大麦赤霉病抗性不同突变体的创制及其相关基因表达

为了快速创制大麦赤霉病抗性存在差异的加倍单倍体(DH)株系,采用单花滴注法和喷雾法对诱变结合小孢子培养的379份大麦DH株系和原始品种花30的赤霉病抗扩展性和抗侵染性进行评价,同时对获得的抗性突变体材料和花30进行赤霉菌诱导下的大麦病程相关基因非表达子(NPR1、NPR2、NPR3)、茉莉酸介导的植物防御的调控因子(JAV1)以及乙烯响应因子(ERF1)的基因表达分析。结果表明,通过连续2年大田人工接种鉴定,从中获得了5份抗扩展性和抗侵染性均优于花30的候选株系,9份抗扩展性和抗侵染性均劣于花30的候选株系;赤霉病抗性突变体A1-190与原始品种花30在上述基因表达上存在明显差异,推测这些基因的表达与其抗病性的变化相关。研究结果表明诱变结合小孢子培养可以创制的DH株系在大麦赤霉病抗性存在差异。本研究结果为大麦抗赤霉病基因定位克隆及分子育种奠定了材料基础。     

人工老化处理对啤酒大麦籽粒淀粉酶和麦芽品质的影响

为探究老化对啤酒大麦籽粒淀粉酶和麦芽品质的影响,采用高温高湿的人工老化方法处理大麦籽粒,以未经老化处理的大麦籽粒为对照,研究经老化处理后啤酒大麦籽粒萌发早期阶段中淀粉酶活性及主要麦芽品质性状的变化。结果表明,老化使α-淀粉酶、β-淀粉酶和极限糊精酶活性均呈降低的趋势,其中老化15 d后的淀粉酶活性与对照相比差异显著。随着老化时间的延长,各品种麦芽的无水浸出物、α-氨基氮、库尔巴哈值和糖化力均呈降低的趋势,粘度均呈增加的趋势。α-淀粉酶活性、β-淀粉酶活性、极限糊精酶活性均与α-氨基氮、无水浸出物、库尔巴哈值和糖化力呈显著正相关,但与粘度呈显著负相关。综上,人工老化会引起啤酒大麦籽粒萌发早期淀粉酶活性降低,麦芽品质变劣。本研究结果为啤酒生产过程中优质原料的选择提供了理论参考。     

不同生长条件青稞的产量·品质分析

[目的]研究不同生长条件对青稞产量、品质的影响。[方法]采集4个青稞品种,分别在西藏、甘肃、山西3个地区进行对比种植,对青稞中的水分、灰分、淀粉、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、可溶糖、碳水化合物、β-葡聚糖以及砷、铅、汞12项指标进行检测。[结果]与原产地青稞种植产量相比,在山西省种植的青稞产量仅占其44%~73%;在同一地区种植的品种,其粗蛋白、粗纤维、水分、灰分、粗脂肪、可溶糖、碳水化合物等各项指标没有明显的变化;不同地区同一品种粗蛋白含量差异显著;喜马拉22中β-葡聚糖含量与昆仑12以及昆仑15差异显著,同一地区差异不大;原产地的品种各项重金属指标都低于在山西种植的品种。[结论]该研究可为今后青稞引进种植提供理论依据。     

大麦籽粒蛋白质及其相关功能成分含量的QTL分析

【目的】研究大麦籽粒蛋白质与功能成分含量的相关关系及其QTL,为功能大麦遗传改良、基因克隆及分子辅助育种奠定理论基础。【方法】以紫光芒裸二棱为母本,Schooner为父本构建包含193个株系的RIL群体,结合SSR技术和QTL Ici Mapping V3.3软件构建遗传连锁图谱,借助完全区间作图法(ICIM)对两年大麦籽粒蛋白质、总黄酮和γ-氨基丁酸(GABA)含量进行QTL检测;同时分析蛋白质、总黄酮和GABA含量之间的相关性。【结果】亲本及RIL群体籽粒蛋白质、总黄酮及GABA含量表现出较大差异,且呈连续变异正态分布,适宜进行QTL定位。构建了一张全长为2 224.29 c M,两标记间平均距离为16.48 c M的遗传连锁图谱,包括7个连锁群,135个标记位点。共检测到20个QTL,其中,控制蛋白质含量的9个QTL分别定位于1H、2H、4H、6H和7H连锁群染色体。表型变异率范围为4.11%—18.86%,解释表型变异率大于10%的3个主效QTL(13.30%、15.45%和18.86%)分别位于6H和7H染色体。经两年试验检测发现2个相同的QTL位点,分别位于4H BMAG0740—BMAG0808和6H Ebmac0806—GBM1270;控制总黄酮含量的7个QTL分别定位于2H、5H、6H和7H染色体。表型变异率范围为6.06%—29.01%,解释表型变异率大于10%的5个主效QTL(10.38%、15.27%、17.55%、24.17%和29.01%)分别位于2H、6H和7H染色体。经两年试验检测发现1个相同的QTL位点,位于7H EBmatc0016—Bmag0206;控制GABA含量的4个QTL分别定位于4H、5H、6H和7H染色体,表型变异率范围为5.44%—14.87%,最大变异率为14.87%的主效QTL位于7H染色体。控制蛋白质含量与总黄酮含量的基因同位于2H、6H和7H染色体,控制蛋白质含量与GABA含量的基因重合在4H、6H和7H染色体,控制总黄酮含量与GABA含量的基因同位于5H、6H和7H染色体。控制这三种成分的QTL主要位于6H和7H,尤其是6H Ebmac0806—GBM1270影响蛋白质、总黄酮和GABA含量,且加性作用方向一致,有极显著相关性。相关性分析结果表明,蛋白质、总黄酮与GABA含量之间呈极显著正相关。【结论】大麦籽粒蛋白质、总黄酮和GABA含量的相关性分析与其部分QTL定位结果一致,揭示了蛋白质和功能成分含量之间紧密的遗传关系。     

