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薏苡种质资源遗传多样性及药食品质研究

夏法刚  
【摘要】:薏苡(Coix lacryrma-jobi L.)是一种药食兼用作物,营养价值高,且具有抗氧化、抗肿瘤、降血糖及抗病毒等多种药理作用,被誉为“生命与健康之禾”,其开发应用价值近年来日益受到重视。我国薏苡种质资源丰富,开展薏苡种质资源的鉴定评价和遗传多样性研究,分析不同种质资源间的药食用品质差异,从中发掘、创制出富含药食用品质成分的优质资源,对于薏苡优良新品种的选育和推动薏苡产业化发展具有重要的意义。本研究收集了90份薏苡种质资源,在分析其种子与农艺性状的基础上,利用SRAP分子标记对薏苡种质资源的遗传多样性及DNA指纹图谱进行了研究,比较了不同种质薏苡仁的抗氧化能力及油脂含量等差异,研究了发芽和贮藏时间对薏苡仁相关品质的影响,并利用辐射诱变创制了薏苡花器官突变体及富硒种质。主要结果如下:1.薏苡种质资源的种子、农艺性状及发育特性研究通过主成分分析发现薏苡11个种子性状中总苞重量与总苞硬度、总苞宽度、总苞长宽比、颖果重量、颖果厚度及出仁率呈极显著相关(P0.01)。11个农艺性状中,可划分为四个主成分分别为株型、分蘖、籽粒与叶形因子,其中株型与分蘖因子分量较大。通过典范相关分析表明农艺性状与种子性状间已达总相关信息的66.78%,影响薏苡单株产量主要是种苞重量、颖果重量和始结果节位等。聚类分析将薏苡种质资源可分为四类,可作为分子标记的遗传多样性研究与分类的参照。5份典型种质的发育特性研究结果表明,野生薏苡和农家栽培种在株高、日增长、分蘖数量上表现差异,野生薏苡在生长势、分蘖力上较栽培薏苡强,表现了较强的营养生长能力。2.基于SRAP标记的薏苡遗传多样性通过正交设计对薏苡SRAP-PCR反应体系进行了优化,确立了薏苡SRAP-PCR反应的最佳体系;从88对SRAP引物组合筛选出26对引物组合对90份薏苡种质进行扩增,共扩增出185条带,其中具有多态性的有157,占总数的84.86%,表明90份薏苡种质表现出丰富的遗传多样性。利用SRAP标记对90份薏苡种质资源进行聚类分析,结果表明这90份种质资源可分为四大类,与利用农艺性状和种子性状聚类分析结果相似,可以作为薏苡资源分类的依据;通过进化树分析表明福建薏苡的进化最早可能从龙岩开始,逐渐演化出新的类型。利用16对SRAP引物构建了 73份薏苡种质资源的DN A指纹图谱。3.薏苡不同种质资源间的抗氧化能力差异利用正交设计方法优化了薏苡总抗氧化物的最佳提取工艺,并对90份薏苡种质种子的总抗氧化能力和抑制羟自由基能力进行测定,结果表明.:不同薏苡种质资源的总抗氧化能力和抑制羟自由基能力存在极显著差异(P0.01),其中总抗氧化能力最高的种质为1号,达763.90u/g,是最低种质(223.90u/g)的3.41倍;抑制羟自由基能力最高的种质为3号,达423.31u/g,是最低种质(154.63u/g)的2.74倍。4.薏苡不同种质、不同部位的油脂含量差异对90份薏苡种质资源的油脂含量的测定结果表明,不同薏苡种质资源的油脂含量有显著差异(P0.05),其中22号种质的含量最高,达9.98%,是最低种质38号(4.15%)的2.41倍。对5份薏苡种质不同部位的油脂含量的测定结果表明,同一薏苡种质不同部位的油脂含量存在很大差异,其中种仁最高,平均为8.50%,叶次之,平均为1.93%,再次为种壳和茎秆,根中含量最低,仅0.47%。利用紫外光谱对5份薏苡种质的油脂进行扫描,发现不同种质在230nm附近的吸收峰(主要为共轭亚油酸)存在较大差异,其中52号和6号种质的吸收峰最高,说明这2份种质油脂中含有较高的共轭亚油酸。5.发芽和贮藏时间对薏苡仁品质的影响对5份薏苡种质发芽过程中的抗氧化能力、油脂、可溶性总糖及还原性糖含量进行测定。结果表明,5种薏苡种质在发芽0-108h,总抗氧化能力和抑制羟自由基能力都呈现出上升-下降-上升趋势,不同种质间总抗氧化和抑制羟自由基能力达到最高值所需的发芽时间略有差异。薏苡可溶性总糖的含量随发芽时间的延长明显升高,其中65号薏苡在发芽108h后可溶性总糖达到5.29%,是发芽前的5.94倍;而还原性糖的含量随发芽时间的延长也呈现上升趋势,但幅度较小。而薏苡发芽过程中的油脂含量则呈现先上升后下降的趋势。贮藏时间对薏苡仁油脂含量影响很大,贮藏一年后,薏苡种子油脂含量从原来新收种子的0.081降低到0.0605,降低了25.3%,贮藏2年后,含量降至0.0524,降低了35.3%。6.利用辐射诱变创制薏苡富硒种质及花器官突变体利用60Co-γ射线对薏苡种子进行辐射,并从辐射诱变后代中筛选出4个富硒大粒品系“浦变1号”、“浦变2号”、“浦变3号”、“浦变4号”,其糙米中的硒含量分别为9.96、9.04、8.26、7.81,比亲本(CK)的3.41分别提高了 1.92、1.65、1.42和1.29倍;精米的硒含量达9.46、8.80、8.15、7.41,分别比亲本(CK)的3.27提高了 1.89、1.69、1.49和 1.26倍;百仁重分别高于亲本(CK)15%以上。此外,通过辐射诱变还获得了雄性不育(雄蕊退化)等7种花器官突变体,为今后薏苡的杂交育种及大规模制种提供了重要的亲本材料。


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