大麦籽粒功能成分含量的遗传效应分析

为挖掘控制大麦籽粒功能成分的基因,选育高功能成分含量的大麦品系,以S500和宽颖大麦及其杂种后代BC3F1、BC3 F2为材料,应用分离世代联合分析主基因和多基因混合遗传的统计方法,研究了大麦籽粒总黄酮、γ-氨基丁酸、生物碱及抗性淀粉含量的遗传效应.结果表明,大麦籽粒的总黄酮含量受两对加性-显性-上位性主基因和加性-显性多基因控制遗传(E-1模型),主基因遗传率为47.95％;生物碱含量受加性-显性-上位性主基因遗传(B-1模型),主基因遗传率为67.36％;γ-氨基丁酸和抗性淀粉含量均受两对加性-显性-上位性主基因和加性-显性-上位性多基因控制遗传(E-0模型),主基因遗传率分别为56.49％和80.13％.控制大麦籽粒四种功能成分含量的主基因以显性效应为主,且遗传贡献较大,因此在育种中应充分利用主基因效应进行有效选育.     

不同时间割苗对再生大麦生物产量和籽粒功能成分的影响

为寻求功能大麦优质高效生产技术,选用3个优质大麦品种为试验材料,研究了不同时间割苗对再生大麦农艺性状和生物产量及籽粒γ-氨基丁酸、总黄酮、生物碱及抗性淀粉含量的影响。结果表明,延迟割苗提高了干麦苗产量,但显著影响了再生麦的农艺和产量性状。除旗叶宽和茎粗外,割苗降低了再生麦的株高、节间总长度、旗叶长和穗长,显著降低了有效穗数、结实率、千粒重、秸秆产量和籽粒产量。再生麦的秸秆与籽粒产量以1叶1心和3叶1心两个阶段割苗最高,5叶1心期割苗最低,但5叶1心期割苗的干麦苗产量最高。在3叶1心前割苗,再生麦的籽粒功能成分(γ-氨基丁酸、总黄酮、生物碱及抗性淀粉)含量较高。     

大麦籽粒中γ 氨基丁酸、总黄酮和生物碱含量在发芽过程中的变化

为了解大麦发芽过程中功能成分的变化,用分光光度计测定了28份大麦籽粒发芽前(无菌水浸泡24h,记作发芽0d)及发芽1～9d的γ-氨基丁酸(GABA)、总黄酮和生物碱的含量差异,结果表明:(1)大麦籽粒中的GABA和生物碱含量均为发芽0d高于发芽1～2d,而明显低于发芽3～9d的相应含量;发芽前后GABA累积最大均值是最小均值的2.1倍,生物碱累积最大均值是最小均值的11.6倍。(2)大麦籽粒发芽前总黄酮含量最高,发芽后相对较低;而发芽4～8d期间的GABA和生物碱含量相对较高。(3)不同大麦品系间籽粒GABA和生物碱含量在发芽4～6d差异明显,且达到峰值的频率较高;籽粒总黄酮含量在发芽8～9d差异明显,发芽前总黄酮含量达到峰值的频率最高。     

土壤、灌水和施氮对大麦农艺和产量性状及不同粒位籽粒功能成分的影响

为寻求功能大麦优质高效生产技术,以3个大麦品种为材料,采用四因素三水平正交试验设计,研究了不同土壤类型下灌水和施氮处理对大麦农艺和产量性状及粒位γ氨基丁酸、总黄酮、生物碱及抗性淀粉的影响。结果表明：(1)水氮运筹显著影响大麦农艺和产量性状及功能成分含量,且施氮效应大于灌水效应,在高氮水平下,水、氮互作效应较大。(2) 在一定灌水阀值范围下,随施氮量增加,籽粒γ氨基丁酸、总黄酮、生物碱和抗性淀粉含量呈上升趋势。不同粒位籽粒千粒重与功能成分含量的变化趋势基本一致,穗中部籽粒高于穗上、下部籽粒,穗上、下部籽粒的差异相对较小。(3)通过优化,云啤2号以在淹育型水稻土上灌水0.9 kg·kg^-1土、施氮0.362 g·kg^-1土的处理为宜;S₅₀₀和V₄₃以在红壤性水稻土上分别灌水0.9 kg·kg^-1土和0.3 kg·kg^-1土、分别施氮0.246和0.362 g·kg^-1土处理为宜。     

