甘薯块根生长及其淀粉体发育过程的解剖结构特征

为了探明甘薯块根的生长及其淀粉体的发育规律,该试验以甘薯品种‘徐薯22’为材料,采用树脂半薄切片等方法对甘薯块根的生长及其淀粉体的发育进行观察研究。结果表明:(1)甘薯块根完成初生生长的时间短,块根初生结构由表皮、皮层和中柱构成,块根横截面上皮层所占比例比中柱大。(2)甘薯移栽后10 d块根开始次生生长,次生生长形成维管形成层和木栓形成层;随着块根次生生长,位于次生木质部分散导管周围的薄壁细胞脱分化,通过平周分裂产生副形成层;维管形成层、木栓形成层和副形成层的共同作用使块根快速膨大。(3)淀粉体在块根进入次生生长时首先在皮层细胞产生,随后大量出现在次生生长产生的薄壁细胞中,块根中淀粉体的发生及发育总体上表现出由外向内的顺序。(4)块根薄壁细胞中的淀粉粒有单粒和复粒两种类型;块根生长早期,薄壁细胞中主要以复粒淀粉为主,生长后期主要以单粒淀粉为主;块根生长过程中,包含复粒淀粉的淀粉体可通过分裂形成包含单粒淀粉的淀粉体。(5)淀粉可在块根生长的整个时期积累,其中以块根生长中期积累速度最快。     

利用红蚂蚁防治甘薯茎螟的研究

甘薯茎螟(0mphisa illisalis Walk.)群众叫“蛀广虫”,以幼虫钻入甘薯藤头内蛀食为害,使藤头变成空洞,畸形膨大而质脆,提蔓或刮大风时往往折断,未折断的由于藤头内部输导组织破伤妨碍养分的运输和累积,而影响薯蔓的生长和块根的膨大。一般受害后要减产二至三成。过去本地群众曾采用“刈腹捕虫”,“铜丝钩杀”和注射666等防治办法,但花工大,同时对甘薯生长也有损害。笔者自1964年开始,进行利用红蚂蚁防治的研究。现将二年来的结果整理如下。     

甘薯块根膨大过程中ATP酶活性、ATP和ABA含量的变化

研究选用鲁薯7号和徐薯18号为材料,对甘薯块根膨大速率变化动态及其块根中可溶性碳水化合物含量、ATP含量、ATP酶活性和脱落酸（ABA）含量的变化进行了研究分析。结果表明：（1）块根膨大速率变化动态呈一双峰曲线,第一个高峰出现在栽秧后50－70d,第二个高峰出现在栽秧后120－165d;（2）块根膨大高峰期,块根中可溶性碳水化合物含量较高,ATP含量则较低;（3）块根中ATP酶活性和ABA含量变化动态与块根膨大速率变化动态相似。讨论了ATP酶和ABA在块根膨大过程中的可能作用。     

试论甘薯块根的生长机理

探讨了甘薯块根形式与膨大的生长机理,规律及其与产量的关系。     

木薯蔗糖合成、转运与块根淀粉积累关系研究

该研究以淀粉含量不同的两个木薯品种(辐选01和华南124)为材料,通过测定各品种不同生育期叶、茎和根的蔗糖含量及块根淀粉含量,分析了蔗糖合成、转运和块根淀粉积累过程的相关性.结果表明:与华南124相比,在整个生育期内辐选01叶、茎的蔗糖含量均较高,块根蔗糖含量在块根膨大初期以前高于华南124,块根膨大初期以后则相反.在木薯的整个生育期,与辐选01相比,华南124的淀粉合成量和淀粉合成速率均较低.叶和茎蔗糖含量的变化规律与淀粉合成速率的变化规律相反,即块根淀粉积累明显加快时叶和茎的蔗糖含量略呈下降趋势,而块根淀粉合成减慢时叶、茎的蔗糖含量又开始上升.随着生育期的延后,块根蔗糖含量越来越低.在块根形成初期,蔗糖含量最高的组织部位为块根,其次为茎秆,最低的是叶片;而在块根成熟期时则相反,即蔗糖含量最高的部位是叶片,其次为茎杆,块根的蔗糖含量最小.相关性分析结果表明,木薯叶片蔗糖含量与块根淀粉含量呈显著的正相关;茎秆蔗糖含量与块根淀粉积累量呈不显著的正相关;块根蔗糖含量与淀粉积累量呈显著的负相关.由此可见,木薯叶、茎和根蔗糖与块根淀粉积累过程密切相关,其中叶片合成蔗糖的能力与块根利用蔗糖的能力在淀粉的积累过程中发挥关键作用.该研究结果为木薯的生产选育与高效栽培提供了理论依据.     

