项目成果

谷物功能因子研究与开发 本项目由国家863项目子专题”玉米黄素研究”等课题组成,主要研究内容紧密围绕玉米、小麦和燕麦加工的副产品——玉米蛋白粉、燕麦麸、小麦胚芽中的功能因子玉米黄素和黄体素、β-葡聚糖以及麦胚凝集素的分离、制备、结构鉴定和生理功能进行研究与关键技术突破与创新,为开发具有功能特性的高附加值产品、使谷物副产品高效增值和开发食品配料提供理论基础和科学依据。     

结缕草属植物SSR反应体系的优化及其应用

以结缕草属植物DNA为模板,应用正交设计法对简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)反应体系中的各个主要影响因子进行了优化筛选,并通过比较不同浓度的模板DNA对聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)的影响,确立了适合结缕革属植物SSR-PCR反应的最佳体系.结果表明,10μl的SSR反应体系中各组分的最适浓度分别为:10×PCR缓冲液,Mg2+ 2.5mmol/L,dNTP 200μmol/L,左右引物分别为0.6μmol/L,Taq DNA聚合酶0.5U,模板DNA的用量在30～90ng均可.利用该优化体系,通过30对SSR引物对包含结缕草属植物4个种的10份材料进行了种质鉴定,结果发现Xgwm系列SSR引物可以有效地用于结缕草属植物不同种源间的鉴定及遗传多样性研究.其中有3对引物Xgwm459-6A、Xgwm149-4B和Xgwm135-1A因具有特异性条带或条带的缺失可以很明显地将大穗结缕草Z010与其他材料区分开来,在抗寒性和青绿期两极端类型材料的研究中发现,引物Xgwm484-2D和Xgwm44-7D均在抗素性弱的部分材料和青绿期长的部分材料中扩增出一条抗寒性强和青绿期短的材料中没有的特异带,且两对引物中具有特异带的材料具有较高的一致性,初步认为这两标记可能与结缕革属植物的抗寒性或青绿期相关.     

阿维菌素对苹果绣线菊蚜的防治作用及对果园天敌的影响

以1．8％阿维菌素乳油为代表品种,开展了阿维菌素对苹果树绣线菊蚜Aphis citricola田间防治效果试验。结果表明,1．8％阿维菌素乳油1000～3000倍液药后2d、7d、14d对绣线菊蚜的防治效果为64．9％-87．6％。此外,研究了阿维菌素乳油对果园捕食性天敌幼虫种群的影响。田间调查结果表明,施药14d后药剂处理区食蚜蝇Chrysopa septempunctata种群难以恢复,七星瓢虫Epistrophc baltcata种群恢复至喷药前的65％以上,大草蛉Coccinella septempunctate种群基本恢复正常;室内实验结果与田间基本相同,对食蚜蝇影响最大,大草蛉影响最小。但枝条喷药后,在太阳光下放置4h后接虫,则天敌幼虫的死亡率均有明显下降。     

质粒DNA物理形态和其它因素对获得可育转基因小麦的影响

本工作分析了不同形态质粒DNA和未成熟胚高渗透压处理对基因枪小麦转化体系的适用性.高渗处理对瞬间表达和转基因小麦的再生均有明显的促进作用.轰击之前对质粒DNA进行变性处理导致瞬间表达反应大幅度下降,但稳定转化频率(指从100个轰击未成熟胚得到的再生可育转基因植株数)与双链DNA相差不大.使用单链质粒DNA、线性双链质粒DNA和环状双链质粒DNA均可以得到转基因小麦植株.迄今已得到26个不同的转基因冬小麦株系和4个不同的转基因春小麦株系.这些转基因小麦大多数已产生种子,几个春小麦株系已获第二代种子.     

