荞麦属种质资源发芽种子过氧化物酶同工酶研究

用聚丙烯酰胺凝胶电泳对荞麦属9个种(含大粒组8个和小粒组1个)32个收集系栽培及野生荞麦种子的过氧化物酶同工酶进行了研究。结果表明:过氧化物酶同工酶酶带23条,不同物种的酶带数4到8条。其中,甜荞有7条带,而苦荞为4条。酶带分析及聚类分析表明:大粒组荞麦种的谱带与F.gracilipes等小粒组荞麦种间差异极大,甜荞和苦荞酶带分别与F.megaspartanium和F.pilus相似,并分别与F.megas-partanium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R2R3-MYB转录因子调控原花青素生物合成的研究

基于苦荞花期转录组数据,该研究筛选并克隆获得一个黄酮代谢相关的MYB类转录因子,并命名为FtMYB23。该基因ORF框长879bp,编码292个氨基酸;系统进化树分析显示,FtMYB23与SG5-MYB亚家族成员聚为一簇,属于典型的R2R3-MYB型转录因子。β-半乳糖苷酶滤纸分析表明,其具有转录激活活性。FtMYB23过表达转基因拟南芥株系的表型分析表明,3个阳性株系的种皮颜色均呈现出比野生型更深的褐色,其叶中原花青素含量均极显著增加(P 0.01),分别为野生型的4.68、3.5和2.8倍。qRT-PCR分析表明,转基因拟南芥中黄酮合成相关的AtCHS、AtCHI、AtF3H、AtF3′H、AtFLS、AtDFR和AtBAN等基因的表达量显著升高(P 0.05),而AtTT12的表达量极显著降低(P 0.01)。研究认为,FtMYB23作为典型的Subgroup5-MYB(SG5-MYB)激活型转录因子,通过促进黄酮合成途径早期关键酶基因的表达,从而提高原花青素的合成与积累。     

苦荞转录因子基因FtbHLH4的克隆及其对非生物胁迫的应答

根据苦荞花期转录组数据,克隆得到1个苦荞bHLH类转录因子基因,命名为FtbHLH4。采用实时荧光定量PCR技术,分析了非生物胁迫对苦荞芽期FtbHLH4基因表达的影响。序列分析表明,苦荞FtbHLH4基因DNA全长1 852bp,由7个外显子和6个内含子构成,符合GT-AG剪接原则;cDNA序列包含1个1 062bp的开放阅读框,编码353个氨基酸,具有bHLH类蛋白典型的螺旋-环-螺旋保守结构域。在脱落酸(ABA)、NaCl和PEG模拟干旱胁迫下,苦荞芽期FtbHLH4基因表达量均持续上升,至48h时达最大,分别为胁迫前的11.3倍、12.0倍和6.1倍。而在冷胁迫和UV-B胁迫下,苦荞芽期FtbHLH4基因表达量迅速下降,分别于6h和12h降低至胁迫前的24%和23%。研究推测FtbHLH4基因以不同机制参与了苦荞对非生物胁迫的应答过程。     

苦荞锌指蛋白基因FtLSD1的克隆及其对非生物胁迫的应答

根据苦荞(Fagopyrum tataricum)花期转录组数据,分别以苦荞DNA和cDNA为模板,克隆得到1个苦荞C2C2型锌指蛋白基因FtLSD1(GenBank登录号KP252134)的DNA序列和cDNA序列,采用实时荧光定量PCR方法,研究了FtLSD1基因在非生物胁迫下的表达模式。结果显示:苦荞FtLSD1基因DNA全长2 427bp,由6个外显子和5个内含子构成,符合GU-AG剪切原则;cDNA序列包含一个528bp开放阅读框,编码175个氨基酸,具有LSD1家族的典型结构域;UV-B照射和水杨酸处理均能使FtLSD1基因的表达量上升,且UV-B处理在6h达到最大,为0h(CK)的3.84倍;水杨酸处理于10h达到最大,为0h(CK)的3.44倍,而4℃冷胁迫下该基因表达量保持稳定。推测该基因可能参与苦荞抗UV-B和高浓度水杨酸等非生物胁迫的应答反应,为苦荞的抗逆性研究提供新的视角。     

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。     

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。     

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。     

苦荞籽壳化学成分的研究

从苦荞籽壳Tataricum husks中分离得到9个单体化合物,经理化常数及波谱数据分析鉴定其结构分别为:芦丁(rutin,1)、槲皮素(quercetin,2)、山奈酚(kaempferol,3)、山奈酚-3-O-芦丁糖苷(kaempferol-3-O-rutin-nos,4)、大黄素(emodin,5)、谷甾醇棕榈酸酯(β-sitosterol palmitate,6)、α-谷甾醇(β-sitosterol,7)、过氧化麦角甾醇(ergosterolperoxide,8)和胡萝卜苷(daucostero,9)。除芦丁和槲皮素外,其余化合物为首次从苦荞麦籽壳中分离得到。     

苦荞黄酮-3-羟化酶截短体的原核表达与多克隆抗体制备

为了制备苦荞黄酮-3-羟化酶的多克隆抗体,该研究以苦荞种子灌浆期cDNA文库中获得的苦荞黄酮-3-羟化酶基因截短体(truncated Flavanone-3-hydroxylase,TrF3 H)序列为基础,采用PCR扩增F3 H的截短序列编码区(TrF3 H),构建了原核表达载体pET47b-TrF3 H,并转化入大肠杆菌Rosetta(DE3)plysS中进行诱导表达,将经钴离子螯合层析柱纯化后的目的蛋白切胶回收后制备了高效价的多克隆抗体。结果表明:pET47b-TrF3 H在大肠杆菌Rosetta(DE3)plysS中以包涵体的形式高效表达。蛋白质印迹显示,制备的多克隆抗体能特异识别其对应的抗原,天然的黄酮-3-羟化酶蛋白在苦荞的未成熟种子中大量表达。原核表达体系的建立和多克隆抗体的制备为进一步探讨F3H在苦荞中功能奠定了基础。     

微波萃取苦荞壳中总黄酮工艺研究

本文在提取苦荞壳中总黄酮的工艺实验中,优化了提取溶剂的种类,水和乙醇,同时还使用了超声波和微波辅助提取,并分别将不同因素,如溶剂种类及浓度,提取时间,温度,pH,液固比等,对提取结果的影响作了比较,结果表明,当介质为乙醇时的微波萃取效果明显优于其他提取方法。