内生型解淀粉芽孢杆菌YTB1407对甘薯根系的促生作用及其调控机理

本实验室从西洋参根中分离筛选获得兼具生防和促生效果的内生型解淀粉芽孢杆菌YTB1407.为调查其应用潜力,以甘薯为材料,以无菌水灌根处理(CK)为对照,采用不同浓度YTB1407菌悬液灌根盆栽甘薯植株,通过对甘薯生长前期3个主要生育时间点YTB1407在植株内的内生定殖检测和根系表型效应比较,筛选菌悬液灌根的最适处理浓度.对根系内源生长素吲哚乙酸(IAA)、细胞分裂素玉米素核苷(ZR)、反式玉米素核糖核苷(t-ZR)的含量和吲哚乙酸氧化酶类中的吲哚乙酸氧化酶(IAAO)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性进行分析.结果表明: YTB1407促进了甘薯生长前期根系统的定殖、不定根幼根的伸长生长及侧根的发生,提高了根系活力;在甘薯生长后期形成了更大的吸收根系生物量和更低的地上部和总根系生物量比.其中OD₆₀₀值为0.50的菌悬液处理(T_0.50)促生效应显著,在甘薯茎叶封垄期的单株块根鲜质量和有效薯块数量最高.YTB1407通过提高ZR、t-ZR含量,降低IAAO活性、提高PPO活性和IAA含量以及(t-ZR+ZR)/IAA,促进块根分化建成初期甘薯不定根幼根向块根的分化;通过降低IAAO、PPO活性和提高IAA含量,降低(t-ZR+ZR)/IAA,促进块根分化建成后期甘薯分化根向块根的建成.     

抗病高淀粉甘薯品种徐薯26的选育及产量形成特点

抗病高淀粉甘薯新品种徐薯26是中国农业科学院甘薯研究所以徐781为母本,通过集团杂交放任授粉、多年多点综合鉴定选育而成。该品种2009年通过国家甘薯新品种鉴定,鉴定编号为国品鉴甘薯2009003。对徐薯26的形态特征、品质性状、抗病性、生产力和产量形成的生理特点等进行了研究,结果表明:徐薯26全生育期长势平稳,薯干品质和食味较好,抗根腐病和蔓割病,薯干和淀粉产量与徐薯18相比增产极显著,生长后期薯块干物质积累较快,经济系数较高,适宜早栽和密植。     

HPLC-ELSD法分析木薯韧皮部汁液主要糖成分

采用高效液相色谱—蒸发光散射检测法(HPLC-ELSD)对木薯韧皮部汁液糖成分进行了分析.结果表明:与大多数木本植物一样,其同化物的主要运输形式是蔗糖,并未发现糖醇类和棉子糖等寡糖.对块根产量、淀粉含量较低的半野生种W14的对比实验发现,无论是蔗糖还是己糖含量都大大地低于栽培种,说明蔗糖是木薯块根淀粉累积的主要来源,对其累积速率和量起着决定性作用.结果同时证明此方法可以高效、快速简便地定性和定量测定木薯韧皮部汁液中的糖类.     

