基于连续12年国家苦荞区域试验的中国苦荞品种选育现状分析

【目的】分析连续12年国家苦荞品种区域试验参试品种农艺性状以及产量变化,探讨中国苦荞品种改良现状和存在的问题,为未来中国苦荞遗传改良提供依据。【方法】依据气候、地理等环境因素对苦荞性状的影响,按照中国南北方地理划分标准将苦荞区试试点分为北方组和南方组,利用聚类分析、相关性分析和多元回归等方法,分析了2003—2014年共12年间国家苦荞品种区域试验参试品种生育日数、株高、主茎分枝数、主茎节数、单株粒重、千粒重以及产量性状在南北方的变异,并比较北方组和南方组苦荞不同性状间的相关性,以及不同育种单位选育的苦荞品种在南北方的性状差异。【结果】12年间,苦荞北方组和南方组参试品种产量分别增加了21%和32%,年均增幅分别为1.8%和2.6%。来自陕西省、甘肃省、云南省、贵州省、江西省、山西省、四川省、湖南省和重庆市等19家育种单位共提供了42个苦荞品种。其中,云南省5个单位,贵州省4个单位,陕西省3个单位,甘肃省、山西省和四川省各2个单位,江西省、湖南省和重庆市各1个单位。来自云南省、贵州省和陕西省的12家育种单位贡献了59.5%的参试品种,这些省区也是苦荞的主要产区。依据不同省（区）苦荞品种聚类分析,在相对遗传距离为5时,可将北方组和南方组苦荞分别分为4类和3类。北方组中陕西省、湖南省和山西省育成品种被分为一组,甘肃省、贵州省、江西省和云南省育成品种被分为一组,重庆市和四川省的育成品种各自分为一组;南方组中贵州省、江西省、云南省和重庆市育成品种被分为一组,陕西省、甘肃省和山西省育成品种被分为一组,四川省和湖南省育成品种被分为一组。相关性分析表明,北方组苦荞和南方组苦荞的单株粒重和产量显著正相关,在北方组苦荞中,单株粒重和株高呈显著正相关;在南方组苦荞中,单株粒重和产量均与主茎分枝数呈显著正相关,而其他性状之间的相关性在南北组中均有所不同。多元回归分析表明,北方组苦荞的生育日数、主茎分枝数、单株粒重和千粒重共同决定了产量53.0%的变异,南方组苦荞的生育日数、主茎分枝数、主茎节数、单株粒重和千粒重共同决定了产量61.4%的变异。【结论】连续12年国家苦荞区域试验表明,苦荞产量及相关性状的改良取得成效,产量有了一定的提升,生育日数有一定缩短,其他性状变化不大。全部供种单位中,云南省、贵州省和江西省选育的品种较其他省份选育的品种具有更广泛的环境适应性。培育高产、稳产、抗逆的苦荞品种仍然是当前苦荞品种改良的主要目标。提高单株粒重、增加主茎分枝数等性状仍是苦荞品种选育的重要途径。选育高黄酮、易脱壳、抗落粒、抗倒伏、成熟期一致和适于机械化栽培的优质专用品种是苦荞生产亟待解决的关键问题。挖掘新型苦荞种质资源与优异基因,加强分子设计育种等新技术研发与应用,提升苦荞品种改良技术和水平是苦荞品种改良的重要努力方向。     

红小豆丰产性及稳定性综合评价

用第一轮(2001～2002年)国家红小豆品种区域试验所选用的9个红小豆品种(品系)在40个试点(两年)的数据资料,应用非参数统计方法——秩次分析法对参试品种产量进行综合分析和评价。结果表明,参试品种间丰产性及稳定性存在显著差异,其中8937-6325属于较高产、稳定型品种;保8824-17属于中产、稳定型品种;9218-816、辽红1号和冀红3号属于中产、平均稳定型品种;宝清红小豆属于较低产、平均稳定型品种;B3605、保876-16属于中产、不稳定型品种;白红3号属于较低产、不稳定型品种。同时也表明,秩次分析法能对作物区试品种作出较为客观、公正的评价。     

