马铃薯StUOXs基因家族的生物信息学分析

马铃薯(Solanum tuberosum)是世界第三大粮食作物,其产量和品质受到生物与非生物胁迫的影响。泛醌氧化酶(ubiquinol oxidase,UOX)是一种由核基因编码的线粒体末端氧化酶,在植物生长发育及胁迫应答中发挥重要作用。为了解StUOXs在马铃薯抗病过程中发挥的应答反应,利用生物信息学方法在马铃薯基因组中鉴定出5个StUOXs基因,对其理化性质、染色体定位、三级结构、进化关系、保守结构域、启动子元件和表达谱尤其是受青枯菌(Ralstonia solanacearum)诱导的表达模式进行了分析。结果表明:马铃薯StUOXs基因编码的氨基酸数在279~366,相对分子质量为31~42 ku,亚细胞定位在线粒体中;系统进化分析发现,马铃薯StUOXs成员与番茄、辣椒的UOXs成员的亲缘关系最近,较之拟南芥、烟草亲缘关系稍远;FPKM数据分析发现,StUOXs主要受盐、激素和生物胁迫诱导而在叶片中表达,这与其启动子中的存在的激素应答等顺式作用元件相对应。青枯菌接种后的qRT-PCR实验表明,StUOX4参与马铃薯青枯病的早期应答反应。     

咸水灌溉对基质栽培甜脆豌豆生长及营养品质的影响

【目的】探讨在水资源紧缺地区开展无土栽培咸水灌溉的可行性。【方法】采用基质盆栽试验,以甜脆豌豆为试验对象,设置0.6(淡水)、1.6、2.6、3.6、4.6 g/L共5个矿化度(深层地下淡水掺兑NaCl而成)灌水处理,研究了甜脆豌豆植株地上部和根系生长状况以及豌豆营养品质对咸水灌溉的响应。【结果】与淡水灌溉相比,灌溉水矿化度为3.6 g/L和4.6 g/L时出苗率显著(P<0.05)降低,降幅分别为12.5%和31.2%;甜脆豌豆的株高、地上部鲜/干物质量均随灌溉水矿化度的增加而显著(P<0.05)降低;在播后16 d时1.6 g/L和2.6 g/L处理的甜脆豌豆根系干物质积累未明显降低,但是在播后32d时咸水灌溉处理的根系干物质较淡水灌溉处理分别降低28.9%、40.5%、52.2%和53.1%;随灌溉水矿化度的增加,甜脆豌豆的根冠比呈增加趋势,豌豆淀粉量呈降低趋势,但2.6 g/L与0.6g/L处理间差异不显著(P≥0.05),豌豆可溶性蛋白量和可溶性糖量表现出先增加后减少的趋势,最大值均出现在2.6 g/L处理。【结论】开展基质栽培咸水灌溉甜脆豌豆是可行的,但灌溉水矿化度应≤2.6 g/L。     

不同覆盖方式对旱作马铃薯生长及土壤水热特征的影响

【目的】探讨不同覆盖方式对西北旱作区农田土壤水热和马铃薯生长的影响。【方法】2015—2016年连续2年设置沟垄地膜全覆盖（DD）、沟垄地膜半覆盖（DB）和沟垄二元覆盖（DJ）3种覆盖方式大田试验,以平作不覆盖为对照（CK）,研究不同覆盖方式下土壤水温变异特征及对马铃薯生长及块茎形成的影响。【结果】覆盖处理全生育期0—200 cm土层土壤含水量均高于CK,DJ处理在播后70—90 d土壤保水效果最佳。覆盖能降低0—200 cm土层土壤水分变异系数,以DJ处理的土壤水分垂直稳定性最强。与CK相比,DD处理在播后30—50 d的0—15 cm土层土壤增温效果显著,而DJ处理在全生育期0—25 cm土层土壤温度表现“降温和增温双重效应”。各覆盖处理能降低0—25 cm土层土壤温度变异系数,以DJ处理最小,其土壤温度垂直稳定性最强。覆盖能提高马铃薯出苗率和影响出苗天数,其中DD处理平均出苗天数较CK提前4.5 d,而DJ处理推迟3.5 d。马铃薯生育期生物量累积动态变化符合Logistic生长模型,以DJ处理生物量理论值和生长速率最大,快速生长持续期最长。通过主成分分析发现,除马铃薯生物量、单株薯数及亩株数等因素外,土壤水分对马铃薯生长的影响高于土壤温度,是限制马铃薯高产的重要因子。【结论】沟垄二元覆盖（DJ）能改善土壤水温状况,维持相对稳定的土壤水热环境,利于马铃薯生长和块茎产量的提高。     

