Association of Grain Shedding Habit with Polyploidy in Tartary Buckwheat (Fagopyrum tataricum) Strains

Abstract

Sixty tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum) strains were investigated for grain shedding habit, plant height, grain yield, dry weight of plant, weight of grain, days to flowering after sowing and DNA content of nuclei. The grain shedding habit was evaluated from the breaking strength of pedicel and the percentage of the grains dropped by threshing. DNA content of nuclei was detected by flow cytometry to classify the polyploidy level. The fluorescence intensity of the flow cytometry demonstrated no difference between common buckwheat (F. esculentum) and tartary buckwheat, but a clear difference was detected between the diploid and the autotetraploid strains. The survey of DNA content of the 60 tartary buckwheat strains revealed that most of the strains were diploids, but one strain was autotetraploid. The autotetraploid strain exhibited less grain shedding, and produced the largest grains among the strains tested. However, the other characters of the autotetraploid strain, such as plant height, grain yield, dry weight of a plant, and days to flowering, were similar to the mode of the traits of the diploid strains.     

甜荞子粒总黄酮提取工艺的优化

为了充分利用荞麦(Fagopyrum esculentum)资源,以内蒙古甜荞子粒为研究对象,利用乙醇提取法提取子粒中总黄酮,并对其工艺进行优化.最终得出荞麦子粒总黄酮提取的最佳工艺条件为乙醇体积分数65％,水浴时间80 min,水浴温度60℃,料液比1:20(m/V,g:mL).     

气流膨化对苦荞全麦茶品质的影响

以苦荞(Fagopyrum tataricum)米为原料,在0.4～0.8 MPa气压下进行气流膨化,制得苦荞全麦茶样品.通过对比不同样品的感官评价得分、复水率、总黄酮含量、芦丁含量和槲皮素含量,分析气流膨化生产苦荞全麦茶的最好气压条件.结果表明,在0.6 MPa气压下苦荞全麦茶感官评价得分为81.10分、复水率为110.61％、槲皮素含量为0.91％,均为所测定的最高值,其中总黄酮含量为1.46％(干基,以芦丁计)和芦丁含量为0.73％,都处于较高水平;在0.6 MPa气压条件下气流膨化生产苦荞全麦茶综合品质最好.     

基于机器视觉的荞麦剥壳性能参数在线检测方法

针对荞麦剥壳时不能随原料种类变化而适时调整砂盘间隙和转速的问题,提出一种基于机器视觉的荞麦剥壳性能参数在线检测方法,为荞麦剥壳机自适应最优控制提供数据反馈。采集快速滑落的荞麦剥出物图像,使用带二阶拉普拉斯修正项的边缘自适应插值算法对图像插值重建;对重建的浅蓝色背景荞麦剥出物图像N(B-R)灰度变换之后进行背景分割;生成距离骨架图像并对其邻域极大值滤波提取种子点,使用分水岭算法对种子点标记后的距离图像进行粘连分割;采用交互式方法标注已粘连分割的荞麦籽粒,然后使用已标注的荞麦籽粒训练BP神经网络。在线试验中,处理和识别一幅包含897个籽粒的1 824像素×1 368像素图像耗时4. 79 s。未剥壳荞麦、整米和碎米的正确识别率分别为99. 7%、97. 2%和92. 6%。结果表明,本文在线检测方法得到的出米率能够反映荞麦剥壳机组的剥壳性能,可为荞麦剥壳加工的自适应最优控制和智能化提供有效基础数据。     

不同氮肥处理对荞麦干物质积累、农艺性状及产量的影响

为探索陕甘宁黄土高原地区栽培荞麦高产最适施氮量,以甜荞品种——西农9976为试验材料,设置4个氮肥水平,2016年施肥水平为:0 (N0)、45 (N45)、135 (N135)和225kg/hm2(N225);2017年施肥水平为:0(N0)、90(N90)、180(N180)和270kg/hm2(N270),比较不同施氮量下荞麦产量和主要农艺性状,分析叶绿素含量和各器官干物质积累的动态变化规律。试验结果表明,不同氮肥处理均能提高荞麦的株高、一级分枝数、二级分枝数、单株花簇数、千粒重和单株粒数,使其产量显著上升;荞麦主茎叶片的叶绿素含量(SPAD)随施氮量增加先上升后降低;荞麦各器官干物质积累量与施氮量呈正相关,但在苗期和初花期,荞麦各器官干物质积累量随施氮量增加呈抛物线。因此,生产上建议陕甘宁黄土高原地区荞麦生长过程中投入180kg/hm2的氮肥,且注重施氮比例及时期,以此达到最佳的生产效益。     