青藏高原青稞蛋白质含量空间分异规律及其与环境因子的关系

【目的】揭示不同环境因子对青藏高原青稞籽粒蛋白质含量(GPC)的影响程度,完善青稞GPC空间分异与环境因子的关系,明确青藏高原不同地区青稞GPC的环境响应。【方法】利用农学和地理学相结合的研究方法,研究青藏高原青稞GPC的分布特征及其与环境因子之间的关系。【结果】在地理水平方向上,青藏高原青稞GPC总体呈现出斑块状交错分布的格局和南高北低的态势,并形成了2个青稞GPC高值区。其中一个是介于东经100.0°—102.5°、北纬35.0°—37.5°,以青海共和、贵德、门源、同德和甘肃合作为中心的青藏高原东北部高值区,这一区域青稞GPC平均值为(13.1163±0.5939)%;另一个是介于东经86.0°—92.0°、北纬28.0°—29.0°,以西藏贡嘎、拉孜、尼木、扎囊、聂拉木、堆龙德庆、桑日、康马为中心的青藏高原中南部高值区,这一区域青稞GPC平均值为(12.8715±0.6609)%;在地理垂直方向上,随着海拔升高,青稞GPC呈现出"倒N"型分布格局,即从海拔3 000 m以下的高值区(此海拔区间青稞GPC平均为(10.8650±1.8600%))随着海拔的升高,青稞GPC逐渐减少,在海拔3 000—3 300 m达到低值区。在海拔3 000—3 300 m,随着海拔的升高,青稞GPC逐渐增加,在3 600—3 900 m达到最高值区,此海拔区间青稞GPC平均为(10.8937±2.0719)%。此后,又随着海拔的升高,青稞GPC逐渐减少。影响青稞GPC的环境因子从大到小的顺序是土壤速效氮含量抽穗-成熟期日照时数出苗-分蘖期平均气温日较差分蘖-拔节期平均气温日较差拔节-抽穗期相对湿度。【结论】影响青稞GPC最大的环境因子主要是土壤因子,其次是气候因素,地理因子无明显影响。影响青稞GPC的土壤因子主要是土壤速效氮含量,气候因子主要是抽穗-成熟期日照时数、出苗-分蘖期平均气温日较差、分蘖-拔节期平均气温日较差和拔节-抽穗期相对湿度。青稞GPC含量随着分蘖-拔节期平均气温日较差、拔节-抽穗期相对湿度的增加而显著增加,但随着抽穗-成熟期日照时数、出苗-分蘖期平均气温日较差和土壤速效氮含量的增加而显著降低。     

糯大麦与非糯大麦种子萌发和胚乳消亡的比较研究

为探明糯大麦与非糯大麦种子萌发和胚乳消亡的差异,以典型糯大麦品种白青稞和甘垦5号以及非糯大麦品种扬农啤10号和苏裸麦1号为材料,采用组织化学染色、树脂半薄切片和光学显微镜观察等方法,研究了糯大麦与非糯大麦胚乳的消亡和淀粉体形态变化。结果表明,在种子萌发过程中,糯大麦种子萌发较好,发芽率较高;糯大麦和非糯大麦颖果胚乳的消亡过程基本相同,呈现出一定的时序性,均是从近胚端的腹部开始消耗,逐渐延伸至背部,最后沿腹沟延伸至远胚端;在大麦种子萌发过程中,近糊粉层中淀粉体最先消亡,小淀粉体早于大淀粉体被消耗;与非糯大麦相比,糯大麦胚乳淀粉体的消亡时间较早、消亡速率较快。概言之,糯大麦与非糯大麦种子萌发过程中胚乳的消亡规律基本相同,但糯大麦种子萌发好,胚乳消亡快。     