播种季节和割苗期对大麦苗粉营养成分的影响

为探究不同季节播种和割苗期对大麦苗粉营养成分的影响,以48个云南大麦品种（系）为材料,进行秋、冬、春、夏四季播种和不同时期割苗处理,对大麦苗粉4个营养功能性成分进行测定分析。结果表明,秋播大麦苗粉的总黄酮（156.21 mg·100 g^-1）、生物碱（106.73 mg·100 g^-1）、γ-氨基丁酸（186.40 mg·100 g^-1）、蛋白质（30.79%）含量高于冬、春、夏播,且秋播与冬播、秋播与夏播间4个被测指标差异均显著。相同季节播种,分蘖前期割苗苗粉的总黄酮、生物碱、蛋白质含量均高于主茎抽穗期割苗,以秋播分蘖前期割苗苗粉的总黄酮（161.85 mg·100 g^-1）、生物碱（106.80 mg·100 g^-1）、γ-氨基丁酸（202.44 mg·100 g^-1）、蛋白质（32.66%）含量最高。二棱大麦苗粉的γ-氨基丁酸、总黄酮、蛋白质含量均高于多棱大麦。综上所述,秋播最适于云南大麦生产苗粉;延迟割苗期会降低大麦苗粉营养功能成分含量;二棱大麦品种（系）苗粉的营养成分含量高于多棱大麦;本研究条件下,适于生产麦苗粉的品种有云啤5号、云啤9号、矮思4号。     

西藏地区青稞籽粒营养品质分析及评价

为探明西藏地区青稞品种间的性状差异及性状间的相关性,筛选优异品质青稞种质,以251个西藏青稞种质资源为材料,测定了籽粒淀粉、粗蛋白、β-葡聚糖、γ-氨基丁酸、大量元素（Ca、P）、微量元素（Fe、Zn、Se）含量共9个品质指标,分析了被测指标间关系。结果表明,所测定的9项品质指标在供试种质资源间均存在不同程度的差异,淀粉含量的变异系数最小,Se含量的变异系数最大;粗蛋白与淀粉含量呈极显著负相关（r= -0.54）,粗蛋白与γ-氨基丁酸、Ca、P、Zn、Fe含量均呈极显著正相关。对被测指标进行主成分分析发现,可将9项品质指标简化成3个主成分,其累积方差贡献率为74.5%,其中第一主成分因子的贡献率达到了 48.0%,第一主成分中因子载荷量大的品质指标是Zn、P、Ca、粗蛋白、γ-氨基丁酸、淀粉、Fe含量。综合评价筛选出10个营养品质较高的种质,分别为BJX152、BJX008、BJX149、BJX004、BJX003、BJX015、BJX005、藏青2000、BJX227、喜马拉22号。     

大麦籽粒苯丙氨酸含量QTL初步定位分析

为挖掘控制大麦籽粒苯丙基酸含量的QTL,以紫光芒裸二棱和Schooner构建的包含193个家系的重组自交系（RIL）为材料,测定RIL群体及亲本籽粒苯丙氨酸含量,并结合SSR标记和完备区间作图法构建遗传连锁图谱,对大麦籽粒苯丙氨酸含量进行QTL定位。结果表明,紫光芒裸二棱籽粒苯丙氨酸含量为1.23 mg·g^-1,Schooner籽粒苯丙氨酸含量为0.60 mg·g^-1,群体籽粒苯丙氨酸含量在0.59~1.24 mg·g^-1之间;所构建的大麦遗传连锁图谱包含180对SSR标记,总遗传距离为2 671.03 cM,平均标记间距为14.84 cM;共检测到4个控制大麦籽粒苯丙氨酸含量的QTL,均为新发现的QTL,除 qPHE-4H加性效应来自母本紫光芒裸二棱外,其他3个QTL加性效应均来自父本Schooner。 qPHE-2H和 qPHE-7H为主效QTL,分别位于2H和7H染色体上,表型贡献率分别为12.32%和15.45%。该研究结果为大麦籽粒苯丙氨酸含量QTL精细定位奠定了基础。     