基于配合力和遗传距离的甜高粱杂种优势预测

【目的】对甜高粱主要农艺性状进行杂种优势、一般配合力及特殊配合力分析,同时,分析配合力、表型遗传距离以及分子遗传距离用于杂种优势预测的可行性,为甜高粱的种质创新和杂交种选育提供理论参考。【方法】采用不完全双列杂交设计,以8个甜高粱不育系为母本及8个甜高粱恢复系为父本配制64个杂交组合。对亲本及杂交后代进行2年的性状调查,包括：出苗至开花日数、生育期、株高、穗长、茎粗、分蘖、单穗粒重、千粒重、籽粒产量、单株重、生物产量和含糖量。分析不同性状的杂种优势、一般配合力、特殊配合力、表型遗传距离、分子遗传距离以及配合力、遗传距离与杂种优势的相关性。【结果】各性状的中亲优势由强到弱分别为单株重、籽粒产量、单穗粒重、生物产量、株高、穗长、千粒重、茎粗、生育期、至开花日数、分蘖和含糖量,其中,生育期、至开花日数、分蘖和含糖量等性状为负优势。不同性状的中亲优势和超亲优势由强到弱的顺序基本相同。配合力分析表明,每个性状中,不同亲本的一般配合力相差较大,且不同组合的特殊配合力也有很大差异。大多数特殊配合力高的组合,其亲本的一般配合力也较高。杂种优势与配合力和遗传距离的相关性为单株重、籽粒产量、单穗粒重、生物产量、穗长、千粒重、分蘖以及含糖量等性状的杂种优势与其亲本的一般配合力和特殊配合力均为极显著正相关。生育期的杂种优势与特殊配合力为极显著正相关,至开花日数与特殊配合力为显著正相关。亲本间的表型遗传距离为2.86—6.82,分子遗传距离为0.50—0.96。单株重、籽粒产量、单穗粒重、生物产量、株高、穗长、茎粗及含糖量等性状的杂种优势与分子遗传距离的相关性大于表型遗传距离,其中,生物产量、单株重、穗长和茎粗的杂种优势与分子遗传距离为极显著正相关。【结论】所有性状中,与产量相关性状的杂种优势较高,而含糖量和分蘖的杂种优势较低。在杂种优势预测上,利用亲本的配合力可有效预测杂种优势,预测效果优于遗传距离。与表型遗传距离相比,分子遗传距离对杂种优势的预测更有效。     

富含胡萝卜素鲜食型甘薯新品种广薯72的选育

【目的】选育优质抗病鲜食型甘薯新品种。【方法】选用杂交不亲和88-70群、广适、抗病、优质高产品种广薯87作母本,以杂交不亲和D群、食用品质优、高胡萝卜素的品种广薯79作父本,定向组配杂交组合,经过实生苗选种后,开展复选、品比和广东省区域试验,进行适应性及抗病性鉴定评价。【结果】选育出新品种广薯72,在省区试中,平均每667 m~2鲜、干薯产量分别为2 350.0、672.9 kg,比对照种广薯111增产21.6%和24.4%,增产均达极显著水平;薯块干物率为28.7%,淀粉含量为19.7%,鲜薯胡萝卜素含量达81 mg/kg,蒸熟食用粉香甜、薯味浓,口感好,食味80～85分;大田薯瘟抗性鉴定为中抗,室内薯瘟病抗性鉴定为抗病。【结论】广薯72为富含胡萝卜素的鲜食型特色甘薯品种,优质、高产、适应性广,商品价值突出、适口性好,有利于促进甘薯生产,提高甘薯种植的社会经济效益。2016年通过广东省农作物品种审定。     

甜玉米品质遗传改良研究进展

甜玉米为具有果蔬和谷物特征的新型农作物,其营养丰富,适口性好,受到国内外消费者和科研人员的广泛关注。甜玉米含淀粉合成缺陷基因,糖类在胚乳中大量积累,是鲜食玉米主要类型之一。根据缺陷基因的不同,甜玉米可分为普甜玉米、超甜玉米和加强甜玉米等类型,不同类型间食味品质和营养品质差异较大。甜度、爽脆度、果皮厚度、风味等是甜玉米的主要食用品质特性,这些性状受微效多基因控制,其遗传研究及育种改良应用均面临很大挑战。目前,甜玉米品质相关的研究取得了一定进展,研究者对甜玉米食味品质（含糖量、果皮厚度等）和营养品质（维生素、矿物元素、蛋白含量等）的主要评价指标进行鉴定和分析,获得了大量研究成果,主要集中在表型变异、遗传力、QTL 位点、候选基因等层面。这些研究的开展为甜玉米营养改良提供了重要的理论和分子基础。对甜玉米品质相关（包括甜玉米形成的遗传基础、维生素 E、果皮厚度、锌含量、玉米黄质和蛋白质含量）的国内外研究进展进行综述,并探讨了甜玉米遗传改良的发展方向,为甜玉米品质改良和优质品种培育提供理论依据。     