牛大力块根糖积累及其相关酶活性变化研究

为提高牛大力块根的产量与品质,该研究以不同发育时期(移栽6、12、18、24、30、36个月)的牛大力块根为材料,采用紫外分光光度法对糖类含量及其相关酶活性进行测定,研究它们在牛大力块根发育过程中的动态变化规律。结果表明:(1)牛大力块根的生长发育进程可初步划分为形成期(移栽6～12个月)、迅速膨大期(移栽12～24个月)与稳定膨大期(移栽24～36个月)三个阶段。淀粉与蔗糖分别是牛大力块根中主要的多糖与可溶性糖。在牛大力块根发育过程中,多糖类物质的含量逐渐增加,而可溶性糖含量逐渐减少,两者之间呈显著负相关,推测可溶性糖的分解代谢有利于促进多糖类物质的积累。(2)蔗糖的分解代谢是蔗糖合酶(SUS)、蔗糖磷酸合酶(SPS)、酸性转化酶(AI)与中性转化酶(NI)等多种相关酶协同作用的结果。SUS在牛大力块根发育过程中发挥着既催化蔗糖合成,又催化蔗糖分解的双重调节作用,SUS(合成)的活性不断上升,至移栽36个月达到峰值,极显著高于其他时期; SUS(分解)的活性从移栽6个月至24个月逐渐上升,但在块根稳定膨大期稍有下降; 其净活性为催化蔗糖分解,在移栽12个月达到最高。转化酶AI和NI的活性均在块根发育过程中逐渐上升,且AI活性高于NI活性,提示AI可能在蔗糖代谢分解过程中发挥更重要的作用。该研究结果可为今后深入研究牛大力多糖类成分积累和调控机制提供理论依据,并为提高牛大力药材的产量与品质提供技术指导。     

高淀粉多抗甘薯新品种徐薯25的选育及特性评价

高淀粉多抗甘薯新品种徐薯25利用高产综合性状较好的徐薯18为母本,高干高抗优异材料徐781为父本,通过人工控制授粉杂交、多点综合鉴定筛选育成;2007年通过国家甘薯新品种鉴定,鉴定编号为国品鉴甘薯200702;2008年通过山东省品种审定,审定编号为鲁农审2008040.通过对徐薯25特征特性、生产力、抗病性、品质性状以及产量形成的生理特点进行深入研究表明:鲜薯产量与高产兼用品种徐薯18持平,薯干产量比徐薯18增产15%以上,薯块干物质含量则比徐薯18高4.24%;徐薯25在总光合势、净同化率等方面与徐薯18相似,其获得高产主要依赖于光合产物合理的分配,物质生产属"经济系数型";徐薯25高抗茎线虫病、根腐病、蔓割病;薯块粗蛋白、薯块还原糖、薯块可溶性糖和叶片粗蛋白均高于徐薯18.     

施钾对甘薯氮素转移分配及氮代谢酶活性的影响

利用¹⁵N示踪技术,研究了施钾对甘薯发根结薯期、薯块膨大期地上和地下部氮素转移分配、光合特性及氮代谢酶活性的影响.结果表明: 在发根结薯期,施钾显著提高¹⁵N向地上部的转移分配,其中K₃(K₂O, 300 mg·kg^-1)处理与对照相比¹⁵N向叶片转移速率提高了76.2%,¹⁵N积累量提高了92.1%.在薯块膨大期,随施钾量增加地上部叶片¹⁵N总分配率由33.7%降低至24.4%,块根¹⁵N分配率由5.8%升高至17%,其中K₃处理块根¹⁵N积累量是对照的3倍.两个关键生长期硝酸还原酶、谷氨酸脱氢酶、谷氨酰胺合酶、谷氨酸合酶和净光合速率(P_n)均随施钾量的增加而提高.逐步回归分析表明,氮代谢酶活性和P_n是影响甘薯¹⁵N转移和分配的主要因素(R分别为0.965和0.942),通径分析表明,在发根结薯期主要通过促进硝酸还原酶和谷氨酸脱氢酶介导的氮素催化能力促进氮素向地上部分配;在薯块膨大期主要通过提高谷氨酰胺合酶/谷氨酸合酶循环介导的氮素同化能力促进氮素向地下部分配.     

