自交可育甜荞、金苦荞、米苦荞不同品系总黄酮、粗蛋白及其蛋白组分含量研究

为探究荞麦新品种的营养保健价值,该文对自交可育甜荞、金苦荞、米苦荞共56个不同品系荞麦种子的粗蛋白、总黄酮、蛋白组分含量及其果实性状的变异进行了研究。结果表明:(1)甜荞、金苦荞、米苦荞种子中粗蛋白含量平均值分别为13.19%、15.44%、11.75%,总黄酮含量平均值分别为0.14%、2.50%、2.09%,清蛋白含量的平均值分别为5.22%、6.13%、4.56%,球蛋白含量的平均值分别为1.29%、1.15%、0.91%,醇溶蛋白含量的平均值分别为0.42%、0.58%、0.55%,谷蛋白含量的平均值分别为2.66%、3.36%、2.80%,三种荞麦的蛋白组分均符合清蛋白>谷蛋白>球蛋白>醇溶蛋白。(2)果实性状中,甜荞果实千粒重、果实面积、果实直径的变异系数最大,米苦荞果实周长、果实长宽比、果实长、果实宽和50 mL容重的变异系数最大。(3)相关分析表明甜荞种子粗蛋白含量与果实长宽比、果实长,金苦荞种子粗蛋白含量与果实周长、果实长,米苦荞种子粗蛋白含量与果实宽、总黄酮含量与果实面积、果实宽、果实直径、50 mL容重的相关性均达到了显著或极显著水平。(4)该研究筛选出甜荞(1808-166贵甜2号优系)、金苦荞(多苦74、多苦78)、米苦荞(1906-136黑米荞麦、43-2)等高蛋白含量或高黄酮含量的荞麦品系。该研究结果对荞麦优良品种的选育和荞麦新产品的开发具有一定指导意义。     

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。     

苦荞种质主要农艺性状的变异及其对单株粒重的贡献研究

对180份苦荞种质资源的8个主要农艺性状进行了评价,并对单株粒重与其他7个农艺性状之间进行了相关性分析和通径分析。结果显示,主要农艺性状的变异系数为8.10%~39.40%;简单相关分析表明,单株粒重与单株粒数、主茎分支数呈极显著正相关;偏相关分析表明,单株粒重与单株粒数、千粒重呈极显著正相关;多元回归和通径分析均表明,单株粒数、千粒重是影响单株粒重的主要因素,其中单株粒数影响最大。系统聚类分析表明,180份苦荞种质资源可划分为5类,其中第Ⅲ类(包括47份供试材料)的综合农艺性状较好,主要表现为主茎分枝能力强、单株粒数多、单株粒重和单株米粒重高,可作为优异基因资源进一步开发利用,也为以增加单株米粒重与出米率为选育目标的苦荞薄壳育种提供依据。     

基于PAL基因序列的地方苦荞品种遗传多样性分析

苦荞在中国具有广泛的栽培种植地区,长时间演化形成了丰富的遗传多样性。为了研究和利用苦荞资源,以国内北方苦荞产区(内蒙古、青海、陕西、山西、甘肃)、西南苦荞产区(西藏、四川、贵州、云南)、国内其他地方品种(江西、安徽、湖北、湖南、广西)及国外品种(尼泊尔)共计67份苦荞材料为研究对象,PCR扩增其PAL基因并测序。在此基础上分析苦荞的遗传多样性,并采用NJ法(neighbor-joining)对67份苦荞材料构建系统进化树。结果表明,供试的67份苦荞材料的PAL基因序列长度为2011 bp,其中,变异位点为160个,占序列总长度的7.9%,简约信息位点为33个,占序列总长度的1.64%,突变的类型主要是碱基的转换与颠换,高变异位点均集中在外显子2的N端。不同来源的苦荞材料间的遗传距离分布于0.002~0.016之间,来源于中国四川组的苦荞材料种内平均遗传距离最大(0.016),中国内蒙古组的最小(0.002)。中国四川地区的材料与其他地区来源的材料间的遗传距离位于0.010~0.016之间,而其他地区间的遗传距离为0.004~0.013。67份苦荞材料的平均π值和θ值分别为0.0034和0.0143。其中,中国四川材料的π值为0.0148。基于PAL基因序列构建的NJ进化树中,67份苦荞材料分为7个类群,分类与地理来源无关。仅中国西藏来源的5份材料聚集为一类,说明PAL基因序列较为稳定,多数材料间变化差异较小。中国四川地区的苦荞材料具有丰富的遗传多样性,中国西藏地区的某一材料中有较多的SNP位点,推测中国西藏的部分材料可能存在突变的热点区,预示着PAL基因新的突变位点区域。     

