华南8号木薯及其四倍体块根淀粉及蛋白表达谱的差异分析

【目的】通过对华南8号木薯及其四倍体块根淀粉含量与结构及蛋白质组学分析,揭示染色体加倍对木薯块根淀粉含量与结构的影响及其蛋白质调控机制。【方法】植后10个月收获木薯块根,采用空、水重测定块根鲜薯的淀粉含量,分光光度法分别测定淀粉中支链淀粉与直链淀粉的比例,采用Excel 2013和DPS v7.05统计软件对数据进行分析,差异显著性标准采用新复极差法,通过扫描电镜对块根淀粉体的大小、形态及数量进行显微结构观察,利用蛋白质印迹（Western blot）技术对参与淀粉合成与降解的酶表达水平进行验证,采用双向电泳技术分离块根蛋白质,Delta 2D软件分析差异倍数在2.0以上的差异蛋白质点,并通过基质辅助激光解析电离飞行时间质谱技术（MALDI-TOF-TOF-MS/MS）鉴定差异蛋白质,结合KEGG数据库将其按照功能进行分类。【结果】木薯染色体加倍后,块根干物率、淀粉含量及单株鲜薯重均显著下降,分别比二倍体降低了12.18%、11.41%和35.34%;而淀粉中直链淀粉和支链淀粉比例无显著变化;淀粉体形态无明显差异,主要为球形,不规则球体、椭球体也有存在,大小较均一,淀粉体排列较为疏松,空间间隙较大,视野内淀粉体数量减少;蔗糖磷酸合成酶（SPS）表达水平降低,β-淀粉酶表达水平升高,而颗粒结合型淀粉合成酶I（GBSSI）表达水平无显著变化;经软件分析得到的20个表达差异显著的蛋白质点中上调表达的有2个,下调表达的有18个;经质谱技术成功鉴定到其中的19个,1个下调表达的蛋白质点16未得到匹配,17个下调表达的蛋白质其功能涉及到碳代谢及能量代谢（4个）、结构蛋白（3个）、DNA和RNA代谢（2个）、分子伴侣（2个）、HCN代谢（2个）、抗氧化与解毒（1个）、蛋白质合成（1个）及未知功能（2个）;2个上调表达蛋白质为茎特异性蛋白TSJT1。【结论】参与碳代谢及能量代谢、核酸代谢、分子伴侣等7个代谢途径相关蛋白质表达水平下调;淀粉体疏松排列,数量减少;参与淀粉代谢合成过程的SPS表达水平的下降,参与淀粉降解过程的β-淀粉酶表达水平的升高。表明四倍体块根淀粉合成能力降低,分解能力提高,从而降低了块根的淀粉含量,而直链淀粉与支链淀粉比例无显著变化。     

木薯叶片可溶性糖含量与块根淀粉积累的关系

试验以辐选01,华南5号(SC5),新选048,新选056,南洋红(SC201),华南205(SC205),GR891,华南124(SC124)为材料,分别在块根形成期、块根膨大期和工艺成熟期测定叶片可溶性糖含量和块根淀粉含量,探讨木薯叶片可溶性含量与块根淀粉积累的关系。结果表明,从块根形成期到工艺成熟期,叶片可溶性总糖含量与块根淀粉积累都逐渐增加,叶片可溶性总糖含量与块根淀粉积累呈正相关,从块根膨大期到工艺成熟期,叶片还原糖含量逐浙增加,与块根淀粉积累呈正相关,而叶片蔗糖含量逐浙降低。与块根淀粉积累呈负相关。8个品种都有同样的趋势。     

木薯块根采后贮藏研究进展

木薯是三大薯类作物之一,是非洲和南美洲国家的主要口粮。由于其采后易腐烂(2～3 d)导致木薯块根的利用受到很大的限制。近年来,随着木薯生物技术研究的发展,块根采后生理的研究不断获得重大突破。对木薯块根采后贮藏的生理特性以及影响因素和主要机理进行综述,以期为木薯块根采后处理技术和木薯选育种提供参考。     