大麦籽粒γ-氨基丁酸含量的测定分析

为研究不同大麦材料的籽粒γ-氨基酸(GABA)含量和发掘高GABA含量的大麦品种,采用比色法测定了美国、中国及其他国家的180个大麦品种籽粒GABA的含量.结果发现,不同品种中GABA的含量(mg/100 g)差异很大,中国大麦籽粒GABA含量(9.99±4.59)高于美国大麦籽粒(8.31±2.17),裸大麦籽粒GABA含量(15.28±8.51)高于皮大麦籽粒(8.56±2.54),多棱大麦籽粒GABA含量(9.40±4.22)高于二棱大麦籽粒(8.60±2.68);其中来自云南迪庆州的青稞籽粒GABA含量(29.51±1.20)是供试样品中最高的.本分析结果可为进一步选育富含γ-氨基丁酸的大麦品种提供材料,并为大麦资源开发提供方法和手段.     

小麦花后籽粒抗性淀粉含量累积动态分析

为了给小麦抗性淀粉(Resistant starch,RS)的生物合成调控提供依据,以3个抗性淀粉含量差异较大的春小麦品种新春24、安农9912和E28为材料,分别测定其花后6、9、12、15、18、21、24、27、30 d籽粒中的抗性淀粉含量,并进行了净遗传增量的估算.结果表明,三个品种的抗性淀粉含量在籽粒灌浆期均呈现双峰曲线变化.新春24籽粒的抗性淀粉含量在花后15d达到第一个累积高峰,而安农9912和E28籽粒的抗性淀粉含量在花后18 d后才达到第一个累积高峰(其中E28的峰值最高),花后30 d安农9912和新春24再次达到第二个累积高峰.通过各时期籽粒抗性淀粉含量净遗传增量的变化可以了解与抗性淀粉合成相关基因的表达量和效果.本研究结果显示,控制抗性淀粉含量的基因在整个籽粒灌浆时期均有表达,不存在时间上的间断,并且控制抗性淀粉合成的基因在灌浆末期的表达量对成熟籽粒抗性淀粉的含量起重要作用.     

人工老化对大麦种子发芽特性及淀粉分解的影响

为探究大麦(Hordeum vulgare L.)老化种子在萌发过程中淀粉代谢的劣变机制,采用高温高湿(40℃、80%相对湿度)的人工老化处理方法,模拟大麦种子自然老化过程,研究老化处理对大麦(甘啤4号、垦啤7号、P12-8和9810)种子发芽特性及其萌发早期(0~72h)籽粒淀粉含量和淀粉酶活性的影响。结果表明:(1)随着老化时间的延长,4个大麦品种的发芽特性指标均呈现逐渐降低的趋势。(2)随着萌发时间的延长,4个大麦品种籽粒内支链淀粉和直链淀粉的含量均逐渐降低,α-淀粉酶和β-淀粉酶活性逐渐升高。相同萌发时间段随着老化程度的加深,籽粒内支链淀粉和直链淀粉的含量均呈现波动式增加;α-淀粉酶和β-淀粉酶活性均呈现降低的趋势;与对照相比,不同老化处理大麦籽粒的淀粉酶活性差异显著。(3)未萌发籽粒中检测不到α-淀粉酶活性,却检测到活性很小的β-淀粉酶。(4)萌发48~72h时,各大麦品种不同活力水平的籽粒内,淀粉含量和种子发芽特性指标均呈极显著负相关,淀粉酶活性和种子发芽特性指标均呈极显著正相关。     

