麦类作物粒色形成机制及基因定位研究进展

有色麦类作物的形成是由于籽粒的种皮或糊粉层中积累了花青素，从而导致其籽粒呈现出多种颜色。有色麦类作物中含有丰富的蛋白质、维生素、膳食纤维及矿物微量元素等，兼具抗氧化、延缓衰老、调理肠胃等多方面保健功能。综述了国内外有关学者对于有色麦类作物的主要营养与功能组成成分、植物花青素的合成调控机制以及籽粒颜色基因定位3个方面的相关研究进展，探讨了目前有色麦类作物粒色基因定位过程中存在的问题，展望了有色麦类作物的发展趋势，以期为今后有色麦类作物籽粒颜色的调控机制研究提供理论依据，也为能够筛选有利基因，创制有色麦类新种质提供参考。     

不同粒色青稞营养品质评价

以52种不同品种及粒色的青稞为原料,探究不同粒色青稞对于其营养成分含量的影响。结果表明：不同粒色青稞的营养成分含量存在一定差异,其中黑色青稞的蛋白质、灰分含量最高,脂肪含量最低;蓝色青稞总淀粉、脂肪含量最高,但直链淀粉和纤维含量最低;紫色青稞的直链含量较高;普通黄色青稞的纤维含量最高;有色青稞的β-葡聚糖含量较高,尤其以黑青稞最为突出。另外,赖氨酸是不同粒色青稞蛋白质中的第一限制氨基酸,蓝色青稞蛋白中必需氨基酸比例最高,黑色青稞蛋白营养价值最高,且有色青稞中含有较高含量的赖氨酸。本研究可为不同粒色青稞的相关产品的开发利用提供参考。     

西藏不同粒色青稞多酚及花青素含量分析

分析了来自西藏地区的268份具有不同粒色的青稞种质资源的多酚与花青素含量。结果表明,不同粒色青稞的多酚和花青素含量差异显著,多酚含量紫青稞>褐青稞>蓝青稞>白青稞,花青素含量紫青稞>蓝青稞>褐青稞>白青稞。筛选出4个多酚含量高于4.3mg/g,11个花青素含量高于700μg/g的青稞品种,其中ZDM5191的多酚和花青素含量均最高,分别为5.06mg/g和1183.96μg//g,可用于富含多酚及花青素青稞产品的开发。青稞花青素含量同多酚含量具有线性关系,线性方程为y=-398.529+247.133x（R2=0.697）。     

大麦品种白粉病抗病性鉴定研究进展

大麦白粉病是世界各国大麦重要病害之一,严重影响大麦的产量、品质,进而影响大麦产业的发展。根据国内外相关研究报道,综述了大麦(青稞)白粉病抗病性鉴定方法及主要成果,以期为大麦(青稞)抗白粉病育种提供参考。     

有色大麦种子种皮颜色与种子活力相关性分析

为研究有色大麦种质物理指标与种子活力的关系,采用发芽试验和计算机图像识别相结合的方法,通过测定44份有色大麦种子萌发期生理指标和种子物理指标,用相关性分析、主成分分析和逐步回归分析方法,研究有色大麦种子物理指标与种子活力之间的关系。结果表明:种子粒长、粒宽、粒厚和千粒重这些物理指标与有色大麦种子活力关系不明显,种皮颜色Y值(黄色)与有色大麦种子活力呈正相关关系,其余各颜色指标均与有色大麦种子活力呈负相关关系;逐步回归分析表明,种皮颜色对有色大麦种子活力的影响大于种子粒长、粒宽和粒厚,影响有色大麦种子活力的主要颜色指标是H(色相)值和a(从洋红色至绿色的范围)值,且成负相关;此外,IOD(光密度)值与粒长和粒宽达极显著正相关关系。     

西藏高原地理与气候因子对青稞功能性成分的影响

为探明高原产地环境对青稞功能性营养成分的影响,对西藏18个县青稞的3个特质营养成分（β-葡聚糖、黄酮、花青素）进行了分析。结果表明：黄酮含量与年积温呈负显著相关,与海拔高度呈显著正相关。β-葡聚糖与年日照时数呈显著正相关;年降雨量对β-葡聚糖的抑制作用存在一定阈值,超过600 mm,β-葡聚糖含量明显降低;海拔在3 580~3 850 m范围,β-葡聚糖含量最高。年降雨量对有色青稞中花青素含量影响最大,海拔高度对不同颜色有色青稞中花青素含量的影响效果不同,其他因子对花青素含量影响均不显著。此研究可为西藏高原青稞育种、推广和加工提供理论依据。     