苦荞SSR引物开发及其在遗传多样性分析中的应用

苦荞在中国已经成为广受欢迎的健康食品。本研究通过选择性扩增微卫星序列、体外重组扩增产物和构建SSR富集文库,开发出了一种简便的重组微卫星引物设计方法。通过这种方法,设计合成500对SSR引物,在苦荞上的有效性约50%,多态率达10.8%,PIC平均值为0.3600。利用其中的28对SSR引物,在苦荞核心种质中检测出等位基因85个,每位点的等位基因数为2～5个,平均3.0个。不同地理来源的苦荞种质资源的Shannon-Weaver多样性指数为0.3633～0.6671,来自云南、四川和西藏的苦荞材料不但遗传多样性丰富,而且亲缘关系较近,进一步证实苦荞起源于中国西南部。本研究证明重组微卫星引物设计方法开发的引物对苦荞非常有效,将有助于促进苦荞种质资源遗传多样性、有用基因发掘和分子标记辅助育种研究。     

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。     

苦荞籽粒芦丁降解酶的纯化、酶学性质及部分一级结构分析

芦丁降解酶催化芦丁降解为水溶性降低的槲皮素,是形成苦荞苦味的主要因素。研究以榆6-21苦荞籽粒粉为材料,通过硫酸铵分级沉淀、疏水层析、阳离子交换层析、凝胶过滤层析分离纯化芦丁降解酶,SDS-PAGE显示纯化的芦丁降解酶为分子量66 kDa的单一条带。芦丁降解酶的最适pH值为5.0,最适温度为50℃。对其催化特性研究表明,该酶的K_m值为0.27 mmol/L,V_(max)值为39.68 U/mg。Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)和EDTA对其有不同程度的抑制作用。纯化的芦丁降解酶可耐受50%(V/V)的甲醇。Edman降解法测定其N端序列为TVSRSSFPDGFLFGL。MALDI-TOF-MS(基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱)二级质谱获得了其15个内肽序列。该研究为从转录组数据中确定芦丁降解酶的候选基因及深入研究芦丁降解酶的生物学功能奠定了基础。     

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。     

苦荞二氢黄酮醇4-还原酶的原核表达与多克隆抗体制备

苦荞二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)是花青素合成途径的关键酶。该研究以苦荞种子灌浆期cDNA为模板,采用RT-PCR方法克隆苦荞DFR编码基因,并将其连接到表达载体pET47b上,转化获得苦荞DFR编码基因的大肠杆菌BL21(DE3)工程菌,通过IPTG诱导表达,用SDS-PAGE分析表达产物,用亲和层析方法纯化蛋白,制备苦荞DFR多克隆抗体。RT-PCR技术获得了苦荞DFR编码基因的开放阅读框,重组表达载体经PCR和测序鉴定,表明表达载体构建成功,SDS-PAGE分析表达产物分别以可溶和不可溶的形式高效表达,亲和层析纯化得到融合蛋白,Western blotting显示,制备的多克隆抗体能特异识别其对应的抗原,天然的苦荞DFR蛋白在苦荞种子灌浆期中大量表达。苦荞DFR编码基因的原核表达与多克隆抗体的制备,为进一步开展DFR编码基因功能的研究奠定了基础。     

顶空气相色谱法检测苦荞麦总黄酮提取物的有机溶剂残留量

为控制使用AB-8型大孔树脂后苦荞麦总黄酮提取物的质量,采用顶空气相色谱法,对提取物中正己烷、苯、甲苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、乙苯和苯乙烯等8种残留物进行检测。精密度RSD均小于6％,峰面积与浓度均有良好的线性关系,最低检测限为0．016—0．0640g／mL,回收率均符合要求。试验结果表明,方法稳定、操作简便、准确可靠,适用于使用AB-8型大孔树脂后苦荞麦总黄酮提取物中有机溶剂残留量的检测。     

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...     