基于速冻青稞鱼面加工的青稞品种适宜性评价体系构建

为寻求速冻青稞鱼面加工品质的客观评价方法,筛选适宜加工速冻青稞鱼面的优良青稞品种,选取10个青稞品种,根据主成分分析和灰色关联度筛选关联度较大的核心青稞理化指标作为自变量,以PLS方法建立评价模型筛选适宜速冻青稞鱼面加工的品种。结果表明:(1)与成品鱼面品质综合评分关联度较大的7个青稞理化指标是蛋白质含量、灰分含量、总淀粉含量、直链淀粉含量、β-葡聚糖含量、b值、水分含量,其中,青稞蛋白质含量关联度最大(0.703);(2)基于青稞籽粒理化指标的速冻青稞鱼面品质预测模型预测效果良好,可靠性较高;(3)适宜鱼面加工的青稞籽粒理化指标最佳取值范围:直链淀粉含量26.02%～28.97%,总淀粉含量60.56%～63.17%,蛋白质含量9.02%～10.61%,灰分含量1.13%～1.39%,水分含量9.83%～11.46%,β-葡聚糖含量6.00%～7.96%,b值12.27～18.15。     

外引大麦农艺性状SSR关联位点及等位变异表型效应分析

为了发掘引进大麦携带的优异等位变异,对55份引进大麦材料进行了混合模型（MLM）关联分析和对关联位点等位变异的表型效应进行分析。结果表明,经MLM关联分析,共检测出15个SSR位点与株高、穗长、穗下茎长、千粒重、全生育期等5个农艺性状相关联,其对性状的解释率为3.19%~24.30%,位点GBMS2 和HVM33同时分别与株高、穗长、千粒重等多个性状关联。经表型效应分析,7个位点上的22个有效等位变异中,6个等位变异对穗长、株高和千粒重表现为正向效应,其余对穗长、株高和千粒重表现为负向效应。各等位变异平均效应主要为减效,仅株高、千粒重关联位点的等位变异平均效应为增效。     

花后干旱对西藏青稞叶片水势、光合生理、籽粒表型和产量的影响

【目的】探索高原环境下青稞花后干旱胁迫响应模型及青稞受旱程度的快速、有效的检测方法,为青稞节水高产栽培提供理论依据和技术参考。【方法】利用干旱棚进行青稞盆栽模拟花后干旱,设轻度(对照灌水量的75%,LD)、中度(对照灌水量的50%,MD)和重度(对照灌水量的25%,HD)干旱胁迫处理,采用WP4C水势仪、LI-6400XT和OS5P便携式脉冲调制叶绿素荧光仪,分别测定叶水势(LWP)、叶蒸发冷却值(ΔT)、光合气体交换参数和叶绿素荧光变量;成熟后获取产量数据;利用数字图像法对籽粒表型进行定量分析,并依粒二维面积大小将籽粒划分大、中、小3个粒级。【结果】干旱水平与叶水势呈线性正相关,而与叶蒸发冷却值(ΔT)呈线性显著负相关(P0.05),两者均能灵敏反映青稞受旱程度。LD、MD和HD处理与CK相比,干旱胁迫导致旗叶净光合速率(P_n)、气孔导度(gs)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、最大荧光(F_m)、PS II的最大量子效率(F_v/F_m)、PS II的实际光量子产量(ΦPSII)、光化学淬灭(qP)、光合电子传递的相对速率(ETR)呈降低趋势,而气孔限制(L_s)、初始荧光(F_o)、非光化学淬灭(NPQ)呈上升趋势,且MD和HD处理较CK对以上参数差异明显。随着干旱胁迫的加重,青稞千粒重、籽粒产量、单株粒重、干物质积累量和经济系数降低趋势愈明显。相关分析表明,干旱胁迫诱导gs降低,直接导致?T上升,间接引起FWP下降,使得Fo、NPQ上升,F_m、F_v/F_m、ΦPSII、ETR、qP和P_n降低,进而引起粒二维面积、粒周长、粒长和粒宽减小,而粒圆度值增大;小粒占比明显增加,而大粒占比明显下降。【结论】LWP和?T对青稞花后干旱胁迫反映灵敏,可作为评价其受旱的指标。随着干旱胁迫加重,青稞旗叶光合和叶绿素荧光参数的变化加大,并造成5个籽粒表型性状值及粒级逐渐减小,最终导致千粒重、单穗粒重、籽粒产量、干物质积累量和经济系数下降。     

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。