栽培薏苡农艺、品质性状评价及遗传多样性分析

发布时间：2019-10-23 05:18

【摘要】：禾本科薏苡属植物薏苡是重要的药食同源植物,在东南亚广泛分布,具有较高的营养、保健及药用价值。由于以往对其研究重视程度不够,目前薏苡种植面积大幅下降,野生薏苡资源也锐减。近些年来,随着人们对保健意识的增强,对薏苡的研究,特别是对其栽培、种质资源保护和药食作用的研究,愈来愈多。本文以来自国内9个地区,共13份薏苡种质(11份栽培种和2份野生种)为材料,观测了其果实及颖果外观形态、大小、百粒重及硬度。并对其在重庆田间种植实践中表现出的农艺性状、生殖生长特性等进行了比较研究;测定了薏苡颖果的主要品质性状如碳水化合物、蛋白质、脂肪含量及组成等;对不同居群、不同分拣壳色的颖果的SOD、POD、EST同工酶谱进行了初步分析;同时还建立了基于薏苡内转录间隔区(ITS)序列的系统发育树。主要研究结果如下:1.不同居群薏苡果实和颖果外观形态、硬度及部分农艺性状分析据田间观察,我们认为薏苡壳色的形成可能与遗传、授精及种胚发育程度、环境因素如紫外线等有关。因此本研究根据壳色将不同居群的薏苡主要分为黑壳和白壳。果实大小(长径×短径)为8.43~11.12 mm×5.60~7.44 mm,长短径比为1.21~1.82;颖果大小(长径×短径)为4.36~5.42 mm×4.08~5.54 mm,颖果长短径比为0.89~1.23;同一居群中不同壳色果实及颖果大小差异不大。颖果较果实形状更接近于圆形;野生种较栽培种果实形状更接近于圆形。硬度比较表明,野生种比栽培种硬度大,需借助工具才能出仁。在重庆田间种植的农艺性状测定分析表明,供试薏苡主茎高为81.4~146.0 cm;野生薏苡高于栽培薏苡;合川野生薏苡和北碚野生薏苡植株最高,河北薏苡最矮;其中河北薏苡、龙薏一号、广西薏苡、福建薏苡和辽宁薄壳5个材料属于特矮类型,其余8个材料为矮型;分蘖数为3.4~10.7个,最高为北碚野生薏苡,最低为辽宁薄壳;主茎粗(直径)为0.78~1.24 cm,最粗为浙薏一号、兴仁小黑壳和兴仁小白壳,最细为福建薏苡和河北薏苡;主茎节数为6.0~12.6个,最高为兴仁小黑壳和兴仁小白壳,最低为辽宁薄壳、浦农一号、福建薏苡;倒第5叶叶长为33.75~53.75 cm,最长为浙薏一号和合川野生薏苡;倒第5叶叶宽为2.93~4.08 cm,最宽为兴仁小白壳,最窄的为浦农一号。田间叶色表现为暗绿和黄绿。果实百粒重为5.85~19.84 g,最高为合川野生薏苡黑壳,同一居群黑壳果实百粒重大于白壳;颖果百粒重为2.80~7.85 g,最高为兴仁小白壳,同一居群黑壳颖果百粒重大于白壳;出仁率在29.84~64.14%之间,最高为兴仁小白壳,同一居群白壳出仁率大于黑壳,野生种(黑壳)出仁率最低。出仁率高低可能与壳厚度、硬度有关。不同居群薏苡生殖生长观察结果显示:从抽穗到雄花凋谢的间隔时间为7~20d,多数居群抽穗和柱头生长集中在6月中旬,雄花开花和凋谢则集中在7月上旬。野生种生殖生长最迟,持续时间最短。在多数居群中,同一小穗中雄花发育晚于雌花,但有的居群也存在一定比例的雄花发育早于雌花或基本同步的现象。薏苡的柱头为白色和紫色两种,部分居群中同时兼有白色和紫色柱头。柱头通常为二分支,但也存在三、六分支柱头现象。茎秆有绿色和紫色两种,并与柱头颜色出现一一对应的情况,绿色茎秆对应白色柱头,紫色茎秆对应紫色柱头。作者认为,控制柱头和茎秆色基因具有某种遗传上的连锁关系,原因有待进一步研究确认。2.不同居群薏苡颖果的品质性状分析不同居群薏苡颖果的含水量为10.51~13.32%,野生种含水量低于栽培种。还原糖含量为2.91~11.99%,可溶性糖含量为7.21~17.46%,总糖含量为27.64~40.24%,直链淀粉含量为4.13~6.16%,支链淀粉含量为46.69~61.06%;粗蛋白含量为13.68~21.18%,醇溶蛋白含量为0.58~2.41%,可溶性蛋白含量为1.52~3.69%,两种野生薏苡的粗蛋白含量最高,均超过20.0%,其余主要成分含量与栽培种相差不大。白壳的还原糖、可溶性糖、直链淀粉、醇溶蛋白、可溶性蛋白含量均值高于相应黑壳。除直链淀粉外,不同壳色颖果的其他成分含量存在显著差异。不同居群薏苡颖果粗脂肪含量在5.19~11.65%之间,均值为8.02%。其中兴仁小白壳最低而浙薏一号最高。不饱和脂肪酸高达82.69~89.83%;总抗氧化能力为11.92~70.57 mM/g,从黑壳上看,兴仁小黑壳最低,河北薏苡黑壳最高;从白壳上看,兴仁小白壳最低,浙薏一号最高;同一居群白壳均值大于黑壳。3.不同居群薏苡颖果的同工酶谱初步分析不同居群薏苡颖果的SOD、EST同工酶均有3条主要谱带,POD同工酶谱带较多,但分辨不清。我们认为薏苡颖果的SOD、POD、EST同工酶不能够有效地区分野生种和栽培种。4.薏苡内转录间隔区(ITS)遗传多样性分析基于PCR扩增出的不同薏苡ITS序列分析表明:薏苡ITS序列长度为588~589bp,存在17个变异位点,颠换位点为12个,转换位点为2个,缺失位点为2个,插入位点为1个,变异率为2.9%。福建薏苡单株存在着DNA序列的重复,N-J树结果显示,ITS序列揭示的栽培薏苡之间的亲缘关系与地理来源关系不大。而基于ITS构建的薏苡属内的系统发育树表明:野生薏苡(Coix agrestis Lour)、栽培薏苡(Coix lacryma-jobi L.)、薏米(Coix lacryma-jobi var.ma-yuen)亲缘关系更近,但以上3种与Coix gasteenii关系较远。基于ITS序列构建的薏苡与其近缘属(种)、薯蓣属的系统发育树表明,薏苡与山药(Dioscorea oppositifolia)亲缘关系最近,与蔗茅属、芒属、河八王属、高粱属亲缘较近,与薯蓣属内其它两种亲缘关系最远。本研究结果为薏苡进一步的品种选育、遗传规律、生物学研究等提供了一些新的思路。
【图文】：

