FtF5H(GenBank登录号:MW455111),采用生物信息学方法对苦荞F5H蛋白的理化性质、信号肽、跨膜结构、亚细胞定位、亲疏水性、蛋白质二级结构、蛋白质三级结构、氨基酸结构、系统进化树等进行分析和预测,并运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析FtF5H基因在厚果壳苦荞与薄果壳苦荞的叶、花、茎、果壳中的差异表达。结果表明:(1)FtF5H基因序列包含1395 bp的完整cDNA开放阅读框,编码464个氨基酸。(2)FtF5H蛋白具有P450超家族结构,为亲水性稳定酸性蛋白,不具有跨膜结构域,且为非分泌性蛋白。(3)FtF5H蛋白的二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,三级结构预测显示FtF5H蛋白与5ylw.1.A的相似度较高。(4)系统进化分析显示FtF5H属于CYP84A亚家族。(5)qRT-PCR显示FtF5H基因在两种苦荞中的不同部位均有表达,且在厚果壳苦荞果壳中的表达量是薄果壳的5倍,表达具有极显著差异。该研究为进一步研究苦荞木质素合成的分子调控机制奠定了基础,对苦荞新品种的培育具有重要意义。     

低海拔地区黑苦荞酚类物质含量、组成及抗氧化活性研究

为探究黑苦荞的市场利用价值,该研究选择种植于湖北江汉平原低海拔地区的川荞1号和九江苦荞作为材料,分析苦荞籽粒中游离酚、结合酚、总酚、游离黄酮、结合黄酮和总黄酮的含量,利用DPPH自由基法、ABTS自由基法和铁离子还原抗氧化法(FRAP)三种抗氧化测试模型综合评价其体外抗氧化活性,并运用高效液相色谱(HPLC)技术对其酚类物质的组成进行鉴定。结果表明:(1)川荞1号籽粒的总酚和总黄酮含量显著高于九江苦荞,分别为27.38 mg GAE·g~(-1)DW、31.46 mg RE·g~(-1)DW和12.71 mg GAE·g~(-1)DW、14.68 mg RE·g~(-1)DW;其中游离酚与游离黄酮含量显著高于结合酚与结合黄酮含量,均占总酚和总黄酮含量的79%以上,且九江苦荞中结合酚和结合黄酮的含量高于川荞1号。(2)苦荞籽粒中酚类物质主要由芦丁、槲皮素、表儿茶素、山奈酚、山奈酚-3-芸香糖苷和槲皮素-3-O-芸香糖苷-3'-O-吡喃葡萄糖苷等黄酮类化合物组成,其中游离酚以芦丁和槲皮素为主,结合酚以表儿茶素和芦丁为主。(3)苦荞籽粒提取物均具有一定的抗氧化活性,黑苦荞川荞1号游离态DPPH、ABTS和FRAP抗氧化能力值分别为30.14、11.03、18.84 mg TE·g~(-1)DW,高于九江苦荞,而结合态三种抗氧化能力值低于九江苦荞,但黑苦荞川荞1号总抗氧化能力显著高于九江苦荞。在低海拔地区江汉平原,种植的黑苦荞川荞1号籽粒具有较高含量的酚类物质,符合后续的食品加工的生产要求,市场开发前景广阔。     

苦荞地方资源籽实主要性状的遗传变异研究

通过对我国苦荞主产区171份苦荞地方资源籽实的千粒重、百粒米重、百粒皮壳重、皮壳率、籽粒及皮壳黄酮含量测定,运用频数分布、相关性和聚类分析,考察它们的遗传变异情况。结果表明,千粒重、百粒米重、百粒皮壳重、皮壳率、籽粒及皮壳黄酮含量变异范围较大,分别为21.73～42.13 g、0.974～2.606 g、0.468～1.363 g、17.594～38.017 %、1.008～4.368 %和0.002～0.986 %,均值分别为29.43 g、1.988 g、0.729 g、24.702 %、2.019 %和0.144 %。相关分析表明,苦荞千粒重分别与百粒米重（r12 = 0.579**,r12.其它 = 0.315**）、百粒皮壳重（r13 = 0.746**,r13.其它 = 0.989**）、皮壳率（r14 = 0.216**,r14.其它 = -0.980**）之间,百粒皮壳重与皮壳率（r34= 0.807**,r34.其它 = 0.993**）之间,分别呈极显著相关;百粒米重分别与百粒皮壳重（r23 = 0.521**）、皮壳率（r24= 0.247**）之间,皮壳率与皮壳黄酮含量（r46= 0.187*）之间,分别呈显著相关。聚类分析表明,171份苦荞地方资源聚为5类,6个性状聚为3类。筛选出了千粒重、籽粒和皮壳黄酮含量较高的苦荞地方资源。以上结果可作为苦荞遗传研究与育种亲本选配提供参考。     