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。     

苦荞地方种质资源的遗传多样性分析

利用SSR分子标记技术对中国苦荞主产区陕西、云南、四川、西藏等地的82份苦荞地方种质的遗传多样性进行了分析,以揭示中国特有的作物种质--苦荞地方种质资源的遗传多样性,促进苦荞优良品种的选育.结果显示:(1)所用25个SSR引物中有13个引物在苦荞地方品种中具有多态性,且扩增条带的稳定性较好,共扩增出208条条带,其中多态性条带200条,占总数的96.2%;(2)聚类分析结果显示,82份苦荞材料的遗传相似系数(GS)分布于0.52～0.85之间,平均值为0.69,在GS值为0.722的水平上,82份材料被聚为10大类群.研究表明82份苦荞品种间遗传多样性明显,具有丰富的遗传基础.     

苦荞TBW16重组表达及靶向结合蛋白的初步分析

苦荞16kD过敏蛋白(Tartary buckwheat 16kD allergen,TBW16)是定位于种子胚中的过敏蛋白,其生物学功能未知。该研究以苦荞种子灌浆期cDNA文库中获得苦荞过敏原TBW16基因的序列为基础,构建TBW16成熟蛋白的原核表达载体pET47b-TBW16,实现了其在大肠杆菌BL21Star(DE3)中的高效表达。结果表明:该过敏原以包涵体的形式表达,经包涵体复性及金属离子螯合层析纯化了目标蛋白;以1,4丁二醇二缩水甘油醚环氧基介导的蛋白偶联技术固定化TBW16于Sepharose CL 6B上,采用亲和层析分离与TBW16靶向结合的蛋白,MALDI-TOF质谱鉴定显示,苦荞TBW16过敏原靶向结合蛋白与细菌膜孔蛋白高度同源,该研究结果为分析苦荞TBW16生物学功能奠定了基础。     

重组苦荞麦过敏蛋白TBa的原核表达及其免疫活性鉴定

TBa ［tartary buckwheat allergen］是苦荞麦中的一种主要过敏蛋白.根据长度为585 bp 的TBacDNA序列,以pET-28a为表达载体并选择合适的酶切位点合成上、下游引物,采用基因克隆技术构建重组表达载体pET-28a-TBa.进一步将重组质粒转入大肠杆菌BL21(DE3) 中进行表达.从而获得以包涵体形式存在的TBa目的蛋白.该目的蛋白经Ni ²⁺ -NTA琼脂糖柱亲和纯化及SDS-PAGE分析显示, 纯度达到95% 以上.用透析复性的方法将目的蛋白重折叠,其复性产率可达到约68%.Western印迹证实,目的蛋白N端带有6个组氨酸标签.ELISA检测表明,通过基因重组及表达获得的重组苦荞麦过敏蛋白,与天然苦荞种子中的该蛋白具有相似的免疫学活性,与荞麦过敏病人血清中的IgE有特异性的结合.     

荞麦属植物淀粉酶和甲酸脱氢酶同功酶研究

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。     

苦荞NAC转录因子FtNAC17的鉴定及表达分析

植物特有的NAC转录因子参与植物生长发育和逆境响应。研究苦荞中NAC转录因子在非生物胁迫中的应答,为阐明基因功能提供理论依据。以苦荞为试验材料,克隆一个NAC家族基因,对其进行生物信息学分析。通过荧光定量PCR技术检测该基因在干旱、低温、盐、茉莉酸甲酯、脱落酸和赤霉素胁迫时的响应情况。该基因编码272个氨基酸,将其命名为FtNAC17,GenBank登录号为MT641452。基因结构分析表明,FtNAC17由2个外显子和1个内含子组成。氨基酸序列多重比对和进化关系分析表明,FtNAC17蛋白与拟南芥ANAC002亲缘关系最近,属于NAC转录因子家族中同一亚组。FtNAC17对干旱、低温、盐等非生物胁迫均有不同程度的响应。     