葎草幼苗的生理生化特征对盐胁迫的响应

采用盆栽法研究葎草(Humulus scandens)幼苗的生物量、气体交换参数、叶水势、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性及丙二醛(MDA)含量对不同浓度盐(NaCl)(分别为0、100、200、300、400mmol/L)胁迫的响应,以探讨葎草幼苗对盐胁迫的适应机制及耐性机理。结果表明:(1)随着NaCl胁迫浓度的增加,葎草幼苗生长受到严重抑制,显著降低了根、茎、叶的干重、单叶面积、比叶面积(SLA)和根冠比(R/S)。(2)NaCl胁迫后,葎草幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)和叶水势(Ψw)均随盐浓度增加呈显著下降趋势,气孔限制值(Ls)和瞬时水分利用效率(WUEi)却显著增加。(3)NaCl胁迫下,叶绿素a(Chl a)和叶绿素b(Chl b)等光合色素含量以及过氧化氢酶(CAT)活性均显著降低,但超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量显著升高,说明植株的抗氧化酶系统对NaCl胁迫具有积极的响应策略。(4)NaCl胁迫显著提高了幼苗最小荧光(F_o)、可变荧光(F_v)、最大荧光(F_m)、表观光合电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP),有效降低了PSⅡ有效光化学量子产量(F_m′/F_o′)、非光化学淬灭系数(q N),并在不同盐浓度梯度下存在着显著的效果差异。研究表明,低浓度(100mmol/L)NaCl胁迫对葎草幼苗生长没有显著影响,但随着浓度的增加,葎草幼苗的气体交换、叶绿素含量、PSⅡ反应能力、抗氧化酶系统均受到抑制,植株的生长发育受到严重影响。     

西藏东达山3种嵩草属植物气孔特征沿海拔的变化

嵩草属(Kobresia)植物是藏东南高山草甸的优势种和建群种,对该区畜牧业发展和维持生态系统平衡起着重要作用。选择西藏左贡县东达山为研究地点,从林线开始,海拔每升高约100m设置1个样带直至高山草甸分布边缘,共8个样带,调查各样带中物种的组成及盖度,并依据相对盖度和相对频度计算3种嵩草植物矮生嵩草(K.humilis)、线叶嵩草(K.capillifolia)和大花嵩草(K.macrantha)在群落中的重要值,同时取样观察它们叶片远、近轴面表皮细胞形态,测量气孔长度及保卫细胞宽度,计算气孔密度,探讨嵩草属植物对海拔梯度的适应性。结果表明:(1)3种嵩草属植物叶表皮细胞均呈波浪状,气孔器仅分布于远轴面,近轴面无气孔器分布。(2)3种嵩草属植物气孔密度沿海拔梯度的变化均呈单峰曲线分布格局,且在海拔4 537m样带处达到最大值,并表现为矮生嵩草(777.6个/mm2)线叶嵩草(476.4个/mm2)大花嵩草(414.3个/mm2)。(3)随海拔的增加,矮生嵩草和线叶嵩草气孔长度显著增大(P0.05),而保卫细胞宽度显著减小;但大花嵩草气孔长度随海拔的升高而显著减小,保卫细胞宽度基本保持不变。(4)矮生嵩草和线叶嵩草气孔密度、长度和保卫细胞宽度与海拔梯度均显著相关,气孔特征对海拔梯度变化的敏感程度高,与其在群落中重要值高的分布特征一致;而大花嵩草仅气孔密度和长度与海拔梯度显著相关,气孔特征对海拔梯度变化的敏感性低,与其在群落中重要值低的分布特征一致;嵩草属植物气孔密度、长度和保护细胞宽度与海拔梯度之间的相关性,反映出它们在海拔梯度上对生境的适应程度。可见,3种嵩草属植物气孔特征对海拔梯度上生境变化的适应性不同,从而影响它们在群落中的分布范围和物种优势度,其中矮生嵩草和线叶嵩草对环境变化敏感,而大花嵩草对环境变化相对不敏感;保卫细胞宽度与气孔长度同样对植物适应环境变化起重要作用。     

