薏米萌芽过程的代谢组学变化及特征分子筛选

药食同源是薏苡作物的天然禀赋,但是加工利用过程中往往存在适口性差、不易蒸煮等特点。种子萌芽是植物新一轮生命周期的开端,也是改善谷物口感与品质的重要手段。本研究旨在研究薏米萌芽前后特征代谢物的变化,为薏米功能食品的开发和利用提供理论依据。以兴仁白壳、黔薏2号、安国薏苡和日本薏米4份薏米材料进行萌芽,采用广泛靶向代谢组学分析方法对其萌芽后和萌芽前的代谢物进行比较分析,并对其差异代谢物进行鉴定和筛选。结果显示,4份薏米材料在萌芽前后共检测到590个代谢物,其中190个共有差异代谢物,2个黄皮品种聚在一起,2个红皮品种聚为一类。薏米萌芽后脂质、有机酸、生物碱、木质素和香豆素、酚酸类、氨基酸及其衍生物、核苷酸及其衍生物整体上呈上调模式,而黄酮类则整体表现为下调模式。上调倍数最大的10个差异代谢物分子为N-苯乙酰甘氨酸、S-腺苷蛋氨酸、N-α-乙酰-L-精氨酸、甲基马来酸、丙氨酰亮氨酸、天冬氨酰苯丙氨酸、茶氨酸、L-苯丙氨酸-L-苯丙氨酸、对香豆酰基O-水杨酰奎尼酸、核酮糖-5-磷酸,下调倍数最大的代谢物分子为脯氨酸甜菜碱、甘草素-7,4-二葡萄糖苷、顺式玉米素、扁蓄苷、七叶苷、槲皮素-3-O-α...     

薏苡属种质资源Waxy基因分型及优异资源筛选

薏苡是重要的药食同源作物,在膳食结构多样性生产中具有重要意义。本研究旨在深入分析薏苡种质资源的粳、糯性特征,并筛选优异资源作为品种选育和生产应用的基础材料。通过大田试验进行表型分析,供试资源的农艺性状和籽粒性状均表现出丰富的遗传多样性。利用碘试剂快速染色法对116份薏苡属资源进行胚乳类型鉴定,并通过Waxy基因分型技术筛选优异薏苡资源。结果显示,在全部资源中,29份野生型资源糯性籽粒百分率在0～25.00%之间,均表现出粳性(非糯性)特征。87份栽培资源中粳、糯性胚乳类型均存在,包括纯粳性资源8份,纯糯性资源17份,62份材料以两种胚乳类型的混杂形式。根据表型鉴定和单籽粒的粳糯性分型,筛选出16份遗传稳定、性状差异明显的优良株系,其中,糯性材料14份,其总淀粉含量为57.82%～71.51%,直链淀粉含量为0～4.98%;粳性材料2份,总淀粉含量分别为67.33%和65.65%,直链淀粉含量分别为23.75%和25.48%。PCR检测结果显示,14份糯性品系扩增出单一的550 bp片段,2份粳性品系扩增出单一的约850 bp片段。糯性和粳性株系材料的直连淀粉和支链淀粉含量差异明显,而且...     

薏苡黑粉菌基因组测序揭示其物种分类及适应性进化

以薏苡黑粉菌病瘿为研究对象,采用固体和液体培养方法对薏苡黑粉菌进行分离纯化培养和形态观察;利用Illumina、Pacbio测序和Hi-C辅助基因组组装技术对黑粉菌进行测序、组装和注释,分析其基因组结构和组成特征。通过与其他6个黑粉菌物种基因组进行比较基因组学研究,分析薏苡黑粉菌的基因家族进化和系统发育关系。在pH 7的固体PDA和液体PDB培养基中实现了薏苡黑粉菌的纯化培养,固体培养菌落表现为白色、表面隆起、具褶皱,较湿润且不透明的形态特征。Illumina、Pacbio和Hi-C组装结果显示,薏苡黑粉菌具有20对染色体(2n=40),基因组大小20.093 417 Mb,GC含量53.81%;共预测和注释到7 476个蛋白编码基因和164个非编码基因,占整个基因组长度的61.02%和0.285 3%;查找到3 674个散在重复序列和8 139个串联重复序列,分别占整个基因组长度的2.754 4%和1.605 4%。同源基因家族聚类显示,7个黑粉菌物种Ustilago coicis、U. bromivora、U. maydis、U. hordei、Sporisorium reilianum、S. scitamineum和S. graminicola的编码基因被聚类为6 999个基因家族,其中共有基因家族5 379个。薏苡黑粉菌包含5 339个单拷贝基因、105个多拷贝基因、89个特异基因、752个其他基因和188个未分类基因。基因家族进化和系统发育聚类表明,薏苡黑粉菌U. coicis在~60.9 MYA分化出来,与雀麦黑粉菌U. bromivova、大麦坚黑粉菌U. hordei聚为一支,表现为更近的亲缘关系;而玉米黑粉菌U. maydis在~66.6 MYA分化出来与3个孢堆黑粉菌物种S. scitamineum、S. graminicola和S. reilianum聚为一支。     

薏苡属种质资源的主要表型性状多样性研究

对108份薏苡属种质资源的22个表型性状进行了多样性分析和分类。结果表明,全部材料涵盖了薏苡属的2个种和4个变种,除了花药色表现一致外,其他9个描述型性状(芽鞘色、叶鞘色、幼苗叶色、柱头色、幼果颜色、果壳色、喙的有无、总苞形状、总苞质地)的多样性指数在0.5519～1.6475之间,12个数值型性状(株高、着粒层、主茎粗、叶长、叶宽、总分蘖数、有效分蘖数、主茎节数、分枝节位、百粒重、粒长、粒宽)的变异系数范围为13.01%～60.09%。相关分析发现,大部分数值型性状间存在显著相关性,而主成分分析将表型性状分为5个主成分,累积贡献率为77.363%。聚类分析将108份资源划分为3个类群,类群Ⅰ主要分布在较高纬度地区,表现为植株矮小、叶片小、节数少和分枝节位低等特点;类群Ⅱ主要分布在中国的长江中下游、西南和南方地区及东南亚的较低纬度地区,表现为植株高度、茎粗、节数及叶片大小等表现中等、分蘖数偏低等特点;类群Ⅲ分布在中国西南地区,主要表现为植株茎秆高大粗壮、叶片大、节数多和分枝节位高、分蘖多、生物量大等特征。大部分材料均表现出比较明显的地域性和不同的表型特征,可以作为薏苡新品种选育和改良的优异亲本材料。     

薏苡黑穗病菌的宏基因组测序及分类解析

旨在寻找薏苡黑穗病害的关键致病菌群,指导薏苡的黑穗病害防治.本研究利用ITS高通量测序技术对薏苡的黑穗病瘿的真菌进行检测,解析薏苡黑穗病瘿组织的菌群组成和群落多样性.结果表明,薏苡黑穗病瘿中存在多种真菌菌群,总共聚类得到2 699条物种OTU,所有样品共同拥有94条,总共注释得到9门、19纲、37目、68科和85属.在...