青稞转录因子HvnANT1基因的克隆与表达分析

为探究HvnANT1基因在青稞粒色形成过程中的基因表达模式,以紫粒青稞‘涅如姆扎’和白粒青稞‘昆仑10号’为试材,利用简化基因组GBS(Genotyping-by-Sequencing)对青稞紫粒进行基因定位,克隆到HvnANT1基因,对其进行生物信息学分析。结果表明:1)在7H染色体的84.30—86.00 cM获得1个MYB类转录因子,命名为HvnANT1。2)该基因长1 033 bp,其完整开放阅读框为762 bp,编码253个氨基酸。HvnANT1蛋白分子量为27.14 kU,是亲水性的不稳定碱性蛋白且不存在跨膜结构,无信号肽。该蛋白的二级结构主要是由无规卷曲、α-螺旋、延伸链和β-转角组成,具有2个SANT结构域(分别位于第13—第63个;第66—第114个氨基酸)。3)同源比对与系统进化分析表明:青稞HvnANT1蛋白与大麦、乌拉尔图小麦、高梁、玉米、二型花、小米、水稻、土瓶草、车轴草和杨梅10种植物的ANT1蛋白序列相似性分别为100.00%、88.85%、54.64%、60.95%、60.82%、58.46%、57.61%、37.76%、36.05%和36.33%;这些序列都具有2个高度保守的2个SANT结构域;与大麦的亲缘关系最近,其次是与乌拉尔图小麦,与水稻最远。4)亚细胞定位结果表明,该基因定位在细胞核内。5)实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果显示:与籽粒颜色形成的乳熟早期和乳熟晚期相比,软面团期的HvnANT1基因在‘涅如姆扎’中表达量极显著上调,而在‘昆仑10号’中各时期的表达量较低且差异不显著;且软面团期的‘涅如姆扎’籽粒HvnANT1基因的表达量极显著高于‘昆仑10号’(P<0.01)。花青素合成相关的结构基因HvnCHI、HvnANS和HvnDFR与该基因表达量模式相似。综上,青稞HvnANT1蛋白结构中的SANT结构域在物种进化过程中比较保守;该基因定位在细胞核内,符合转录因子特性;HvnANT1基因表达模式与结构基因HvnCHI、HvnANS和HvnDFR相似,在籽粒颜色形成的软面团期表达量极显著升高。     

利用全基因组重测序技术研究182份大麦和青稞的基因组结构变异

为探明大麦(Hordeum vulgare L.)和青稞(Hordeum vulgare var.nudum)基因组结构变异与表型和环境适应差异的遗传机制，以大麦基因组为参考，基于182份大麦和青稞样品的全基因组重测序数据，进行了基因组结构变异分析。结果表明：182份大麦和青稞样品的平均测序深度约为12 X，共获得74 262个结构变异，包含48 078个缺失(65%)、13 461个插入(18%)、7 012个倒位(9%)和5 711个染色体内易位(8%)。大麦参考基因组18.72%(7 440/39 734) 的基因位于结构变异区内。许多与基因组结构变异相关的基因参与了光系统和防御反应过程。研究认为，基于182份大麦和青稞的基因组结构变异分析结果将为大麦和青稞建立一个比较完善的结构变异数据集，并将加深对大麦和青稞物种进化和表型差异分子机制的认识。     