播种季节和种植方式对多年生苦荞主要农艺性状的影响

该研究选取六个多年生苦荞新品系,对春季、秋季直播与秋季再生其主要农艺性状进行调查。结果表明:(1)不同播种季节对多年生苦荞新品系主花序的花粉可育率、总结实率、有效结实率、植株株高、主茎粗、主茎分枝数、主茎节数、籽粒百粒重、单株粒数、单株产量的影响均达到显著或极显著水平;秋播主花序花粉可育率、总结实率、有效结实率、植株主茎分枝数、籽粒百粒重、单株粒数、单株产量均极显著高于春播;植株株高、主茎粗、主茎节数均极显著低于春播;主花序花朵大小、籽粒种子长宽比无显著差异。(2)不同种植方式对主花序花粉可育率、有效结实率、植株主茎节数及籽粒百粒重的影响达到显著或极显著水平;秋季再生主花序花粉可育率、籽粒单株粒数显著高于秋季直播;主花序有效结实率、植株主茎粗、主茎节数、籽粒百粒重显著低于秋季直播;主花序花朵大小、总结实率、植株株高、主茎分枝数、籽粒种子长宽比、单株产量无显著差异;相关分析表明,各生长季节下主花序有效结实率及单株粒数与单株产量的相关系数均最高。(3)所有参试品系中,1612-241秋季直播的单株产量显著高于其他品系; 1612-16、1612-33秋季再生单株产量较正季优势显著。该研究结果有助于筛选出适宜一季播种两季收获的优良品系,为今后多年生苦荞的选择育种提供线索基础。     

二倍体和四倍体栽培苦荞的细胞学比较研究

观察和统计了二倍体和四倍体苦荞 (Fagopyrum tataricum)花粉母细胞减数分裂过程 TI、T 时期的异常程度及花粉粒败育性等多个指标 ,并比较分析了二倍体和四倍体苦荞在这些指标上的差异显著性。结果显示 :四倍体苦荞的异常 TI细胞频率、异常 T 细胞频率、TI细胞平均微核数、T 细胞平均微核数及花粉败育率均显著高于二倍体苦荞 ,这表明四倍体苦荞的遗传稳定性和花粉可育性都比二倍体苦荞差。     

染料结合法测定荞麦种子蛋白质含量的研究

以考马斯亮蓝G250为染料,结合经典的凯氏定氮法测定结果,对影响染料结合法测定蛋白质含量的振荡时间、温度、考马斯亮蓝溶液浓度等因素进行了研究,并分析了由考马斯亮蓝染料和蛋白质结合后染料结合量(OD值差)与凯氏法测得的蛋白质百分含量之间的相关性。结果表明:测定的适宜条件是:温度15℃,处理时间50min,考马斯亮蓝溶液的浓度是0.06mg/mL。此条件形成的络合物较稳定,重复性较好,并且所测的染料结合量与凯氏定氮法测得的蛋白质含量间呈极显著的一元线性回归和相关关系。栽培甜荞和栽培苦荞的回归方程分别为:y=15.364x+3.865和y=10.769x+6.287,这两个回归方程差异显著,不能合并,分别适合于快速估计甜荞和苦荞种子的蛋白质含量。     

苦荞突变体库构建与突变体中芦丁合成相关基因表达分析

苦荞是重要的小杂粮作物之一,营养物质丰富,是天然芦丁的重要来源。突破苦荞育种难题,创制苦荞新种质是目前研究的重要方面。本试验利用甲基磺酸乙酯(EMS)构建了黑丰1号苦荞突变体库,明确了当EMS浓度为1.2%时,诱变效果较好。通过对M1突变株表型观察统计,共获得叶色、叶型、株型、粒型变异单株102株,突变率为3.85%;高效液相色谱技术(HPLC)测定1000株M3材料,获得高芦丁含量突变株系2个和低芦丁突变体株系5个;qRT-PCR对芦丁含量突变体株系中芦丁代谢关键酶基因(CHS、F3H、4CL、FLS、UFGT)进行表达量分析,发现不同株系中上述基因的表达量与芦丁含量相关性不明显,但个别基因如FtFLS基因表达量在高芦丁含量突变体中达到对照的4.55倍。通过突变体的筛选丰富了苦荞基因资源,创新了苦荞新种质,也为苦荞芦丁代谢的分子基础研究提供了材料保证与技术支持。     

固态发酵苦荞制备多肽菌种的筛选

【目的】筛选固态发酵苦荞高产多肽及发酵产物液具有抗菌、抗氧化活性的菌株。【方法】采用米曲霉、酱油曲霉、雅致放射毛霉和少孢根霉分别对苦荞进行固态发酵,以蛋白酶活力、水解度、可溶性肽得率、抑菌率和体外自由基清除率作为筛菌指标。【结果】米曲霉固态发酵苦荞的可溶性肽得率最高达38.83%±1.18%,发酵产物液对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为96.62%±1.66%和97.54%±0.54%,同时羟自由基(·OH)清除率和二苯基苦味酰基苯肼自由基(DPPH·)清除率分别为55.65%±1.25%和10.84%±1.03%。对米曲霉发酵2 d发酵产物液的不同分子量分布及活性分析表明,分子量大小对抗菌及抗氧化活性有一定的影响。【结论】米曲霉可作为固态发酵苦荞制备多肽且发酵产物液具有抗菌及抗氧化活性的最佳菌株,并在多肽产量提升及抗菌、抗氧化活性的研究上具有巨大空间。