干旱胁迫下转基因甘薯块根膨大期水分利用效率和生理代谢特征

以转Cu/Zn-SOD和APX基因及其非转基因甘薯进行盆栽试验,在甘薯块根膨大期进行正常供水(田间最大持水量的80%)、中度缺水(田间最大持水量的60%)和重度缺水(田间最大持水量的40%)3种水分处理,分别测定转基因植株和对照植株在薯块膨大期的第20天和第70天的抗氧化酶系统、可溶性糖含量、光合系统之间的差异,以及在不同水分胁迫处理下产量和水分利用效率之间的差异。以此研究外源基因的超表达是否可以提高甘薯的产量及水分利用效率。结果显示:(1)转基因甘薯(TS)的SOD、APX活性以及可溶性糖含量均高于非转基因对照株(NT),但POD活性低于NT;TS和NT植株的APX活性、可溶性糖含量、净光合速率以及蒸腾速率均随干旱胁迫加重呈递减趋势。(2)干旱胁迫70d时,TS和NT植株光合参数均较胁迫20d时降低,且TS和NT间的净光合速率没有明显差异。(3)TS和NT两株系的块根产量在中度胁迫下最高而在重度胁迫下最低,而TS具有较高的块根产量且在重度胁迫下产量降低幅度较小。(4)TS的气孔导度和蒸腾速率显著低于NT,且TS的水分利用效率较NT更高。研究表明,Cu/Zn-SOD和APX基因可以显著增加干旱胁迫下甘薯块根膨大期的SOD、APX活性和可溶性糖含量,提高其水分利用效率,从而减轻干旱胁迫对产量的影响。     

甘薯MADS-box转录因子IbMADS11-Like的克隆及胁迫响应分析

MADS-box蛋白在植物生长发育及抗逆等过程中均发挥重要功能。本实验室根据甘薯近缘野生种I.trifida基因组序列,在甘薯栽培种徐薯22（Ipomoea batatas（L.） Xu22）中克隆到一个STMADS11亚家族MADS-box基因,命名为IbMADS11-Like。实时定量RT-PCR分析表明,IbMADS11-Like基因在甘薯根中大量表达,并且随着块根的形成和膨大表达量逐渐降低,表明该基因可能参与了甘薯块根的发育过程。胁迫处理分析表明,IbMADS11-Like基因的表达受干旱、盐和高温的诱导,而低温则抑制其表达。此外,IbMADS11-Like基因对ABA、IAA、ZT、BR、ACC、JA及GA等激素的处理也有不同程度的响应,暗示IbMADS11-Like基因可能参与了甘薯生长发育及胁迫的调控过程。这些结果为进一步分析IbMADS11-Like基因在甘薯块根发育和胁迫响应中的功能奠定了基础。     

综合利用薯芋淀粉生产肌苷的研究

本文报道综合利用野生薯芋属植物盾叶薯芋(Dioscorea zingibensisC.H.wright)和穿龙薯芋(Dioscorea nipponica Makino)中的淀粉生产肌苷(Inosine)的方法。将薯芋原料带水磨碎,在水中筛分得到皂甙淀粉浆,用稀酸水解该物质使淀粉糖化,分离后得到糖液和糖渣。糖液加氮源和无机盐,发酵生产肌苷。糖渣再水解提取薯芋皂甙元。     

莲藕干物质和氮磷钾养分的累积与分配研究

连续2年采用盆栽试验研究了莲藕（Nelumbo nucifera Gaertn）干物质和氮磷钾养分的累积与分配规律。结果表明：莲藕苗期以叶片生长并积累光合产物为主,膨大根状茎成型后,叶片、叶柄和根状茎中的干物质不断运输并贮存到膨大根状茎中,以产量形成为主,干物质累积总量增长呈＂慢-快-稳定＂的变化趋势;氮磷钾累积量与干物质累积量变化趋势一致,并与之呈极显著正相关,莲藕氮磷钾养分累积总量之比为1∶0.12∶1.31。移栽后97-160 d是莲藕产量形成的关键时期,不仅叶片、叶柄和根状茎中的氮磷钾随同干物质运输并贮存到膨大根状茎中,根系还从土壤中吸收更多的氮磷钾直接运输并贮存到膨大根状茎中,后者分别占同期氮磷钾累积量的69.8%、79.2%和75.0%。160 d膨大根状茎中干物质、氮、磷和钾累积量分别平均占植株总累积量的81.1%、85.2%、88.8%和80.2%。     