用木薯鲜块根喂禽畜须防中毒

秋冬季节,是木薯的收获适期。在农村,有的农户习惯用木薯鲜块根喂禽畜,若处理不当,会引起中毒,甚至导致禽畜死亡。因为木薯鲜块根含有一种叫氰化配糖体(氰苷)毒素。氰化配糖体亦称"木薯配糖体",与亚麻、龙爪豆等所含的毒素相同,味甚苦,能溶于水。     

木薯内源赤霉素含量与块根淀粉积累的关系

为研究木薯(Manihot esculenta Crantz)内源赤霉素含量与不同淀粉含量木薯块根淀粉积累的关系,以木薯辐选01(块根淀粉含量高)和华南124(块根淀粉含量低)为材料,在木薯的4个生长时期测定其根、茎、叶的赤霉素含量以及块根淀粉含量,并进行相关分析。结果表明,在不同生长发育时期,木薯通过各部位的赤霉素水平调控淀粉合成关键酶活性来调节淀粉的合成。     

不同木薯品种块根成分的累积变化规律

以F15、F901、G15、瑞士N4和GR911等木薯品种为材料,在块根膨大期对其干物质、蛋白质、淀粉、可溶性总糖含量以及收获期对产量进行测定。结果表明：木薯块根干物质和淀粉的积累与生长期呈一定的正相关,随着时间的延长而升高;蛋白质含量随着时间的延长均呈先升后降的趋势,在11月份达到最高值;依据淀粉含量变化和块根产量表现, F15和F901淀粉含量连续保持上升趋势,建议采收期在1月份, G15和瑞士N4淀粉含量在12月份增长缓慢或不增长,建议采收期在12月份。     

不同木薯品种茎叶可溶性糖与块根淀粉积累特性研究

[目的]研究不同木薯品种茎叶可溶性糖与块根淀粉积累特性,为木薯的高产栽培和分子育种提供理论依据.[方法]以低淀粉木薯品种华南124和高淀粉木薯品种辐选01为材料,在块根形成初期(植后70~80 d))、形成中期(植后90~100d)、块根膨大初期(植后120~130d)、膨大中期(植后150~160 d)和块根成熟期(植后235~245d)分别测定两个木薯品种的茎叶可溶性糖及淀粉含量,分析茎叶可溶性糖含量和块根淀粉积累间的关系.[结果]两个木薯品种的茎叶可溶性糖、还原糖和蔗糖含量在块根形成中期以前表现为华南124>辐选01,块根形成中期以后表现为辐选01>华南124.在木薯的整个生育期,辐选01的淀粉合成量和淀粉合成速率均大于华南124.相关性分析结果显示,辐选01茎叶中还原糖、蔗糖和可溶性总糖含量与块根淀粉含量呈正相关关系,其中茎秆的还原糖和可溶性总糖含量与块根淀粉含量呈极显著相关关系;华南124茎叶还原糖、可溶性糖、叶片蔗糖含量均与块根淀粉含量呈正相关关系,但均未达显著水平.[结论]木薯茎叶可溶性糖对块根淀粉积累有重要作用,其中茎秆对可溶性糖的运转能力是影响淀粉合成的关键要素.     

不同淀粉型木薯品种采后块根变质生理特性的比较

为探明不同淀粉型木薯品种采后块根变质的生理特性,以淀粉含量较高的木薯品种‘辐选01’(RS01)和淀粉含量较低的木薯品种‘华南124’(SC124)为试材,测定采后贮藏0、5、10、15和20d的块根生理指标。结果表明:随着贮藏时间的延长,块根褐化程度逐渐加深,干物质含量和CAT酶活性变化趋势为先下降后上升,淀粉含量为先上升后下降,MDA含量和SOD酶活性为先上升后下降再上升,POD酶活性则表现为持续上升趋势。RS01贮藏过程中块根褐化程度较严重,贮藏第5天褐化面积达30%,而SC124贮藏第20天才开始出现褐化。淀粉含量较高的木薯品种块根干物质含量较高且变化大,失水速率较快,MDA含量较高,SOD、POD和CAT酶活性均较高。可见,块根采后抗变质能力与淀粉含量有密切关系,淀粉含量越高的木薯品种采后块根越容易发生变质。     

