单粒花生蔗糖含量近红外预测模型的建立

蔗糖含量是影响花生口感和风味的重要因素,培育高蔗糖甜味品种已成为食用型花生遗传改良的重要目标。因此,建立单粒花生蔗糖含量的近红外预测模型有助于加快甜花生品种选育进程。本研究选择128份遗传多样性丰富的代表性材料,采集了近红外光谱,利用高效液相色谱-折光指数检测器(HPLC-RID)测得蔗糖含量化学值,并利用偏最小二乘法(PLS)建立了单粒花生蔗糖含量的数学预测模型,其决定系数(R2)为0.913,交叉验证根均方差(RMSECV)为0.750。另选用50粒花生种子对预测模型进行外部验证,预测值和化学值的相关系数达0.92,表明本研究建立的模型预测值准确可靠。本研究建立的单粒花生蔗糖含量预测模型可以应用于杂交早期世代育种材料蔗糖含量的选择,也可以应用于高蔗糖材料纯度的筛选和鉴定,为食用型花生品种选育和产业化应用提供技术支撑。     

花生籽仁发育过程中糖分积累特征及蔗糖代谢酶活性分析

花生籽仁的含糖量与其食用品质和加工特性密切相关,为了明确花生籽仁发育过程中糖分积累特征以及与蔗糖代谢相关酶活性的关系,以3个不同蔗糖含量的花生品种为材料,分别比较了它们在籽仁发育不同时期可溶性总糖、蔗糖、果糖、葡萄糖含量以及蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖合酶(SS)、中性转化酶(NI)、酸性转化酶(SAI)等蔗糖代谢关键酶的活性差异。结果表明不同品种在籽仁发育过程中的糖组分含量及酶活性变化规律相似;无论是合成方向还是分解方向,都以SS活性值相对最高;相关性分析显示,籽仁发育后期蔗糖含量与NI呈极显著负相关,与SPS呈显著正相关。推测可以在花生籽仁趋于成熟时,通过调节NI和SPS活性来提高其蔗糖含量。     

基于HPLC-RID的花生籽仁可溶性糖含量检测方法的建立

食用型花生是我国乃至世界范围内花生育种的重要方向之一,但是花生遗传改良中缺乏与食用品质相关的可溶性糖含量的快速检测方法,限制了食用花生育种进展。本研究建立了80%乙醇和水浴快速提取花生籽仁可溶性糖的方法,该提取方法与国标法相比,简化了样品前期处理步骤,加快了提取进度。通过准确性和重复性试验对该方法的验证表明,该方法的重复性较好,而且准确有效。以20份花生品种为材料,利用高效液相-示差折光法对该方法提取的样品和国标法提取的样品进行检测发现,成熟花生籽仁中的可溶性糖主要是蔗糖,葡萄糖和果糖很少,2种方法测定的结果差异不显著。利用本研究建立的方法检测20份花生品种的结果显示,蔗糖含量最低为16.19 mg g^-1,最高为83.81 mg g^-1,平均为30.41 mg g^-1。利用国标法检测的结果显示,蔗糖含量最低为15.60 mg g^-1,最高为81.38 mg g^-1,平均为30.20 mg g^-1。这些检测结果,一方面进一步验证了所建立方法的实用性,另一方面也表明这些花生品种中的蔗糖含量差异较大。     

花生籽仁蛋白质含量近红外光谱模型的建立

采用近红外漫反射光谱非破坏性分析,结合偏最小二乘法,以河北省地方花生品种为研究对象建立了花生籽仁蛋白质含量的近红外光谱模型。结果表明,对原始光谱数据采用一阶导数+变量标准化处理的方法建立的模型其校正或预测效果最佳。该模型的校正集和验证集决定系数分别为0.9245和0.9018,校正标准误和预测标准误分别为0.3601和0.4153。用该模型对16个未参与建模的花生品种进行了预测,结果表明该模型具有很好的预测能力,可以用于花生品种蛋白质含量的快速检测。     

食用向日葵子仁蛋白质含量近红外光谱模型的建立

以自育的57份食用向日葵子仁为测试对象,用化学方法测定蛋白质含量,对照近红外漫反射光谱,通过偏最小二乘法建立了食用向日葵子仁蛋白质含量的近红外光谱模型。结果表明,对原始光谱数据采用“一阶倒数+多元散射校正(FD+MSC)”处理的方法建立的模型其校正或预侧效果最佳。该模型的校正决定系数和验证决定系数分别为0.95和0.93,校正标准误和预测标准误分别为0.96和1.16。用该模型对16份未参与建模的食用向日葵材料进行了预测,结果表明该模型预测能力较好。     