内蒙古藜麦的营养成分分析及评价

以内蒙古种植的藜麦为试验原料,对其主要营养成分、氨基酸、脂肪酸、矿物质及维生素进行分析与评价。结果表明：藜麦中蛋白质含量为13-1%、粗脂肪为7-7%、淀粉为49-0%、灰分为2-2%、粗纤维为2-0%。藜麦含有17种氨基酸,其中有7种必需氨基酸,赖氨酸含量丰富。根据氨基酸评分（AAS）和化学评分（CS）,藜麦第一限制性氨基酸是蛋氨酸+胱氨酸。藜麦含有13种脂肪酸,不饱和脂肪酸含量丰富,占脂肪酸总量的85-25%,饱和脂肪酸占14-75%,其中棕榈酸含量最高,占脂肪酸总量的7-92%。矿物质和维生素含量丰富,其中钾、钙、镁、磷、铁、维生素B1和维生素B2含量均很高。因此,内蒙古种植的藜麦具有较高的营养价值。     

动静态水环境下不同种植方式对苦草生长的影响

设置扦插法、纱布包裹法、布袋覆土法3种种植方式,研究苦草（Vallisneria natans（Lour.）Hara）在静态水环境下和水体受到持续扰动的动态条件下不同种植方式对植株生长的影响。结果显示,不同种植方式下苦草的生长差异明显。在苦草形态特征方面,布袋覆土法种植方式下苦草的平均株高和叶宽明显高于扦插法和纱布包裹法,但是其分株数和平均根长小于扦插法和纱布包裹法;在苦草的生物量和地下与地上部分之比方面,布袋覆土法种植方式下苦草的地上、地下部分生物量和总生物量明显大于扦插法和纱布包裹法,但是其地下与地上部分生物量之比小于其他2种方法;在苦草叶片叶绿素a含量方面,布袋覆土法明显高于扦插法和纱布包裹法。动静态水环境只对苦草的分株数有显著差异,静态水环境下分株数大于动态水环境,对其他指标无显著影响。研究结果表明动、静态水环境和不同种植方式对苦草的生长具有显著的影响,布袋覆土法种植方式下单株苦草生长最好;静态水环境下生长的苦草株高、叶宽和生物量等指标均优于动态水环境。     

不同初始螺类密度对沉水植物刺苦草Vallisneria spinulosa Yan及其附着藻类的影响

大型水生植物及其附着藻类是浅水湖泊中的重要初级生产者。淡水螺类作为重要的初级消费者,其密度对沉水植物及其附着藻类的影响存在争议。本研究设置4种初始螺类密度（0、40、80、240 ind·m^-2）,研究淡水螺类（椭圆萝卜螺Radix swinhoei H.Adams）对刺苦草（Vallisneria spinulosa Yan）及其附着藻类的直接牧食作用和螺类种群的变化。结果显示,在添加螺处理中,刺苦草和人工基质表面附着藻类的生物量显著降低,同时沉水植物的生长显著增加,在较高初始密度螺类处理中刺苦草产生更多的分株。到实验结束时,螺类的死亡率较高,但3个有螺处理间螺类鲜重无显著差异,而高初始密度螺类条件下的最终密度仍较高,同时个体重量（均重）也较小。在中富营养条件下淡水螺类可以直接牧食沉水植物叶片,但对植物生长的抑制作用不显著,有可能是因为沉水植物并不能作为唯一的食物来源维持螺类种群,同时螺类的种群结构受到水体营养水平等因素的制约。     

四倍体稗草的组织培养与快速繁殖

以筛选得到的四倍体稗草成熟胚作为外植体,进行了组织培养与快速繁殖技术的研究。结果表明:最佳外植体消毒方式为70%乙醇浸泡30 s+0.1%(w/v)的升汞消毒15 min。最佳诱导培养基为MS盐、DL维生素+2.5 mg/L 2,4-D+300 mg/L谷氨酰胺+500 mg/L脯氨酸+3%麦芽糖。将愈伤组织转入分化培养基(MS+50 mg/L肌醇+1.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L KT+0.5 mg/L NAA+0.25 mg/L IAA+3%麦芽糖)上,培养20 d后超过70%的愈伤组织分化成苗。将3-5 cm长的分化苗转入1/2 MS生根培养基进行生根培养。炼苗后,移入营养土与珍珠岩(2∶1)的基质中,移栽成活率高达90%以上。该体系的建立为稗草抗除草剂基因的功能验证提供了前提条件。