木薯块根不同部位的营养成分研究

【目的】研究木薯块根中营养成分的分布规律,以提高木薯的综合利用价值。【方法】分别取6份木薯种质全薯、薯肉、薯皮的头、中、尾3段,测定其β-胡萝卜素含量及干物质、粗淀粉、粗蛋白、可溶性糖和粗纤维6种营养成分的质量分数,并分析不同部位营养成分的相关性。【结果】薯肉的干物质、粗淀粉质量分数分别是薯皮的1.3~1.8倍和1.2~2.8倍,表现为薯肉全薯薯皮;薯皮的β-胡萝卜素含量及粗蛋白、可溶性糖、粗纤维质量分数分别是薯肉的1.2~15.3,2.4~6.7,1.2~2.2和3.4~7.5倍,表现为薯皮全薯薯肉;薯皮干样的粗淀粉质量分数为27.1%~69.0%,是薯肉的32.8%~93.3%;6份木薯种质的全薯、薯肉、薯皮的头、中、尾3段粗蛋白、干物质质量分数均表现为头段中段尾段,且差异均达到极显著水平。【结论】木薯薯皮营养成分丰富,应重视木薯薯皮的综合利用。     

木薯种质资源的分子评价

对国内外木薯(Manihot esculenta Crantz)种质资源的收集和保存现状以及限制性片段长度多态性(Restriction fragment length polymorphism,RFLP)、随机扩增多态性DNA(Random amplified polymorphic DNA,RAPD)、限制性扩增片段长度多态性(Amplified fragment length pdymorphism,AFLP)、微卫星DNA(Microsatellite DNA)等分子标记技术在木薯种质资源评价中的应用进展进行了综述,内容涉及木薯种质起源进化、种质间亲缘关系、种质遗传多样性、种质抗病虫性以及重复种质的鉴定等.     

木薯多倍体育种研究进展

培育木薯多倍体新品种,对于扩大木薯种植面积,增加木薯产量具有重要的意义。概述了国内外木薯多倍体的诱导方法和鉴定方法,并对木薯多倍体研究存在的问题和研究动向进行了分析。     

野生木薯生物性状观察及嫁接生产技术研究

[目的]了解野生木薯(Manihot esculenta Crantz)生物学性状并对其嫁接生产技术进行探索。[方法]大田抽样对野生木薯进行生物性状观测;选用不同品种嫁接野生木薯接穗,测定产量、淀粉含量及淀粉产量。[结果]野生木薯的叶面积、叶厚度、株高、冠幅、茎粗分别是对照(SC205)的308%、137%、186%、177%、165%,具有较强生长势。野生木薯嫁接后不同品种的鲜薯产量比对照(SC205)增加14.9%～109.3%,与对照的差异达极显著水平;淀粉产量增加-5.0%～45.1%,但与对照差异不显著;嫁接处理后淀粉含量均出现不同程度降低;嫁接同不嫁接(同一品种)比较,鲜薯产量增加10.3%～102.2%,淀粉产量增加-9.2%～48.5%,而淀粉含量明显降低,降低率为-9.8%～26.5%。GR891、GR5为较佳嫁接组合,产量、淀粉产量、淀粉含量均高于对照。[结论]用野生木薯接穗嫁接栽培种木薯,增产效果明显,具有较大推广价值。     

中度水分胁迫对木薯叶片光合特性影响

在正常供水和水分中度胁迫条件下,用LI-6400测定了2个木薯(Manihot esculenta Crantz)品种SC8(华南8号)和SC205(华南205)的叶片光合参数.结果表明:①无论是正常供水还是中度水分胁迫下:2个木薯品种的叶片净光合速率和气孔导度均具有随着光照强度增加而增大,胞间CO2浓度则随之下降的趋势,且SC8叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)均大于SC205,而胞间CO2浓度(Ci)则相反.②同一木薯品种在受到中废水分胁迫时,表观暗呼吸速率(C0)极显著上升,最大净光合速率(Pmax)和表观量子效率(α)显著降低,光饱和点(LSP)降低,光补偿点(LCP)增加.     