不同粒色青稞及其生物处理样品中脂肪含量和脂肪酸组成分析

为了分析不同粒色青稞及其生物处理样品中脂肪酸组成和含量,利用气相色谱技术对不同青稞样品中总脂肪的含量、脂肪酸的组成进行了分析,结果表明不同粒色的青稞样品中,总脂肪含量黑青稞2最高2.58±0.012(g/100 g),总脂肪含量差异显著(P0.05);青稞(柴青1号)的不同生物处理样品中,糌粑最高2.68±0.006,发芽青稞制品1.60±0.012最低,不同生物处理样品中总脂肪含量差异显著(P0.05)。各样品中不饱和脂肪酸含量(g/100 g)为柴青1号原料青稞1.35±0.01、发酵青稞制品1.32±0.01、糌粑1.31±0.01、发芽青稞制品1.15±0.01,各样品中不饱和脂肪酸含量发酵青稞制品和糌粑之间不显著,其他各样品之间差异显著(P0.05);样品中脂肪酸的主要成分为亚油酸、油酸、棕榈酸和亚麻酸。上述结果说明黑青稞总脂肪含量高于普通青稞,不饱和脂肪酸含量均高于饱和脂肪酸;发芽加工处理能有效降低青稞中总脂肪的含量。该研究为青稞的进一步深加工提供了理论依据。     

青稞和普通大麦全谷物功能成分差异分析

利用9个青稞品种(系)和14个普通大麦品种(系)为材料,通过测定其籽粒全谷物的黄酮、γ-氨基丁酸,抗性淀粉的含量,研究青稞与普通大麦全谷物功能成分差异。结果表明,青稞和普通大麦籽粒全谷物中,总黄酮含量是普通大麦含量的3倍左右,差异达到极显著水平(0.01);青稞籽粒全谷物中抗性淀粉高于普通大麦籽粒全谷物,且差异达到显著水平(0.05);青稞与普通大麦籽粒全谷物中γ-氨基丁酸含量差异不显著。青稞品种中的昆文12号总黄酮含量最高,99-1γ-氨基丁酸含量最高,北青4号抗性淀粉最高。此3个品种可用作亲本研究功能成分的遗传规律,也可用于功能食品开发利用,对开展健康饮食预防慢性病战略和增加藏区主要粮食作物青稞的产业附加值具有重要的意义。     

青稞的由来和发展

(一)青稞称“稞大麦”,产于我国西北部、四川西北部、西藏、青海等地,在海拨三千五百多公尺地区均能生长发育,属于一种耐高寒农作物,一般三至五月播种,七至九月收割,在栽培史上称为春性稞大麦。青稞是藏民族地区主要粮食作物之一,也是藏族人民不可缺少的口粮,因它是加工“糌粑”的主要原料。现代和将来,青稞既是发展畜牧业中牲畜的优良饲料,又是乡镇企业搞加工业(如酿造业中的啤酒生产)不可缺少的原材料。     

不同供钾处理对有色大麦籽粒花青素合成关键酶活性及其花青素积累速率的影响

以有色大麦(LZ01)为试材,研究了4种供钾处理(0、81、162、243 kg·hm^-2)下,籽粒灌浆过程中查尔酮合成酶(CHS)、二氢黄酮醇-4-还原酶(DFR)、花青素合成酶(ANS)和类黄酮3-O-葡萄糖基素转移酶(UFGT)活性以及花青素积累速率的变化。结果表明,无论旗叶还是籽粒CHS、DFR和ANS活性均呈“单峰”曲线型变化趋势,而UFGT活性和花青素积累速率则呈“V”型变化趋势。同时,发现籽粒花青素积累速率与旗叶和籽粒的ANS、UFGT活性呈显著正相关关系,而与旗叶和籽粒的CHS、DFR呈不显著负相关关系。此外,还发现不同施钾处理均能不同程度增强有色大麦籽粒花青素合成过程中CHS、DFR、ANS和UFGT等关键酶的活性和花青素的积累速率,其提高效应均表现为K162>K81>T243>K0。     

