荞麦新品种六苦荞4号的选育及栽培管理技术

为选育出适宜贵州种植的高产、优质荞麦新品种,以云南滇宁1号苦荞为亲本,采用系统选择法选育出六苦荞4号荞麦新品种。在贵州省2012—2013年荞麦区域试验中,2年平均产量125.4kg/667m2,较对照九江苦荞增产13.8%,居参试品种第一位,2年13点次中有10个点增产,增产点率为76.9%,2015年6月通过贵州省农作物品种审定委员会审定(审定编号:黔审荞2015002号)。     

苦荞VQ基因家族的全基因组鉴定及其在叶斑病原与激素处理下的表达谱分析

【目的】VQ基因家族在植物生长、发育以及对生物或非生物胁迫反应中发挥重要功能。在全基因组尺度上,全面鉴定苦荞（Fagopyrum tataricum L. Gaertn.）VQ（FtVQ）基因家族,分析其在苦荞叶斑病原——互格链格孢（Alternaria alternata）和黑孢霉（Nigrospora osmanthi）侵染和防御相关激素——水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）、乙烯（ET）处理下的表达模式,为深入解析苦荞VQ基因家族在植物抗病防御中的功能及机理奠定基础,同时为优良基因资源发掘及抗病品种改良提供线索。【方法】基于VQ保守结构域的隐马尔可夫文件（PF05678）,采用HMMER 3.0对苦荞平苦一号基因组数据库进行比对搜索,鉴定VQ基因;通过DNAMAN、MapInspect、MEGA、MEME、OrthoFinder、PLACE等生物信息学工具分析基因结构、染色体分布、启动子顺式元件、蛋白质理化性质、蛋白质保守基序、蛋白质亚细胞定位和蛋白质系统进化关系;采用实时荧光定量PCR（qPCR）方法分析苦荞叶VQ基因在病原侵染或激素处理下的表达模式。【结果】从苦荞基因组中鉴定获得28个VQ基因,大小为566—1 454 bp,均无内含子,不均一地分布在8条染色体上。根据它们在染色体上的物理位置,命名为FtVQ1—FtVQ28。每一个FtVQ蛋白含有1个VQ基序——FxxxVQx（L/F/I/V/A/Y）TG（x代表任意氨基酸）。亚细胞定位预测表明,21个FtVQ蛋白定位在细胞核中,其余定位在叶绿体或细胞质中。根据蛋白质氨基酸序列与保守结构基序,FtVQ蛋白归类于5个亚家族,亚家族内基因结构和蛋白质基序相对保守。基因重复分析表明,苦荞基因组中有8对VQ旁系同源基因,均为大片段重复基因,提示大片段基因重复在FtVQ基因家族数量扩张中发挥主要作用;它们的非同义突变和同义突变的比值（Ka/Ks）均小于1,提示重复基因在进化中经历了纯化选择。启动子顺式元件预测表明,所有FtVQ基因启动子含有BIHD1OS、CGTCA、ERELEA4、W-box和类W-box等病原或SA、JA、ET反应元件,尤其在FtVQ10、FtVQ14、FtVQ15、FtVQ22、FtVQ23、FtVQ27的启动子区域密集程度更高。qPCR分析显示,在可检测的20个FtVQ基因中,有55%—70%的基因为病原或激素处理下的差异表达基因（DEGs）,其中72.7%—85.7%的DEGs的表达显著上调。【结论】苦荞基因组拥有28个VQ基因成员,部分VQ基因可能参与了苦荞对叶斑病原的抗性反应。     

苦荞叶提取物抗氧化性及其协同效应的研究

从苦荞叶中提取抗氧化性物质,用光度法测定提取物中总黄酮的含量及对羟自由基(·OH)和超氧阴离子(O-2·)的清除作用,并采用碘量法研究了苦荞叶提取物对脂质过氧化的抑制作用及与其他物质的协同作用。结果表明,苦荞叶中总黄酮含量为57g/kg;苦荞叶提取物具有很强的抗氧化活性,可有效延缓油脂脂质过氧化反应;随着苦荞叶提取物添加量的增加,抗氧化作用增强,最有效的添加量为2g/kg;VC、VE和柠檬酸对苦荞叶提取物有一定的协同作用,增效次序为VC>VE>柠檬酸;苦荞叶提取物对羟自由基和超氧阴离子均有较强的清除能力。     

烯效唑浸种对不同水分条件下苦荞生长的影响

以"黑丰一号"苦荞[Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn]为试验材料,采用不同浓度(0、40、80和120mg/kg)烯效唑浸种,探讨不同水分条件(正常供水、中度干旱和重度干旱)下烯效唑浸种对苦荞生长的抗旱效应。结果表明,烯效唑浸种降低了苗高,提高了苦荞的茎粗、叶面积、最大根长和根冠比;同时还提高了叶片相对含水量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量和根系活力。烯效唑处理降低了丙二醛(MDA)含量,从而降低了膜脂过氧化程度,提高了保护酶活性。采用80 mg/kg烯效唑浸种,在正常供水、中度干旱胁迫及重度干旱胁迫条件下,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性较对照均有不同程度的提高;苦荞株穗数、株粒数、百粒重较对照均有不同程度的提高。由此可见,80 mg/kg的烯效唑浸种可以提高苦荞的抗旱能力。     

