基于简化基因组测序技术的甘薯HRM分子标记开发及其应用

目前甘薯中针对SNP位点的分子标记开发及应用的报道较少。为开发甘薯特异SNP分子标记,本研究利用简化基因组测序技术对甘薯种质材料进行测序,筛选稳定的SNP位点,将其开发为基于HRM技术的分子标记,并在甘薯种质材料中进行验证。通过对23个甘薯种质材料简化基因组测序数据的分析,共发现835 756个SNP多态性位点,筛选其中的3 650个含有SNP多态性位点的高质量测序片段,成功设计了134对引物;初步验证发现,22对(16.42%)引物没有扩增产物,15对(11.19%)引物扩增产物2个以上,36对(26.87%)引物的扩增产物没有差异。61对(45.52%)引物在8个样本中的扩增特异性好,而且样本之间有差异。最后筛选34对扩增多态性丰富的引物对52份甘薯种质材料进行扫描,发现材料间多态性介于27.27%~90.91%之间,平均多态性达到59.35%。聚类分析表明,参试52份甘薯种质材料之间的差异较小,多数材料与骨干亲本南瑞苕、徐薯18之间关系较近,国外引进甘薯材料和地方品种差异较大。建议在今后甘薯育种中尽量选用地方品种和国外甘薯品种,从而更好地拓宽甘薯遗传背景。本研究初步建立了基于简化基因组技术和HRM技术开发甘薯SNP分子标记的新思路,为今后甘薯SNP分子标记开发提供了参考。同时本研究开发的甘薯分子标记,丰富了甘薯分子标记类型,为甘薯研究者开展快速的分子标记研究提供了支持。     

四种分子标记技术在甘薯及I.trifida遗传多样性研究中的应用

本研究利用ISSR以及在甘薯中报道较少的3种分子标记技术SCoT、CDDP、CBDP,分别对46份甘薯及其近缘属I.trifida进行基因组扫描。结果表明,SCoT、CDDP、CBDP 3种分子标记的单引物平均扩增片段数和扩增多态性均优于目前甘薯研究中常用的ISSR分子标记。4种标记分析结果遗传相似性系数变异范围0.36~0.92,各分子标记获得的遗传相似性系数差异不大。利用全部分子标记结果进行聚类分析和主坐标分析表明,参试材料之间差异较明显。甘薯与I.trifida间遗传多样性丰富,遗传差异较大。在不同甘薯品种之间,除少部分材料间遗传差异较大外,大部分甘薯品种间的差异较小。本研究结果初步证明SCoT、CDDP、CBDP 3种分子标记可应用于今后甘薯及其近缘属分子标记研究,更好的发掘甘薯及其近缘属的遗传多样性。此外,利用I.trifida与栽培甘薯较大的遗传差异,丰富栽培甘薯遗传多样性,将对甘薯育种发展具有重要作用。     

食用型甘薯‘川M1422’综合优化栽培技术研究

为筛选出川中丘陵区食用型甘薯‘川M1422’适宜的综合栽培技术,采用三元二次通用组合正交设计方法,研究移栽密度、复合肥和保水剂施用量对‘川M1422’鲜薯产量和品质指标的影响。结果表明,3个栽培因素对‘川M1422’鲜薯产量、商品薯率、干物率、蛋白质、淀粉和维生素C含量的影响为移栽密度>保水剂施用量>复合肥施用量,对β-胡萝卜素含量的影响为保水剂施用量>移栽密度>复合肥施用量。以β-胡萝卜素含量、维生素C含量、商品薯率为优先考虑指标,能同时满足β-胡萝卜素含量>0.47%、维生素C含量>29.00 mg/100 g、商品薯率>93.00%的综合优化栽培措施为移栽密度4.82×10⁴~5.76×10⁴株/hm²、复合肥施用量709.72~785.21 kg/hm²、保水剂施用量32.67~41.03 kg/hm²。     