花生种子白藜芦醇含量QTL定位分析

本研究利用“中花10×ICG 12625”衍生的RIL群体共140个家系及其亲本为材料，通过高效液相色谱检测各家系在2014年及2015年收获的花生种子中的白藜芦醇含量。结果表明，RIL群体白藜芦醇含量变异范围为38.27~352.08 μg/ kg。通过两年重复检测，获得稳定高白藜芦醇含量材料4份(QT0339、QT0369、QT0450和QT0454)，含量为143.90~215.60 μg/ kg，在2014年环境中，这四份材料白藜芦醇含量分别超过高值亲本32.31 %、5.80 %、86.46 %和79.52 %，在2015年环境中白藜芦醇含量分别超过高值亲本106.04 %、49.78 %、7.90%和52.87%。利用前期通过该群体构建的遗传连锁图谱，应用WinQTLCart 2.5软件定位到花生种子白藜芦醇含量相关QTL13个，贡献率在2.2 %~7.4 %之间，其中qRB8.1a以及qRB8.1b为两年环境中重复检测到的QTL。本文研究结果为培育白藜芦醇含量高的花生新品种提供理论依据。     

芝麻含油量及脂肪酸含量QTL分析

本研究以较高含油量芝麻品种“中芝13”（56.31%）和低含油量芝麻材料ZZM2748（48.75%）为亲本构建包含548个株系的RIL群体,采用近红外法对群体在2个不同环境下的含油量、油酸、亚油酸、棕榈酸和硬脂酸含量进行分析,发现群体含油量及脂肪酸含量存在较大变异,其中含油量变化在42.43%~58.38%,其与油酸和亚油酸含量无显著相关关系,但与棕榈酸显著负相关;应用软件WinQTLCart2.5和ICIMapping3.0基于构建的遗传连锁图共定位到50个相关QTL,分布在芝麻11个连锁群上,贡献率变化在1.59%~40.62%。其中,有21个QTL被两个软件同时检测到,有7个QTL在2个环境下被重复检测到。位于连锁群LG10上的qSOC_10.3和位于连锁群LG11上的qSOC_11.1遗传贡献率较大,分别为34.38%和40.62%,为控制芝麻含油量的主效QTL,其中qSOC_11.1与定位到的油酸、亚油酸、棕榈酸和硬脂酸位点重合,表现一因多效特征。通过基因组注释和差异表达分析,在两个主效位点发掘出24个候选基因。研究发现的芝麻含油量及不同脂肪酸含量遗传变异特征和获得的QTL及候选基因对相关性状的遗传改良具有指导意义和应用价值。     

川渝地区地方和育成大豆品种SSR标记多样性分析?

利用基本均匀分布于大豆20条染色体的135对SSR标记，对232份包括6个地方品种地域亚群和1个育成品种亚群进行全基因组扫描。结果表明：所有的标记都有多态性，所有检测到的位点都是纯合基因型，说明所选用品种高度纯合，每个标记存在2～4个等位变异，平均2.66个。亚群多态信息含量变异范围0.2751-0.3165，整个群体为0.3208；亚群内Nei遗传距离变异范围0.325 8～0.359 4，整个群体为0.3711，说明川渝地区大豆遗传变异较小。亚群间的遗传一致度（GI ≥ 0.8862）较高，亚群间遗传距离（GD ≤ 0.1208）较小，地方品种亚群间遗传差异更小，育成品种亚群与自然地域亚群的遗传差异相对较大。亚群间基因分化系数（Fst）平均为 0.0722，基因流（Nm）平均为 3.214，说明不同亚群之间存在一定的基因交流。主坐标分析表明第一、二和三主成分分别解释总变异的4.97%、3.54%和3.33%。来自同一区域的品种资源基本聚集在同一亚群，聚类分析同样表明同一自然地域亚群品种资源虽不能完全聚集到同一个遗传类群中，但具有一定的聚集效应，说明川渝大豆品种资源遗传变异与地理位置有一定的关系。分子方差分析表明亚群内变异占总变异的97%，亚群间变异仅占总变异的3%。Mantel收敛分析表明地方品种自然地域亚群的遗传距离与所处的地理位置距离（纬度和海拔）呈显著的正相关关系（R2=0.723）。川渝地区大豆种质资源群体遗传丰富度不高，当前的育成品种未蕴含本地区所有遗传变异。     

与水稻耐逆性相关的叶片丙二醛含量的QTL分析

丙二醛（MDA)是膜脂过氧化的终产物,其含量可用来反映植物对逆境条件的反应强弱。利用由247个株系组成的珍汕97B/密阳46重组自交系（RIL）群体及其分子标记连锁图谱,检测了控制水稻丙二醛（MDA）含量的数量性状基因座位（QTL）。所测性状在RIL群体中出现超亲分离。在第1染色体的RG532-RG811和RG381-RG236标记区间,共检测到2个控制水稻叶片MDA含量的QTL,加性效应分别来自母本珍汕97B和父本密阳46,贡献率分别为4.33%和462%。     