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。     

辐照对苦荞种子发芽及苗期细胞膜与保护酶活性的影响

利用不同剂量(100~500Gy)的60Coγ射线辐照处理3个苦荞品种的干种子,研究γ射线对苦荞幼苗的性状、膜透性和保护酶活性的生物学效应。结果表明,3个苦荞品种的发芽率、苗高、根长随着辐照剂量的增加逐渐降低,细胞膜透性、丙二醛含量、SOD酶活性和POD酶活性则逐渐增加,但在0~300Gy剂量辐照范围内的晋荞2号和九江苦荞的SOD酶活性呈现增加-降低-增加的趋势。γ射线对不同品种各性状产生的影响程度也不同,3个品种辐照敏感性依次为九江苦荞>西农1号>晋荞2号。     

不同水分条件下不同抗旱性苦荞根系生长规律研究

为了探明不同抗旱性苦荞根系形态和生理特性与抗旱性的关系,为干旱胁迫下苦荞高产优质栽培管理及抗旱品种的筛选提供理论依据,采用人工控水的方法,研究并分析了正常供水、重度干旱条件下不同抗旱性苦荞品种迪庆苦荞（耐旱）、黑丰1号（旱敏感）根系生长形态和生理指标变化。结果表明,干旱胁迫显著增加了苦荞根冠比、根系丙二醛（MDA）和脯氨酸（Pro）含量,而最大根长、根体积、根表面积显著降低。随着生育期推进,各处理苦荞最大根长、根体积、根表面积、MDA含量等指标均呈现逐渐增加趋势,根冠比、Pro含量呈现先增后减趋势。品种之间方差分析结果表明,重度干旱胁迫条件下,各测定时期迪庆苦荞的根冠比、最大根长、根体积、根表面积、根系Pro含量均显著高于黑丰1号,MDA含量则显著低于黑丰1号。回归分析表明,不同处理苦荞根表面积、最大根长等指标在测定时期内随时间变化的数学模型均符合指数函数,根体积、MDA含量等指标均符合一元二次方程的规律。干旱胁迫下苦荞根系与地上部分的生长均受到抑制,且表现为对地上部的影响大于对根系;与黑丰1号相比,迪庆苦荞耐旱性更强。     

温度对红曲菌以荞麦为基质固态发酵产色素的影响

发酵温度是影响微生物繁殖和代谢最重要的因素之一。利用红曲菌以荞麦为基质进行固态发酵,考查发酵温度对发酵产红曲荞麦中的生物量、色价和总黄酮含量的影响。结果表明,在发酵的前6 d,生物量随着发酵温度的升高而增大;6 d之后,30℃条件下生长量增长最快;发酵4 d后产生色素,黄、橙、红3种色素的色价在30℃条件下都增长最快。荞麦基质中的黄酮含量在发酵过程中变化不显著。     

苦荞粒形相关性状的遗传分析

利用籽粒大小差异较大的2个苦荞品种的杂交后代开展了与产量具有密切关系的粒形相关性状的遗传规律及其性状间的相关性分析。结果表明,F₂和F₃群体的粒长、粒宽、长宽比和千粒重表现值范围都超过亲本的表现值,并且粒长、粒宽和长宽比的变异系数均小于10%,千粒重的变异系数大于10%。另外,粒长、粒宽、长宽比和千粒重的加性方差均大于显性方差,广义遗传率在F₂和F₃代中分别为0.77~0.82和0.82~0.85,固定遗传率都达到0.80以上。粒形性状间的相关性分析结果表明,粒长、粒宽和千粒重相互间都存在极显著的正相关,粒宽和千粒重,粒长和长宽比的遗传相关系数较大。以上结果表明,具有较高遗传率的粒形相关性状可以在后代早期进行选择,但由于这些性状是数量性状而且受多个基因的控制,因此建议继续繁殖后代到基因型稳定,同时考虑性状间的相关性选拔最为有效。