光周期对苦荞芽菜生长与品质的影响

苦荞(Fagopyrum tataricum)芽菜是一种新兴健康食品,该研究通过不同光周期(0、4、8、12、16和20 h·d~(-1))处理苦荞芽菜,测定其生物量、叶绿素和主要营养成分的含量以及黄酮合成相关基因的表达水平,以明确不同光周期对苦荞芽菜品质的影响机理。结果表明:(1)随着苦荞芽菜生长时间的增加,芽菜生物量总体呈上升趋势,16 h·d~(-1)光周期时芽菜生长状态最好,鲜重最大。(2)不同光周期对苦荞芽菜各营养成分含量的影响有所差异,可溶性糖含量在芽菜萌发第2天开始逐渐下降,10 d后含量仅为第2天的13.5%～14.5%;花青素含量在芽菜萌发第2天光周期为12 h·d~(-1)时最高(2.16 mg/g),不同光周期处理4～10 d后均显示出降低趋势;芦丁是苦荞芽菜中主要的黄酮类化合物,芦丁含量在不同光周期处理后有所变化且适当的光照有利于其合成和积累,并在处理第4天光周期为16 h·d~(-1)时含量最高(59.60 mg/g)。(3)qRT-PCR分析表明,不同光周期处理的苦荞芽菜中各黄酮合成相关基因的表达量在第2天最高,随生长周期其表达量均不同程度降低,但黄酮醇合成支路关键酶基因FtFLS1和花青素支路基因FtDFR2表达量上升、且显示出强烈的光诱导特征。研究发现,光周期对苦荞芽菜的生物量影响较大,黑暗有利于胚轴伸长,长光周期(16 h·d~(-1))有利于鲜重的增加;在苦荞萌发过程中,苦荞芽菜可溶性糖、花青素和芦丁含量整体呈减少趋势,可溶性糖和花青素含量均在光周期16 h·d~(-1)处理第2天时最高,芦丁含量在光周期为16 h·d~(-1)处理第4天时最高,建议苦荞芽菜在光周期为16 h·d~(-1)生长4 d时采食。     

苦荞胚性愈伤组织诱导与植株再生研究

以苦荞子叶和下胚轴为外植体,进行了不同浓度激素组合的MS和SH固体培养基对胚性愈伤组织诱导及植株再生的研究。结果发现,MS培养基比SH培养基更有利于胚性愈伤组织诱导;2,4-D是诱导愈伤组织的有效激素,KT能有效促进胚状体的形成;下胚轴和子叶都能有效诱导出胚性愈伤组织和再生植株。下胚轴在MS 1.5mg·L-12,4-D 1.5mg·L-1BA培养基,子叶在MS 2mg·L-12,4-D 0.5~1.5mg·L-1BA上能高效诱导出愈伤组织;愈伤组织在MS 2mg·L-12,4-D 0.1mg·L-1KT培养基中继代,能有效诱导胚性愈伤组织;来自下胚轴的胚性愈伤组织在1/2MS 2.0mg·L-1BA 0.5mg·L-1KT 0.1mg·L-1NAA培养基上能够高频再生出芽,来自子叶的胚性愈伤组织在1/2MS 1.0mg·L-1BA 0.1mg·L-1KT 0.1mg·L-1NAA培养基上芽诱导率较高;MS 1mg·L-1NAA是适宜的再生苗生根培养基。     

微波提取苦荞麦麸皮总黄酮工艺研究

本文对苦荞麦麸皮总黄酮微波提取工艺进行了研究。试验结果表明:微波提取的最佳工艺条件为微波功率中档,微波加热120 s,乙醇浓度80%,料液比1:50,该工艺条件下总黄酮得率达5.51%;与传统提取方法相比,微波提取法具有节省时间、节约能量、提取效率高、控制方便等优点。