不同大麦籽粒γ-氨基丁酸含量的差异及环境影响

【目的】对不同环境点种植的大麦品种(系)籽粒γ-氨基丁酸(GABA)进行检测与分析,为优质专用大麦种植区划与品种选育提供科学依据和材料。【方法】采用比色法对由267份裸大麦和91份皮大麦构成的大麦种质资源籽粒γ-氨基丁酸含量进行检测和分析,其中分别含有46份浅粒色和58份深粒色裸大麦资源的2个供试组,同时在地理经纬度相似而海拔高度差异大的什邡、元谋和拉萨不同环境点种植。【结果】在四川种植点,大麦不同基因型间籽粒GABA含量的变异幅度较大(0.062～1.038 mg/g),表现为数量性状的正态分布特点;平均GABA含量裸大麦显著(P<0.05)高于皮大麦,分别为(0.574±0.173)和(0.488±0.169)mg/g;籽粒颜色与GABA含量呈正相关,紫粒含量最高(0.618 mg/g),黄白粒含量最低(0.537 mg/g);在上述3个种植点,供试裸大麦的平均GABA含量随海拔增加显著提高(P<0.05),环境条件对浅粒色组影响更大。其中,浅粒色组平均GABA含量分别为(0.496±0.133)、(0.765±0.191)和(0.907±0.259)mg/g,而深粒色...     

青稞需肥特点及施肥技术

正青稞(hullessbarley)也称为裸大麦、米大麦,主要产自我国青海、西藏、四川、云南等地区。在青藏高原上的种植历史已长达约3500。青稞是藏族人民的主要粮食作物,也是西藏四宝之首糌粑的主要原料,具有较好的营养价值和药用价值。青稞栽培中,根据其生长习性和需肥特点,进行科学施肥,是获得青稞高产稳产的关键措施之一。1生长特点青稞喜光、喜温良气候,耐低温,较耐旱,是长日照作物,对日照长度较其     

贵南县藏区青稞高产栽培技术的推广

青稞是禾本科大麦属的一种禾谷类作物,因其内外颖壳分离,籽粒裸露,故又称裸大麦、元麦、米大麦,是藏族人民的主要粮食作物之一。青稞在我国具有悠久的栽培历史,在距今3500a的石器时代晚期的西藏昌果沟遗址中,考古学家就发现了青稞炭化粒。该作物主要分布在我国的西藏、青海和四川的阿坝、甘孜、运动迪庆和甘肃的甘南等地区,具有耐寒性强、产量高的特点。本文将主要以贵南县藏区的青稞高产栽培技术进行分析和讨论,探讨提高其产量的方法和策略,以求更好地发展青稞种植业。     

青藏高原青稞及其他地区大麦种子表型的多样性分析

以青藏高原六棱裸大麦(即青稞)和其他地区大麦共323份种质为材料,探讨其种子长、宽、长宽比、面积、密度指标和千粒质量6个性状。结果显示,6个种子性状变异系数为5.68%~15.67%,多样性指数为1.83~2.07,表明参试材料种子表型变异大,具有丰富的表型多样性。除密度指标与种子面积间相关性不显著外,其余各性状间均呈极显著相关(P0.01);主成分分析将所有参试材料的6个种子性状分为2个主成分,其累计贡献率为93.41%。在主成分分析的基础上采用最小方差法(Ward’s method)对323份大麦材料进行系统聚类分析,可将其划分为4大类群,第Ⅰ、Ⅱ类群主要是青稞农家品种和育成年份较早的品种,第Ⅲ类群主要是青稞现代育成品种和高代品系,第Ⅳ类群主要是青藏高原地区以外的二棱皮大麦。可见,在开展青稞种质资源内杂交的同时,不同棱形材料间杂交是改良青稞种子性状的有效途径之一。     

青稞耐低氮相关类甜蛋白基因HvTOND1克隆和亚细胞定位研究

为了探索青稞耐低氮相关类甜蛋白基因HvTOND1的基因和蛋白结构特点,为青稞耐低氮分子机制研究提供基础。以青稞''昆仑14''叶片为材料,根据植物基因组数据库Gramene(http://www.gramene.org/)中的大麦HvTOND1（HORVU5Hr1G005300）基因和启动子区域序列设计引物,通过PCR获得青稞''昆仑14'' HvTOND1基因和启动子区域序列。采用生物信息学软件对 HvTOND1基因启动子区域元件以及蛋白理化性质、跨膜结构、磷酸化位点、信号肽、二级结构、三级结构进行分析。结果表明HvTOND1没有内含子, HvTOND1蛋白由171个氨基酸组成,具有4个磷酸化位点,具有信号肽,不具有跨膜结构。将HvTOND1与其他植物的氨基酸序列进行对比并构建进化树发现青稞HvTOND1与节节麦AtsTOND1亲缘关系最近。亚细胞定位结果显示HvTOND1定位在内质网中。     