湿热处理制备马铃薯抗性淀粉工艺优化

为获得湿热处理制备马铃薯抗性淀粉的最适工艺参数,以抗性淀粉得率为考察指标,研究淀粉含水量、湿热处理温度和湿热处理时间对抗性淀粉得率的影响。在单因素试验的基础上进行正交优化,确定了制备马铃薯抗性淀粉的最佳工艺条件为：淀粉含水量30%,湿热处理温度90 ℃,热处理时间90 min。在此条件下制得的抗性淀粉得率为26.63%。淀粉经过湿热处理后仍然保持偏光十字,为颗粒型抗性淀粉。     

高压电场干燥和热风干燥对马铃薯蛋白质二级结构的影响

以自然风干为对照组,采用SDS-PAGE凝胶电泳和圆二色光谱法研究了高压电场干燥(HVEF)和热风干燥对马铃薯蛋白质分子量的影响以及两种干燥方法对马铃薯蛋白质二级结构的影响。SDS-PAGE凝胶电泳结果显示:两种干燥方法对马铃薯蛋白质分子量基本不产生影响。圆二色光谱检测结果表明:经高压电场干燥后,马铃薯蛋白质的α-螺旋所占比例下降1.30%,β-折叠所占比例上升1.60%,β-转角所占比例上升0.30%,无规卷曲所占比例上升1.20%;经热风干燥后,马铃薯蛋白质的α-螺旋所占比例上升了12.50%,β-折叠所占比例下降了10.70%,β-转角所占比例上升了4.30%,无规卷曲所占比例下降4.40%。通过比较:HVEF对马铃薯蛋白质二级结构中α-螺旋、β-折叠、无规卷曲的作用趋势与热风干燥正好相反;如,热风干燥使α-螺旋的比例显著上升,而HVEF则使α-螺旋的比例下降,并且HVEF对马铃薯蛋白质二级结构的影响比热风干燥对马铃薯蛋白质二级结构的影响较小。     

紫薯淀粉对小麦淀粉凝胶特性的影响

以小麦淀粉和紫薯淀粉为材料,利用质构仪、核磁共振、动态流变仪和扫描电镜等分析了紫薯淀粉添加量（0～15%）对小麦淀粉凝胶特性的影响。结果表明：紫薯淀粉添加量在0～15%范围内,随着紫薯淀粉添加量的增加,小麦淀粉凝胶的弹性和内聚性显著增加(P < 0.05),添加量为10%时,变化最明显。混合淀粉凝胶的弹性模量（G′）和粘性模量（G″）随着紫薯淀粉增加而增加,而损耗角正切值（tanδ）呈下降趋势且小于1,表明混合淀粉凝胶的固体性质增强。在冻融循环过程中,与纯小麦淀粉相比, 混合淀粉凝胶的脱水缩合率呈下降趋势,表明紫薯淀粉的添加使小麦淀粉凝胶强度增大,凝胶网络结构变致密,所以水分难以从淀粉凝胶网络结构中析出。低场核磁中的结果显示,紫薯淀粉的添加,使小麦淀粉凝胶中的一部分自由水转化为弱结合水,提高了混合凝胶的持水性;凝胶网络结构扫描结果显示,紫薯淀粉的添加使混合淀粉凝胶的孔洞分布均匀且孔洞变小。综合结果表明,紫薯淀粉可增强小麦淀粉凝胶的网络结构,改善小麦淀粉的凝胶特性。     

植物生长调节剂在马铃薯脱毒苗网室快繁中的应用研究

研究了几种常用植物生长调节剂配合使用对马铃薯脱毒苗扦插条生根及基础苗剪顶后腋芽萌发和生长的影响,结果表明:NAA 50 mg/L 2,4-D 1 mg/L GA33 mg/L生根液对促进脱毒苗扦插条生根的效果最好;KT与GA3混合喷雾对促进基础苗腋芽萌发生长有显著效果,KT和GA3的处理浓度分别为5 mg/L和3 mg/L时腋芽萌动率最高、生长最快,其中KT在促进腋芽萌动中起主导作用,而GA3则在伸长生长中起主导作用。