优质鲜食型甘薯新品种‘徐薯32’的选育及特性分析

甘薯新品种‘徐薯32’是以品质性状良好的‘徐薯55-2’为母本、‘红东’为父本,经有性杂交培育而成。该品种于2015年通过河南省农作物品种审定委员会审定。通过对‘徐薯32’农艺性状特征、生产力、抗病性、品质性状等进行研究,结果表明:‘徐薯32’地上部短蔓,薯块萌芽性好,耐贮藏,熟食口感佳;抗黑斑病,中抗根腐病与茎线虫病;鲜薯产量与对照‘徐薯22’相当,薯干和淀粉产量较对照分别增产15.24%和18.99%;‘徐薯32’块根主要营养物质含量均高于‘徐薯18’,其淀粉最高粘度值与崩解值较‘徐薯18’分别高6.52%和12.40%,糊化温度则略低于‘徐薯18’;淀粉粒径表面积与体积分布呈三峰、数目分布呈单峰,三类分布中淀粉颗粒总平均粒径均低于‘徐薯18’,降低幅度分别为12.22%、13.18%和2.22%。因此,‘徐薯32’具有良好的农艺性状与品质特性,可为鲜食型甘薯品种改良和应对市场需求奠定基础。     

甘薯貯藏生理概述

甘薯收获后如何进行鮮薯的安全貯藏,以保証优良的食用和种用品质,延长食用鮮薯的供应期,減少貯藏期内的損失,和保証足够数量与貭量的种苗,是生产上要要的任务。一.环境条件对甘薯块根的生理生化影响 (一) 貯藏温度和冷害甘薯块根对温度的变化,具有高度的敏感性,这几乎是起源于热带或亚热带作物对溫度反应的共同性。实践証明,适宜的貯藏溫度范     

GPT结构与功能预测及其在木薯膨大期的表达分析

木薯是世界重要的粮食和生物质能源作物,其块根淀粉含量高达25%~28%,淀粉积累主要在块根发育的膨大期,影响淀粉积累的代谢通路包括糖代谢和淀粉代谢,而连接这两个代谢通路的主要物质是葡萄糖-6-磷酸,通过葡萄糖-6-磷酸/磷酸转运体(glucose-6-phosphate/phosphate translocator,GPT)转运葡萄糖-6-磷酸进入块根淀粉体合成淀粉。本研究通过生物信息学方法,以木薯、麻风树、蓖麻、胡杨林、可可、拟南芥、水稻、玉米、马铃薯、小麦和大豆的GPT为研究对象,对其核酸序列、氨基酸序列、导肽、跨膜拓扑结构、疏水性/亲水性、蛋白质二级结构、亚细胞定位的分析及预测。结果表明,GPT在不同植物中氨基酸组成成分基本一致,α-螺旋、延伸链和无规则卷曲是其重要的结构元件,含有叶绿体转运肽,无线粒体目标肽,整条肽链表现为疏水性,主要存在内质网和线粒体上。利用qRT-PCR对木薯膨大期GPT基因表达水平进行分析表明GPT对木薯块根膨大期淀粉累积有促进作用。     

施钾时期对食用甘薯光合特性和块根淀粉积累的影响

在施钾240 kg·hm^-2水平下,研究施钾时期对甘薯叶片光合特性和块根淀粉积累的影响.结果表明：与一次性施钾（全部基施）相比,分期施钾（1/2基施+1/2栽后75 d追施）提高了甘薯叶片的光合速率及叶片中磷酸蔗糖合成酶和块根中腺苷二磷酸焦磷酸化酶活性,提高了块根中淀粉积累速率(生育期平均增幅为6.7%),显著增加了块根产量(增幅为8.2%).与不施钾处理相比,两个施钾处理均提高了叶片中蔗糖的合成能力和蔗糖在块根中转化为淀粉的能力.     

甘薯与马铃薯为什么不能同窖贮藏

甘薯、马铃薯收获后通常都是用窖贮藏,可是如果将它们放在同一窖里可就麻烦了,它们会闹得你死我活,不是马铃薯发芽变青,就是甘薯僵心坏死,然而它们何以如此“不共戴天”呢? 原来甘薯、马铃薯虽说都是薯类作物,并且也都原产于美洲大陆,是近几百年才引入我国的。但它们又确实不同,从亲缘与形态上说,甘薯属于旋花科植物,收获对象是块根;马铃薯属于茄科,收获对象是块茎,因为它的薯块不是由根膨大而来,而是由地下横走茎(类似于地上的侧枝)膨大形成。与本题关系更大