小麦、野生二粒小麦、大麦CBF基因家族比较分析

CBF(C-repeat-binding factor)是植物响应低温胁迫的主要转录因子。对小麦、野生二粒小麦、大麦CBF基因家族进行了全基因组鉴定和比较分析,并采用生物信息学技术对CBF基因的结构、系统发育、染色体定位、顺式作用元件以及共线性进行了分析,然后利用转录数据分析了该基因在不同胁迫条件下以及不同组织中的表达模式。经鉴定,小麦、野生二粒小麦、大麦CBF基因分别有75、31、19个。CBF基因具有很强的保守性,编码蛋白为亲水蛋白,绝大多数具有单一外显子结构,在第5染色体上集中分布;CBF基因家族存在片段串联重复和染色体倍加现象;不同CBF基因具有不同顺式作用元件。在不同胁迫条件下CBF基因表达水平不同,不同组织中的CBF基因表达水平也不同。由此推测CBF基因结构和功能出现分化可能是植物对不同环境的自适应结果,片段串联重复和染色体倍加是CBF基因家族扩张的驱动力。     

茄子果色研究进展

茄子的果皮颜色是最直观的园艺性状之一，主要是由花青素和叶绿素共同决定，同时也受到各种环境因子的影响。研究表明，果实颜色属于主基因和多基因共同控制的数量性状。目前已经在1、5、7、10号染色体以及多个连锁群上定位到了一些与果色相关的QTLs位点，表型贡献率最高达到了86%～93%。综述了茄子果色的遗传规律、相关的分子调控机制、QTL定位以及分子标记开发的研究进展，为进一步的基因定位、调控网络的深入研究和茄子品种改良提供了参考。     

基于花青素苷合成和呈色机理的观赏植物花色改良分子育种

花色是观赏植物最重要的品质性状之一,是植物自然进化过程中最具适应意义的表型性状,也是表观遗传学研究的重要内容。花青素苷是使花朵呈色的重要色素之一,被子植物中约有80%的科的花朵颜色由花青素苷决定;迄今从自然界分离和鉴定出的花青素苷多达600种,主要由6种花青素苷元衍生而来。花青素苷合成途径是迄今为止研究得最为清楚的植物次生代谢途径之一,它的合成首先取决于类黄酮代谢途径的生成,花青素苷种类的多样性则源于其不同分支途径的形成,在花青素苷元基本骨架上不同位置取代基的差异形成了多种多样的花青素苷。在花青素苷生物合成过程中,分支点酶的竞争机制和关键酶的底物特异性使花青素苷的种类及相应的花色表型具有种属特异性。花青素苷合成后需要转运到液泡中被包裹成色素体,植物细胞中的液泡积累和贮存色素体的能力是影响花青素苷呈色的重要因素,因此,花青素苷在花瓣中的最终呈色还受液泡pH、助色素含量以及金属离子的络合作用等多种细胞内因素的影响。目前,已经在多种植物中获得了与花青素苷合成及呈色相关的结构基因和调节基因,并解析了其功能,成功获得了一些转基因花卉,但是这些基因调控表达的机制,包括转录水平和转录后水平的调控、DNA序列本身的差异和DNA甲基化修饰的调控机制等仍不清楚,转基因植株花色改良的程度也很有限,对于如何将这些机制应用于花色改良的转基因育种也是一个前沿的课题。花青素苷对园艺作物器官呈色机制的解析有助于对花朵呈色机制的理解,观赏植物中花色形成机理的研究对于园艺作物器官呈色机制的解析同样具有重要的参考价值。因此,本文以观赏植物为例,从花青素苷合成分支途径形成的机理、花青素苷生物合成途径的遗传调控机理以及影响花青素苷呈色的主要因素及其遗传调控机理3个方面,对影响植物花朵呈色的机制进行了综述,并对近年来基于花青素苷代谢和呈色机理的花色改良分子设计育种,尤其是国际上广泛关注的蓝色花育种进行了梳理和总结,以期为定向培育具有新奇花色的观赏植物新品种提供参考。