荞麦提取物抗氧化活性研究

以不同生育时期的甜荞和苦荞乙醇提取物为研究对象,在测定其提取物中总酚和总黄酮含量的基础上,利用体外法研究了荞麦提取物的总抗氧化性及对羟基自由基的清除作用。结果表明,参试品种总酚和总黄酮含量在整个生育期变化趋势一致,呈先升高后降低的变化趋势,在盛花期达到最高,苦荞含量高于甜荞,达0.05显著水平;两品种的乙醇提取物均有显著的抗氧化性,与甜荞相比,苦荞的总抗氧化活性以盛花期最强,羟基自由基的清除作用也最强,清除率达57.1%;回归分析表明,荞麦的总酚含量与总抗氧化性及对羟基自由基的清除率呈线性相关,相关系数可达0.90以上。     

旱作农田黑豆微集水技术效应研究

在长城沿线风沙区,设置带型150cm(DX1)、带型120cm(DX2)、带型80cm(DX3)、双沟覆膜(DX4)、平膜穴播(DX5)、露地平作(CK)6种微集水种植模式,研究各模式对黑豆产量及水分利用效率的影响。结果表明,与露地平作相比,微集水种植模式条件下土壤表层含水量高,黑豆生育期提前,叶面积、生物量和叶绿素含量均显著增加;不同微集水模式中,双沟覆膜集水效果最为明显,黑豆籽粒产量及水分利用效率分别较露地平作提高19.6%和31.4%,其他栽培模式差异均达到显著水平。表明,微集水技术具有较好的聚雨保墒效果,能明显提高黑豆籽粒产量及水分利用效率。     

非独立试验数据的一般线性混合模型分析

传统方差分析模型的假设条件之一是试验数据相互独立,实际的试验数据未必能满足其条件,这使方差分析的应用范围和分析的效果受到限制。近年来,一般线性混合模型得到发展,为分析非独立试验数据提供了新途径。本文讨论了一般线性混合模型分析非独立试验数据的方法及其在SAS软件的实现,对小麦品比和玉米灌溉2个不同试验的非独立数据进行了一般线性混合模型与方差分析模型的对比分析。结果表明,与传统方差分析法相比,一般线性混合模型数据拟合效果好,在小麦品比试验使小麦品系效应比较的平均标准误降低18.4%,平均分析相对效率为1.5,而在玉米灌溉试验使灌溉效应比较和品种×灌溉交互效应比较的平均标准误降低9.1%￣10.8%,平均分析相对效率均约为1.2。因此,对非独立试验数据,一般线性混合模型分析的准确性和效率要比传统方差分析模型高。     

不同覆盖栽培糜子籽粒灌浆期淀粉酶活性变化

为研究糜子开花后籽粒灌浆期间淀粉合成相关酶活性的变化及淀粉积累特征,并分析两者之间的关系;探寻糜子在干旱地区的最佳覆盖栽培模式。以粳性糜子品种榆糜2号为材料,采用秸秆覆盖、起垄覆膜、双沟覆膜和全膜覆盖处理,并以露地栽培为对照,测定籽粒灌浆期间淀粉合成相关酶活性的变化及淀粉积累动态。结果表明,覆盖栽培糜子籽粒灌浆前、中期ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPP)、水溶性淀粉合成酶(SSS)、颗粒结合性淀粉合成酶(GBSS)及淀粉分支酶(Q酶)活性均显著高于露地栽培(P0.05),且籽粒淀粉积累速率较快,最终淀粉含量高于露地栽培,其中全膜覆盖效果最佳,其籽粒中支链淀粉积累量的增加率达16.62%(P0.05),直链淀粉增加率9.08%,千粒质量增加率6.16%(P0.05)。但覆盖栽培没有改变AGPP、SSS、GBSS和Q酶活性的变化趋势(单峰曲线),没有影响酶活性峰值出现时间,AGPP和GBSS峰值出现在花后20d左右,SSS和Q酶峰值出现在花后15d左右。相关分析表明,糜子籽粒支链淀粉与SSS和Q酶活性呈极显著正相关,与AGPP酶活性呈显著正相关;直链淀粉与GBSS和AGPP酶活性呈显著或极显著正相关;总淀粉积累速率与AGPP、GBSS、SSS和Q酶活性呈显著或极显著正相关。     