大麦亲本材料SSR标记遗传多样性及群体结构分析

为探明我国大麦亲本材料的遗传背景和群体结构特点,提高大麦种质材料的利用效率,选用50对多态性好的SSR引物对63份大麦亲本材料进行遗传多样性和群体结构分析。结果表明,50对引物共检测到119个等位变异,平均每个位点的等位变异数为2.38个,变异范围为2~5;平均有效等位变异数为1.75,有效等位变异所占比重为74.16%;Shannon’s信息指数和多态信息含量（PIC）的变幅分别为0.082~1.383和0.031~0.701,平均为0.59和0.308。遗传相似系数（GS）变异范围为0.652~0.990,聚类分析表明63个大麦亲本材料在GS值为0.694水平上聚为3个大类,基于数学模型的群体结构可分为4个亚群。本研究涉及的大部分材料亲缘关系较近,需要引入新种质来拓展亲本的遗传基础。     

大豆重组自交系群体三、四粒荚变异及其与产量的关系

利用中豆29与中豆32杂交衍生出的大豆重组自交系群体406个家系,在两种种植密度下分析三、四粒荚与产量的关系,研究结果表明,大豆重组自交系群体四粒荚性状存在明显的变异,有部分家系几乎没有四粒荚出现,而另一部分家系四粒荚几乎占四分之三,群体中出现了三、四粒荚数是一、二粒荚数47倍的家系.50%以上的家系四粒荚数和三粒荚比率超过高亲值,而有70.69%的家系一粒荚比率低于低亲值.三粒荚数与产量存在极显著的正相关,四粒荚数与单株产量有一定程度的负相关,主要原因是四粒荚数与百粒重存在极显著的负相关,但高产家系每荚粒数仍高于每荚粒数低的亲本.     

大麦耐湿性的SSR标记与初步定位研究

湿害是严重影响大麦生产的重要因素之一,目前关于湿害基因的分子标记研究还较少。以耐湿大麦品种Stiring和不耐湿的大麦品种京裸11为亲本构建F2群体,对亲本及F2单株进行耐湿性鉴定,结果表明,倒二叶的叶绿素含量可作为耐湿性的鉴定指标。选择极端耐湿和不耐湿的F2单株组成耐湿、感湿两个池,利用73对引物对其进行PCR扩增检测多态性,结果发现引物WMC1E8在两亲本和两池间均检测出多态性。利用群体进行分析,表明WMC1E8标记位点与耐湿性相关极显著,可解释耐湿性表型变异的29.91%,初步可以认定该位点位于大麦第一染色体上。     

Antioxidant activity of small grain cereals caused by phenolics and lipid soluble antioxidants

In this study, the content of soluble, free forms of phenolic compounds (total phenolics, flavonoids, PVPP (polyvinylpolypyrrolidone) bound phenolics, proanthocyanidins and phenolic acids), as well as the content of carotenoids and tocopherols, were determined in whole grains of bread and durum wheat, rye, hull-less barley and hull-less oat, each represented with four genotypes. Antioxidant activity was evaluated as radical scavenging activity with DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) reagent, as well as by hydrogen transfer reaction (reduction power) based on the reduction of Fe³⁺. Generally, a considerable variation in antioxidant activities and phytochemical contents was observed between the cereals. Remarkably higher DPPH radical scavenging ability and reducing power were detected in hull-less barley, followed by rye and hull-less oat and durum and bread wheat, indicating that small grain species have different major antioxidants with different properties. Hull-less barley had the highest content of total free phenols, flavonoids, PVPP bound phenolics and contained flavan-3-ols, not found in other species. Hull-less oat had the highest content of tocopherols, very high content of yellow pigments and PVPP bound phenolics. Ferulic acid was the major free phenolic acid in small grain cereals tested. The relationship between the content of soluble phenols, as well as reducing power and DPPH^• scavenging activity are also considered.