单粒花生主要脂肪酸含量近红外预测模型的建立及其应用

脂肪酸组成是影响花生营养价值和货架寿命的主要因素,高油酸花生以其营养保健价值高、化学稳定性好、耐储藏等特点,深受广大消费者和花生加工企业的喜爱。因此,培育高油酸品种是花生育种的重要目标,建立快速、高效、准确检测花生中主要脂肪酸含量的无损方法是加快花生脂肪酸改良和高油酸品种选育进程的重要技术保障。本研究利用近红外光谱技术建立了可以非破坏性地快速检测单粒花生中油酸、亚油酸、棕榈酸含量的数学模型,其中油酸模型的决定系数(R2)为0.907,均方差为3.463;亚油酸模型的决定系数为0.918,均方差为2.824;棕榈酸模型的决定系数为0.824,均方差为0.782。使用100粒花生验证该模型的准确性,结果油酸、亚油酸和棕榈酸的近红外预测值与化学值的相关系数分别为0.88、0.90和0.71,表明此模型可以准确地预测单粒花生中这3种脂肪酸的含量。本研究借助该模型建立了一种不依赖分子标记的快速、高效选育高油酸花生的方法,并成功应用于高油酸花生育种,选育出高油酸花生品种中花215。     

不同高油花生品种(系)油分积累特性的模拟研究

为了准确了解油用型花生籽仁油分积累特性, 筛选适合描述花生籽仁油分累积特性的生长模型, 以6个高油花生品种(系)为材料, 用Richards、Logistic和Gompertz方程拟合了花生籽仁油分累积特征曲线。研究结果表明, Richards方程能够较好地拟合不同花生品种(系)的油分累积特性, 其拟合度优于Logistic和Gompertz方程。不同花生品种(系)间油分累积特性的比较研究结果表明, 籽仁脂肪含量的变化过程基本可以划分为初始积累、快速积累和稳定积累3个阶段, 油分积累主要集中在前2个阶段。提高含油量有提高油分积累速率和延长油分积累持续时间2策略。提高籽仁油分最大积累速率、初始积累阶段油分积累量和快速积累阶段油分积累量是增加籽仁含油量的关键。     

玉米直链淀粉近红外模型的建立

为提高玉米直链淀粉含量育种效率,加速育种进程,本研究使用210份玉米材料,利用近红外谷物分析仪,建立玉米直链淀粉含量快速检测模型。结果表明:采用改进偏最小二乘法回归分析技术(MPLS),同时采用"SNV+Dtrend"的散射处理,加"1.4.4.1"的参数处理所得的结果最好,其定标标准偏差(SEC)是0.388,交叉检验误差是(SECV)是1.465,定标决定系数(RSQ)是0.963。验证结果表明:利用该模型的近红外检验结果和化学测定结果绝对误差均在1%以内,表明所建立的定标模型预测能力良好,可用于玉米材料直链淀粉含量的快速测定。     

不同品种向日葵种子含油量和亚油酸含量的比较

收集19个品种的向日葵,测定了不同品种向日葵种子千粒重和出仁率,采用超声波提取法从向日葵籽仁中提取籽油并计算其含量,用超高效液相色谱法测定籽油中亚油酸含量.结果表明:所测19份向日葵的籽仁含油量在36.89％～56.69％之间,向日葵籽油中主要不饱和脂肪酸亚油酸含量在39.95％ ～ 66.49％之间.通过比较,初步筛选出2份高油高品质的向日葵品种,分别是食用向日葵青花和2份不同产地的油用向日葵T 562(美国)及T562(甘肃).     

棉子油分近红外光谱测定技术研究

以近红外光谱分析技术无损、快速和高效等优点,建立棉籽油分含量的近红外分析模型,进行棉籽油分快速大批测定,提高分析水平和效率。218份陆地棉的脱绒光籽为定标样品,通过不同的光谱数学预处理和光谱反射方式,优化棉子含油量近红外光谱法所建立的回归方程。结果表明,采用(2,4,4,1)光谱数学预处理和散射校正(SNV)得到的回归方程效果最好,回归决定系数(RSQ=0.9773)和验证决定系数(1-VR=0.9646)最高,回归标准误差(SEC=0.6977)和交互验证标准误差(SECV=0.8714)最小。对30份验证样品的化学测定值和近红外光谱预测值相关系数高达0.9882,平均偏差0.65%,回归标方程具有很好的预测效果,可以在实践中应用。长江流域棉花杂交种棉子含油量平均值为28.05%,含油量在26.50%~30.05%区间的品种居多,具有很大的改良潜力。     