rRNA基因,高等植物,ITS序列

第 1 章文献综述7图1-1 高等植物中的rRNA基因Fig. 1-1 Eukaryotic rRNAGene Structure内转录间隔区（ITS）位于45SrDNA上，在核糖体基因组中属于高度串联重复序列。而且通过基因转换和不等交换，ITS序列中的重复单位间发生位点内或位点间的同步进化，因而不同ITS拷贝间序列趋于相近或完全一致。而rDNA上的18S、5.8S和26SrRNA基因较为保守，因而存在着广泛的异种同源性，且在进化过程中所承受的自然选择压力小。故而能够产生较多的变异，能够表现出广泛的序列多态性。这些差异和特点最后都会体现在核苷酸序列的排列顺序上，即便是亲缘关系近的物种之间都能在ITS序列上表现出差异。因而可以通过对PCR扩增产物进行测序、序列对比，以获得物种间或种内之间的亲缘关系。而植物体的ITS序列相对于其它生物长度固定且短

薏苡,颖果,果实,示例

6 兴仁小黑壳贵州兴义市 XRX7 兴仁小白壳贵州兴义市 XRX8 广东薏苡广东广州市 GD9 广西薏苡广西西林县 GX10 福建薏苡福建浦城县 FJ11 河北薏苡河北安国市 HB12 北碚野生薏苡重庆北碚区 BBY13 合川野生薏苡重庆合川区 HCY果大小的测定的比较：将 13 份薏苡种质（11 份栽培种和 2 份野 Canon 照相机照相分别记录其果实和颖果的外观形的比较：将 13 份薏苡种质（11 份栽培种和 2 份野再通过电子游标卡尺对薏苡果实和颖果的长短径进。其中长短径比=长径/短径。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S519

【参考文献】