苦荞泡酒的工艺条件

以苦养麸皮为原料,用白酒浸泡,探究苦荞麸皮中黄酮溶入白酒的最佳条件和感官评价。通过不同固液比、酒度和时间进行单因素试验,确定各单因素在苦荞麸皮泡酒中黄酮溶入的较适宜范围,再通过正交试验确定出黄酮溶入的最佳条件,并对各产品进行感官评价。结果表明,影响黄酮溶入的主次关系为酒度>时间>固液比;当酒度为60%,时间为5 h,固液比为1:25时,白酒中溶入黄酮含量最高为3%;其产品感官评价均良好。     

不同氮肥用量下苦荞灌浆特性及根系形态与充实度变化

以苦荞品种‘晋荞2号’为试验材料,设置不同的氮肥处理,研究了氮肥对苦荞灌浆特性、根系形态、农艺性状、充实度及产量的影响。结果表明:中浓度氮肥处理(MN)对晋荞2号籽粒增重效果最显著;籽粒灌浆过程中的实际百粒重、百粒重理论可能最大值(A)、灌浆起始势(R0)、生长速率为最大时的生长量(Wmax·G)及活跃生长期均以MN处理最高;根系长度、表面积、体积均以MN处理最高,根冠比以低浓度氮肥处理(LN)最高;‘晋荞2号’的农艺性状、充实度及产量各指标基本以LN、MN处理最佳。综上所述,中浓度氮肥处理更利于促进苦荞的灌浆进程,进而提高充实度及产量。本研究为苦荞的高产栽培提供了理论依据和技术支撑。     

苦荞产区种质资源遗传多样性和遗传结构分析

【目的】了解苦荞产区种质资源遗传多样性和遗传结构,为苦荞资源的有效利用提供参考。【方法】采用相关性分析、主成分分析方法对苦荞8个植株性状进行分析;温室内培养苦荞资源,于3叶期,每个资源选取10株新鲜叶片,采用CTAB方法提取苦荞基因组DNA,结合SSR分子标记方法进行PCR扩增,然后对扩增产物进行电泳检测并照相保存,根据SSR检测位点构建[0,1] 矩阵,最后利用PowerMarker3.25和Structure2.3.4软件对83份苦荞种质资源进行遗传多样性和群体遗传结构分析。【结果】8个植株性状分布较分散,大部分植株性状间呈现显著相关,植株性状的前4个主成分累计贡献率达到85.22%,基本可以显示苦荞种质资源植株性状的相关性关系;不同植株性状间株高和主茎粗变异系数最大,遗传变异最丰富。不同省份的资源表现出不同的遗传多样性,西藏资源的表型遗传多样指数H′ 均值最高,为1.82,其次为四川,遗传多样性指数H′ 均值为1.78;不同省份资源植株性状的遗传多样性存在差异,四川生育期、株高、主茎分枝的遗传多样性指数H′ 最高,陕西叶宽的遗传多样性指数H′ 最高,云南千粒重的遗传多样性指数H′ 最高;植株性状的主成分分析表明相似产区的植株性状具有一定的相关性。13条核心引物共检测出208条清晰的条带,其中200条（96.15%）具有多态性,平均每条引物扩增出的条带数和多态性条带数分别为16个和15.4个;不同引物等位基因变化范围为4-58个,重要的基因频率变化范围为0.02-0.86,多样性指数变化范围为0.38-0.98,多态信息量（PIC）变化范围为0.35-0.98;不同地理来源苦荞种质资源的遗传多样性表明,北方产区亲缘关系较近,西南产区亲缘关系较近,说明不同地理来源的群体类别与产区存在一定的关系;来自陕西群体的等位基因数量最多、基因多样性指数和多态性信息量最高,分别为12.0769、0.8365和0.8265;基于模型的遗传结构分析将苦荞资源划分为3个类群,基于遗传距离的聚类显示苦荞种质资源穿插分布,资源的地理来源地分化不明显,但是同一产区的资源遗传距离较近,资源之间具有一定的产区分化。【结论】苦荞产区种质资源PIC较高,遗传多样性丰富,2大产区具有一定的资源交流和遗传物质交换。     

苦荞遗传多样性分析与核心种质筛选

利用SSR分子标记技术,对来自西藏、陕西、四川、贵州等4省区的210份苦荞品种进行遗传多样性研究。结果表明,所选用的50对SSR引物中,有16对引物多态性良好,共扩增出178个条带,其中多态性条带达118个,占总数的66.3%;210份苦荞种质的遗传变幅为0.62~0.98,平均值为0.80,在遗传相似系数为0.88处可划分为5大类。聚类结果显示,来自同一地区的苦荞品种显示出聚为一类的趋势,表明苦荞的遗传信息受地理分布的影响较大;第V类所聚的41份分别来自西藏(27份)、陕西(8份)和贵州(6份)的品种表现出较为丰富的遗传多样性,与其他种质相比,这41份材料不仅遗传差异较大,而且遗传来源广泛,可作为苦荞核心种质筛选的基础。     

50份苦荞种质资源农艺性状的遗传多样性分析

在定西市农业科学研究院旱地试验基地,对50份苦荞种质资源的遗传多样性进行了田间观测分析,归纳其亲缘关系,以为合理利用苦荞种质资源提供依据。结果表明:1 50份苦荞种质资源间存在丰富的遗传多样性,4个质量性状(粒型、粒色、株型、抗倒性)以粒色的遗传多样性指数最高;6个数量性状(生育期、株高、主茎节数、主茎分枝、千粒重、单株粒重)以单株粒重的遗传多样性指数最高,变异系数最大。2相关性分析和聚类分析表明类群Ⅲ所包括的11份材料具有生育期短、植株较矮、分枝多、株型较为松散、抗倒伏、千粒重和单株粒重高等特性,是选育高产抗倒型苦荞的理想亲本材料。