4种防御酶在木薯-细菌性枯萎病菌反应中的活性变化

不同木薯种质对细菌性枯萎病的抗性是不同的。本研究选择2个抗病和2个感病木薯种质,接种病原菌后评价了过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性变化。结果表明:病菌侵染后POD活性呈上升趋势,接种后6 d达最高峰,随后呈下降趋势,且抗病种质显著高于感病种质;接种时,抗病种质PPO活性显著增高,随后下降,且抗性种质高于感病种质;CAT活性变化与抗病反应之间无相关性;抗感种质的SOD活性在病菌侵染后均表现出类似的下降趋势。由此表明,POD和抗病反应具有较强的相关性。     

培养条件对木薯胚性愈伤组织SOD活性的影响

以GR3木薯(Manihot esculenta Crantz)胚性愈伤组织为材料,研究了培养基中添加不同浓度蔗糖、甘露醇和烯效唑对不同保存时间木薯胚性愈伤组织SOD活性的影响。结果表明,处理组与对照组SOD活性呈先升高后降低的趋势,且在保存30 d时SOD活性同时出现峰值;与对照相比,随着蔗糖浓度不断升高,SOD活性在蔗糖浓度25~35 g/L胁迫下呈上升趋势,而高浓度(40~45 g/L)蔗糖胁迫下呈下降趋势;随着甘露醇浓度的提高,SOD活性不断升高,且一直维持较高水平,浓度达到30 g/L时开始呈现缓慢下降的趋势;随着烯效唑浓度的升高,SOD活性不断升高,烯效唑浓度为6 mg/L时开始下降,浓度8~10mg/L时SOD活性下降速度较一致。蔗糖和甘露醇处理比烯效唑处理的SOD活性高,下降的速度也较缓慢,说明适当浓度的蔗糖和甘露醇,可以有效地提高木薯胚性愈伤细胞活力,延缓细胞衰老,有利于木薯愈伤组织的继代保存。     

木薯地膜覆盖栽培试验及效益分析

对木薯(Manihot esculenta Crantz)采用地膜覆盖与不覆膜(CK)的对比试验,研究地膜覆盖对木薯生长、产量、淀粉含量的影响及种植效益.结果表明,地膜覆盖木薯可以提早出苗,提高出苗率,促进植株增高增粗,极显著提高产量,而干物率、干片淀粉和鲜薯淀粉含量增加效果不明显;与不覆盖地膜的木薯相比,经济效益增加5 070元/hm2.     

不同栽培模式对木薯生理特性、产量和经济效益的影响

选取木薯(Manihot esculenta Crantz)品种华南205与新选048为试验材料,比较分析了超高产高效栽培、高产高效栽培与常规栽培(CK)3种栽培模式对木薯生理特性、产量及经济效益的影响。结果表明,木薯不同栽培模式苗期光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、叶面积之间差异较为明显,由大到小依次为超高产高效栽培模式、高产高效栽培模式、常规栽培模式,且超高产高效栽培模式苗期光合特性显著高于对照;不同生育期木薯茎粗、株高由大到小依次均为超高产高效栽培、高产高效栽培、对照常规栽培;2个品种3种栽培模式间产量差异均达显著水平,与对照常规栽培模式相比,华南205和新选048两年(2013年与2014年)的平均产量在超高产高效栽培模式和高产高效栽培模式下分别增产18.6%、10.5%和15.8%、7.7%,分别增收6 378、2 810元/hm2和7 366、3 018元/hm2。由此可知,通过栽培技术的集成优化可以大幅度提高木薯产量和经济效益。     

木薯种植地水土保持研究进展

木薯生长过程中,水土流失会影响木薯生长以及最终产量,能否采取良好并且积极的措施进行木薯种植地的水土保持是实现木薯丰产的重要保障。文章归纳了目前木薯种植地水土保持采取的免耕法、有机质补偿以及种植生物绿篱等技术手段的类型和特点,概述了水土流失的主要原因以及对木薯生长和产量的影响,并对未来木薯种植地水土保持的种植以及遥感技术的应用等进行了展望。