花生籽仁蔗糖含量近红外模型构建及在高糖品种培育中的应用

Sugar content is an important factor affecting the flavor and processing characteristics of peanut (Arachis hypogaea L.) kernel and the sucrose content accounts for more than 90% of the total sugar content in peanut kernel. High-efficiency detection approach for sucrose content is crucial in developing high sucrose peanut varieties. In this study, 185 peanut genotypes with diversified sucrose contents were scanned in wave length of 1100-2500 nm for constructing a near-infrared spectrum of naturally dried seeds. The sucrose contents were determined by high performance liquid chromatography (HPLC) combined with standard curve method. A near-infrared calibration model of peanut seed sucrose content was established by partial least square method (PLS). For sucrose content, the coefficient of determinations (R²) was 0.962 with mean square deviation of 0.383. The coefficient of correlation between the predicted values and chemically tested value were 0.947 in 20 external samples, indicating that the model could predict sucrose content of peanut kernel. Six new sweet peanut lines with sucrose content over 7%, oleic acid over 78%, oil content less than 48% and desirable agronomic characters were selected among the hybrid progenies of “Jihua 02-1-4 × Zhonghua 26”.     

基于HPLC-RID的花生籽仁可溶性糖含量检测方法的建立

Edible peanut is one of the important directions of peanut breeding in China and even in the world. However, the lack of efficient detection method of soluble sugar content related to edible quality in peanut kernel limits the progress of edible peanut breeding. In this study, a method of extracting soluble sugar from peanut kernel by 80% ethanol and water bath was established. The method simplified the pre-treatment steps of samples and speeded up the extraction progress compared with the GB method. The accuracy and repeatability tests showed that this method had high repeatability accuracy and effectiveness. Then, the samples extracted by this method and GB method were both tested by HPLC-RID, it was found that the soluble sugar in mature peanut kernel was mainly sucrose, with little glucose and fructose in 20 peanut varieties. There were no significant differences between these two methods. The results of 20 peanut varieties using the method and GB method showed that the sucrose content ranged from 16.19 mg g^-1 to 83.81 mg g^-1, 15.60 mg g^-1 to 81.38 mg g^-1, and with an average of 30.41 mg g^-1, 30.20 mg g^-1. In summary, the results not only further verified the practicability of the method established in this study, but also showed that there was a huge difference in the sucrose content between these peanut varieties.     

不同氮肥施用量对甜菜蔗糖代谢关键酶和可溶性糖含量的影响

为了筛选合适的氮素施用量,研究氮素营养和甜菜蔗糖代谢的关系。以尿素为氮源,采用HI003为试材,研究了不同的施氮水平对甜菜叶片和块根可溶性糖含量、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶活性的影响。结果表明：在生育期初期,叶片和块根中的可溶性糖含量随着施氮量的提高降低,后期糖分积累期,施氮量(40~160kg/hm²)可以提高块根的可溶性糖含量,超过160kg/hm²可溶性糖含量降低;叶片中,整个生育期施氮肥处理增加了蔗糖磷酸合成酶活性,蔗糖合成酶在生育期前期随着施氮量增加活性降低;甜菜块根中,氮素处理在生育期初期,降低了蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶的活性,适宜的施氮量(120~160kg/hm²）可以提高甜菜生育期后期块根中的蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性;试验发现较高的施氮量不利于糖的积累,适合的施氮量为120~160kg/hm²。     

新引进甘蔗品种比较试验

为了探明新引进甘蔗品种的种性表现,采用品比试验方法,于2010-2011年在广东省增城市宁西华南农业大学基地进行新引进甘蔗品种比较试验。结果表明,在8个参试品种中,Q200B、Q189和Q208综合表现较好,表现为早熟或中早熟、高糖、稳产、宿根性好、农艺性状优良,新宿11月中旬至12月中旬平均蔗糖分含量分别为14.53%、15.11%和14.23%,分别比对照‘新台糖16号’降低0.44个百分点、提高0.14个百分点和降低0.74个百分点,分别比对照‘新台糖22号’提高0.03个百分点、提高0.61个百分点及降低0.27个百分点;蔗茎产量分别为110829 kg/hm2、105830 kg/hm2和92674 kg/hm2,分别比对照‘新台糖16号’增产29.1%、23.3%及8.0%,分别比对照‘新台糖22号’增产2.1%、减产4.3%和7.2%;含糖量分别为16110 kg/hm2、15999 kg/hm2和13186 kg/hm2,分别比对照‘新台糖16号’增糖25.4%、24.5%及2.6%,比对照‘新台糖22号’增糖0.4%、减糖0.2%和17.8%;Q155、Q151表现特早熟、高糖,但中小茎、蔗茎产量低;Q190表现丰产潜力大、前期生长极快,但迟熟低糖;Q157、Q96的综合表现最差。并对参试品种的利用意向提出了建议。     