不同甘薯品种及其辐射诱变后代基因组变异的分子标记评价

利用SCo T、ISSR、CBDP等3种分子标记技术,对2个优质甘薯品种川薯34和川紫薯2号的60Co-γ辐射诱变后代进行基因组变异分析。结果表明,6条SCo T引物在参试材料中最多可扩增出40条条带,平均每条引物扩增6.67条,其中,在川薯34诱变后代中共检测到变异条带4条,在川紫薯2号诱变后代中共检测到变异条带7条;2条ISSR引物最多可扩增出6条条带,平均每条引物扩增3.0条条带,在川薯34的后代中发现变异条带1条,在川紫薯2号的后代中没有发现变异条带;6条CBDP引物最多可扩增出36条条带,平均每条引物可扩增6条条带,在川薯34和川紫薯2号的后代中分别发现变异条带13条和7条。遗传相似性分析表明,SCo T、ISSR和CBDP等3种分子标记在川薯34诱变后代中的遗传相似性变异范围为0.80～1.00;在川紫薯2号诱变后代的遗传相似性系数变异范围为0.86～1.00。研究结果显示,SCo T分子标记和CBDP分子标记的扫描结果均优于ISSR分子标记,且CBDP分子标记结果最佳。聚类分析结果表明,川紫薯2号和川薯34诱变后代的部分单株未发生变异,部分单株间存在变异,个别单株间遗传相似性差异较大。研究结果初步证明,悬浮细胞低剂量照射产生的甘薯诱变后代个体间变异较小,且突变程度与品种相关。研究结果将为分子标记技术和核辐射诱变育种技术在甘薯育种中的应用提供参考。     

甘薯重要农艺性状相关基因克隆的研究进展

甘薯(Ipomoea batatas Lam.)是中国重要的粮食、饲料和能源作物。近年来,分子生物技术的快速发展给甘薯研究提供了新的技术手段和研究思路,大量甘薯重要功能基因的相继克隆为这些基因的深入研究和利用奠定了基础。本综述主要从甘薯品质基因、抗病虫基因、抗逆基因和块根发育相关基因等方面概述了近年来甘薯基因克隆的研究进展,并对甘薯基因克隆的研究方向进行了初步展望。     

甘薯骨干亲本南瑞苕的利用与研究进展

南瑞苕是从美国引进的优良甘薯品种,也是我国甘薯育种上的骨干种质材料,具有显著的经济效益。收集、整理有关南瑞苕的研究报道和数据,综述南瑞苕的种质研究与引种表现、其后代及衍生品种选育、分子标记及遗传多样性分析、遗传转化等育种利用,组织培养与脱毒技术、块根的发育、代谢及产量、抗氧化特性等栽培生理,茎蔓顶部越冬做种技术、压蔓平栽、施肥与栽插等栽培技术,线虫、黑斑病、病毒病、干旱抗逆性等方面的研究进展;从南瑞苕优良基因的发掘和利用、南瑞苕产量和品质的形成机理和调控因素等方面展望其研究方向。     

超高效液相色谱-串联质谱法鉴定和分析稻米中 酚酸类化合物的组成及分布

【目的】水稻是世界上最重要的作物之一,也是人们饮食中酚酸类营养成分的重要来源。建立稻米中酚酸类化合物鉴定与分析的超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）检测方法,以深入了解和挖掘稻米的功能性营养。【方法】采用UPLC-MS/MS法对四川收集的白米、红米、紫米和黑米等14份材料中的19种酚酸进行定性和定量分析。优化碱水解、酸水解和净化萃取方法等前处理条件,同时优化色谱柱、流动相条件和质谱条件,并采用电喷雾电离和多反应监测模式进行检测。最后利用优化的分析方法分别测定糙米样品中的游离型、可溶性酯型、可溶性糖苷型、不溶性结合型和不溶性糖苷型酚酸的含量。【结果】通过对前处理条件的比对优化,获得的最优条件为：在含1%抗坏血酸和10 mmol·L ^-1 EDTA的2 mol·L ^-1 NaOH浓度下碱水解4 h,在1 mol·L ^-1 HCl溶液下酸水解1 h;所有净化萃取都使用含0.2% BHA的乙酸乙酯;采用HSS T3色谱柱,乙腈-0.01%甲酸水溶液为流动相进行梯度洗脱;除反式肉桂酸采用正离子模式,其余均为负离子模式,各化合物峰形好、分离度和灵敏度高。19种酚酸的线性范围良好（R ²≥0.9997）,检出限在0.023—4.728 μg·L ^-1,定量限在0.076—15.759 μg·L ^-1。19种酚酸游离型酚酸提取回收率为55.3%—98.0%,18种酚酸（绿原酸除外）的碱水解和酸水解回收率分别为90.8%—103.1%、51.7%—100.3%。该方法测定的14份稻米中共鉴定出14种酚酸,定量的有12种,酚酸总含量范围为356.3—1 234.5 mg·kg ^-1,含量较高的有阿魏酸、原儿茶酸、香草酸、4-香豆酸、芥子酸和对羟基苯甲酸,其中原儿茶酸和香草酸主要存在于紫米和黑米中,主要为不溶性结合型、可溶性酯型和可溶性糖苷型酚酸。【结论】该方法准确且灵敏度高。在提取和测定过程中保护剂的加入能有效抑制酚酸的降解,增加游离型和糖苷型酚酸的鉴定与定量分析,能更精确、全面地呈现出稻米中酚酸的分布情况。     