粳性糜子淀粉与小米淀粉理化性质的比较

以7种粳糜为试验材料,小米为对照,采用碱提取法制备淀粉,研究粳糜与小米淀粉理化性质的差异.结果表明,粳糜淀粉颗粒与小米淀粉相似,大多呈棱角圆滑的多面体型,颗粒粒径为4.32-11.04μm,淀粉晶型为A型,结晶度为35.625%-40.050%,比小米淀粉(32.58%±0.96%)高;粳糜淀粉的平均冻融析水率(52.1%)与小米淀粉(53.5%±0.24%)相似,冻融稳定性差;粳糜淀粉的峰值黏度(均值0.953 Pa·s)小于小米淀粉(1.169 Pa·s),抗老化能力(0.595 Pa·s)高于小米淀粉(1.144 Pa·s),但糊化温度(78.296℃)比小米淀粉(76.20℃)高;粳糜淀粉凝胶的硬度(1018.1 g)和弹性(0.86 mm)大于小米淀粉凝胶,黏聚性(0.39)小于小米淀粉凝胶(0.43).     

甜荞种子多倍体诱导及其C1代DNA与形态学鉴定

利用秋水仙素对甜荞种子多倍体诱导处理,探讨0.1%(A_1)、0.2%(A_2)两种浓度的秋水仙素和6(B_1)、9(B_2)、12(B_3)、18(B_4)、24 h (B_5)浸泡处理时间下最优的诱导加倍组合,通过种子萌发后C1代植株DNA鉴定选育出多倍体甜荞植株,对其形态学特征、气孔和保卫细胞特征进行鉴定。结果表明,以A_2B_3处理组合的诱导率最高,为80%;其次是A_1B_5、A_2B_5的处理组合,诱导率分别为75%和50%。经流式细胞仪对C1群体DNA进行鉴定,从成苗的193个植株中共获得65株变异植株,其中36株为四倍体,29株为非整倍体。形态学鉴定发现,与二倍体对照荞麦相比,多倍体甜荞的株高降低、茎粗增加、分枝减少;根系粗壮、须根增多;叶片表面皱缩粗糙、叶色加深;花器官变大、颜色更加鲜艳;种子变大且种皮外表呈灰色花纹。叶片下表皮气孔面积变大,四倍体、非整倍体的长度分别增加了11.44、20.52μm,且单位面积气孔数目分别减少了9个、10个。     

苦荞芽菜活性成分变化规律及营养成分分析评价

苦荞具有多种活性物质,对人体保健具有重要作用。对人工控水条件下苦荞芽菜幼苗期活性成分的研究表明,随着苦荞萌发时间的变化,芦丁含量呈曲线变化,播种后第23~25天到达顶点,为最佳采收期;播种后第21天几乎检测不到胰蛋白酶抑制剂的活性,此时营养成分更易于被人体吸收利用。荞麦芽菜中氨基酸营养均衡,维生素含量及部分矿质元素含量均高于小麦粉和大米,是不可多得的膳食营养改善材料。     

荞麦籽粒蛋白质组分特性研究

采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法研究了荞麦的2个栽培种苦荞与甜荞的总蛋白、清蛋白、球蛋白及谷蛋白特性。试验结果表明,甜荞籽粒总蛋白及蛋白质各组分的谱带具有丰富的多态性,而苦荞籽粒总蛋白及蛋白质各组分谱带的多态性有限;荞麦清蛋白主要由低分子量的亚基构成;甜荞球蛋白组分包含由中等到低分子量范围的5~12种亚基,苦荞球蛋白主要由8种亚基组成;甜荞谷蛋白主要由分子量在43~66.2 kDa之间的3~5种亚基组成,苦荞谷蛋白主要由分子量在31~43 kDa间的2种亚基组成。