5-氨基乙酰丙酸和乙烯利对东北春玉米源库碳平衡的调控效应

为探讨5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)和乙烯利(ETH)复配剂对东北昡玉米生育期内低温冷害的调控机制,创建东北昡玉米区抗冷密植稳产化控栽培技术,2018—2019年在吉林省公主岭试验站(43o9′55″N,124o48′43″E),以中单909为材料,设置5-ALA和ETH不同浓度复配组合处理,于拔节期(V6)进行叶面喷施,研究各复配剂组合对昡玉米源-库代谢、灌浆速率及产量的调控效应。5-ALA-ETH处理相比对照均改善了昡玉米源-库代谢,其中22.50 g hm~(–2) 5-ALA配合450mL hm~(–2) ETH处理(A2E1)调控效果最优。A2E1处理下昡玉米花前功能叶蔗糖磷酸合酶(SPS)活性和蔗糖含量平均比对照分别增加5.4%和7.9%,在吐丝后20d内功能叶蔗糖含量降低14.4%,而籽粒蔗糖含量提高41.4%。5-ALA-ETH处理提高了籽粒最大灌浆速率, A2E1处理下在灌浆10～20 d籽粒蔗糖合酶(SS)分解方向酶活、籽粒酸性转化酶(AI)和中性转化酶(NI)活性相比对照平均分别提高12.5%、52.8%和24.1%。A2E1处理玉米收获期穗长、穗粒数比对照分别增加4.7%和8.6%,秃尖长降低58.3%,产量显著提高4.8%。综上所述, 5-ALA-ETH复配剂能够增加东北昡玉米生育期内源强和库活性,进而促进籽粒灌浆,缓解低温冷害的影响,对保障东北昡玉米高产稳产具有重要意义。     

高效液相色谱法测定地黄蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性

为了建立地黄蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶的高效液相色谱测定方法,利用高效液相法测定蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶反应前后蔗糖含量的变化,计算出酶活性。采用Waters XBridgeTM Amide 3.5 ?m （4.6×150 mm Column）色谱柱,流动相乙腈-水（70:30）,流速0.5 mL/min,ELSD检测器：漂移管温度40℃,雾化气体30 psi,喷雾模式：冷却;地黄中蔗糖在0.128~3.2 μg的范围内,峰面积与含量呈良好线性关系（r=0.9999）,且HPLC测定两种酶活性的RSD均小于5%。HPLC法稳定、可靠、精密度高、重复性好,可作为地黄蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性的测定方法。     

不同花生品种氮磷钾钙硫吸收、分配和利用的差异

通过大田随机区组试验,研究优化施肥条件下,不同花生品种氮磷钾钙硫吸收、分配和利用的差异,旨在为豫南花生产区不同品种花生合理施用氮磷钾钙硫肥提供技术支撑。结果表明,花生仁中氮(N)、磷(P)、硫(S)含量最高,其中,‘驻花1号’的N、‘开农71’的P、‘冀花13’的S含量最高,分别为5.150%、0.558%、0.277%;花生茎叶中钾(K)、钙(Ca)含量最高,其中‘中花16’茎叶中K、‘中花24’茎叶中Ca含量最高,分别为1.637%、0.940%。花生仁中N、P、S积累量最高,其中,‘豫花40’花生仁中N、P、S积累量最高,分别为288.436、25.505、15.263 kg/hm²;花生茎叶中K、Ca积累量最高,其中‘豫花37’、‘中花24’茎叶中K、Ca积累量最高,分别为80.760、54.084 kg/hm²。每形成100 kg荚果需求的N、P₂O₅、K₂O、CaO、S养分量分别3.920~5.042、0.905~1.293、1.626~2.721、0.777~1.150、0.270~0.343 kg。本试验条件下,每形成100 kg荚果,‘豫花22’需求的氮最低,‘中花24’需求的磷最低,‘商花5号’需求的钾、钙、硫最低;‘驻花1号’需求的氮最高,‘开农71’需求的磷、钾、硫最高,‘中花24’需求的钙最高。     

Endosperm Development in Maize and Related to Photosynthate Supply

Maize ( Zea mays , L. Sweet Corn) plants were given shaded, partially shaded and control light treatments during 10 days or 20 days periods around the time of pollination. Glucose, sucrose, starch and dry matter (DM) contents were measured at intervals in composite samples of pericarp/nucellus (PN), and in endosperms taken from developing kernels. Total kernel DM per ear at maturity was higher in the partially shaded treatment than control and shaded treatments due to higher kernel set in apical regions of ears. In PN at 11 days after pollination (DAP), DM and sucrose contents were slightly greater in partially shaded than control and shaded plants. Glucose contents were substantially greater than controls in PN of partially shaded plants and were less than control in shaded plants. In endosperms from apical kernels at 5 to 10 DAP (during cell division), DM, glucose and sucrose contents were substantially less in shaded than control and partially shaded plants, sucrose contents were greater in endosperms of partially shaded than control plants. Sugar contents in endosperms from basal kernels were nearly the same in the three light treatments. At 10 DAP, apical and basal endosperms in shaded plants had fewer nuclei than those of the other light treatments. The light treatments appeared to effect apical kernel growth by influencing the extent of cell division.