不同干燥方式对甘薯叶功能成分及抗氧化活性的影响

【目的】探讨不同干燥方式对甘薯叶功能成分含量及抗氧化能力的影响,为甘薯叶综合开发和干燥加工工艺优化提供理论依据。【方法】以甘薯品种‘台农71’和‘胜南’的叶片为材料,研究蒸干结合热风干燥、真空冷冻干燥、60℃/50℃/40℃热风干燥共5种干燥方式对甘薯叶功能成分（总酚、总黄酮、绿原酸类成分、β-胡萝卜素、维生素D₃、维生素E、抗坏血酸、维生素B₁、维生素B₂）、抗氧化能力（采用DPPH、ABTS⁺自由基清除法测定）和外观色泽（叶绿素、色值）的影响,并分析各功能成分间及功能成分与抗氧化活性的关系。【结果】甘薯叶中检测到的游离酚酸主要包括新绿原酸、绿原酸、隐绿原酸、咖啡酸、异绿原酸A、异绿原酸B和异绿原酸C。5种干燥方式对甘薯叶中功能成分有不同程度的影响。真空冷冻干燥下,‘台农71’叶片中游离酚酸总量最高,达到38.4 mg·g^-1DW,是其在60℃热风干燥下含量的25.6倍。真空冷冻干燥和蒸干结合热风干燥下,叶片中总酚、总黄酮和抗坏血酸含量差异相对较小,但都显著高于60℃/50℃/40℃ 3种热风干燥。真空冷冻干燥下,两个材料的总酚和总黄酮含量最高,分别是3种热风干燥的1.7—5.3倍和1.7—3.8倍。抗坏血酸在真空冷冻干燥下有较好的保留（175.3—441.1 mg/100 g DW）,而在热风干燥中含量极低（3.4—5.7 mg/100 g DW）。维生素D₃和α-生育酚在蒸干结合热风干燥下含量最高。抗氧化活性分析表明,不同干燥方式下甘薯叶甲醇提取物抗氧化活性差异显著（P<0.05）,其中真空冷冻干燥和蒸干结合热风干燥的自由基清除率较高,显著高于3种热风干燥。相关性分析表明,总酚、总黄酮、总绿原酸、维生素D₃、α-生育酚之间存在极显著相关性（P<0.01）;甘薯叶抗氧化能力与总酚、总黄酮及各绿原酸类成分的含量也存在极显著相关（P<0.01）。【结论】真空冷冻干燥和蒸干结合热风干燥能较好地保留甘薯叶中总酚、绿原酸及衍生物、黄酮、维生素D₃、α-生育酚、抗坏血酸等功能成分,使叶片干燥后仍具有较强的抗氧化能力。与真空冷冻干燥相比,蒸干结合热风干燥具有成本低和耗时短的优势,是实际生产应用中干燥保留甘薯叶多酚和黄酮的优选方式。     

不同甘薯品种茎叶中多糖含量的测定分析

利用苯酚-硫酸法和蒽酮-硫酸法对15份菜用甘薯和2份鲜食甘薯材料的叶片、叶柄和茎的多糖含量进行测定,并对2种方法进行了比较,进一步优化了甘薯茎叶多糖的提取方法,确定了最佳沸水浴时间为2 h,同时通过显色条件和方法学研究,确定了苯酚-硫酸法和蒽酮-硫酸法的最适检测波长分别为486,625 nm。结果表明,苯酚-硫酸法在稳定性和准确性上均优于蒽酮-硫酸法;采用苯酚-硫酸法对17份甘薯多糖含量测定结果为:叶片3.00%~4.69%,叶柄2.34%~4.21%,茎1.98%~3.63%;采用蒽酮-硫酸法测定结果为:叶片1.11%~2.52%,叶柄1.37%~2.85%,茎1.26%~2.69%。与前人的研究结果进行比较分析,推测蒽酮-硫酸法测定甘薯茎叶多糖更适用于提纯去除杂质后的样品。