不同基因型甜玉米遗传差异及叶酸和糖分含量变化.pdf
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1、收稿日期:2 0 2 2-1 2-1 9基金项目:吉林省科技发展计划项目(2 0 2 0 0 4 0 2 0 2 6 N C,2 0 2 0 0 4 0 2 0 2 1 N C)。作者简介:陈新叶(1 9 9 7),女(汉族),内蒙古乌兰察布人;硕士,研究方向:特用玉米遗传育种(E-m a i l:1 9 7 6 8 1 5 5 9 1q q.c o m)。通讯作者:赵仁贵(1 9 6 6),男(汉族),吉林长春人;博士,教授,主要从事作物育种及高产栽培研究(E-m a i l:z h a o r e n g u i s i n a.c o m)。不同基因型甜玉米遗传差异及叶酸和糖分含量变化陈
2、新叶,高华洋,王 灿,陈 晨,赵仁贵(吉林农业大学农学院,长春1 3 0 1 1 8)摘 要:本试验以3 2份不同基因型甜玉米杂交种为研究材料,进行遗传差异分析,测定授粉后1 5,1 8,2 1,2 4,2 7d共计5个时间段籽粒可溶性总糖、还原糖和叶酸含量。结果表明,可溶性总糖与还原糖含量呈单峰曲线变化,峰值出现在授粉后2 1d左右;类群叶酸含量呈双峰曲线变化,类群、类群与类群叶酸含量呈单峰曲线变化;类群中吉T 1 3可溶性总糖、还原糖和叶酸综合含量较高,适宜采收期较短,宜在授粉后2 1d左右收获;类群中吉T 3 1 0可溶性总糖、还原糖和叶酸综合含量较高,适宜采收期长,商用价值较高。关键词
3、:甜玉米;叶酸;变化规律;采收期D O I:1 0.1 6 5 9 0/j.c n k i.1 0 0 1-4 7 0 5.2 0 2 3.0 6.0 4 9中图分类号:S5 1 3 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 1-4 7 0 5(2 0 2 3)0 6-0 0 4 9-0 8G e n e t i cD i f f e r e n c ea n dF o l i cA c i da n dS u g a rC o n t e n tC h a n g e s i nS w e e tM a i z ew i t hD i f f e r e n tG e n o t y p e s
4、C H E NX i n y e,G A OH u a y a n g,WA N GC a n,C H E NC h e n,Z H A OR e n g u i(C o l l e g eo fA g r o n o m y,J i l i nA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,C h a n g c h u n1 3 0 1 1 8,C h i n a)A b s t r a c t:I nt h i se x p e r i m e n t,3 2s w e e t c o r nh y b r i d sw i t hd i f f e
5、 r e n t g e n o t y p e sw e r e s e l e c t e da s r e s e a r c hm a t e r i a l s f o rg e n e t i cd i f f e r e n c ea n a l y s i s.T h ec o n t e n to f t o t a l s o l u b l es u g a r,r e d u c i n gs u g a ra n df o l i ca c i d i ng r a i n sw e r ed e t e r m i n e da t1 5,1 8,2 1,2 4a
6、n d2 7d a y sa f t e rp o l l i n a t i o n.T h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h ec o n t e n to f t o t a l s o l u b l es u g a ra n dr e d u c i n gs u g a rs h o w e das i n g l ep e a kc u r v e,a n dt h ep e a kv a l u ea p p e a r e da b o u t 2 1d a y sa f t e rp o l l i n a t i o n;F o
7、l i ca c i dc o n t e n to fg r o u p s h o w e dad o u b l ep e a kc u r v ec h a n g e,w h i l e t h a to fg r o u p,g r o u pa n dg r o u ps h o w e das i n g l ep e a kc u r v ec h a n g e;I ng r o u p,t h ec o m p r e h e n s i v ec o n t e n t so fs o l u b l et o t a l s u g a r,r e d u c i n
8、 gs u g a ra n df o l i ca c i di nJ iT 1 3w e r e r e l a t i v e l yh i g h,a n dt h es u i t a b l eh a r v e s t t i m e i s r e l a t i v e l ys h o r t,w h i c hw a sa b o u t2 1d a y sa f t e rp o l l i n a t i o n;I ng r o u p,t h e t o t a l s o l u b l es u g a r,r e d u c i n gs u g a ra
9、n df o l i ca c i do fJ iT 3 1 0w e r er e l a-t i v e l yh i g h,w i t ha l o n gh a r v e s tp e r i o da n dh i g hc o mm e r c i a l v a l u e.K e yw o r d s:s w e e tm a i z e;f o l i ca c i d;c h a n g e l a w;h a r v e s t t i m e 甜玉米(Z e am a y sL.s a c c h a r a t aS t u r t)是玉米的一个亚种,甜玉米起源于
10、南美洲。因其具有较高的营养价值、香甜脆爽的口感深受消费者喜爱,作为水果蔬菜型食品发展迅速1-2。甜玉米的糖分含量是普通玉米的17倍,籽粒中含有多种有益于人体健康的维生素和氨基酸等营养物质3-5。得益于甜玉米市场的不断发展,使甜玉米的品种选育、种植技术、产品加工和销售等得到了快速的发展。随着科技的发展,人们生活水平的提高,市场对甜玉米品质的要求也不断提高,从风味佳、口感好上升到富含维生素及微量元素等营养物质的新阶段。叶酸(F o l a t e s)是一种水溶性B族维生素,也称为维生素B 9,是人体必需的微量元素之一6。由于人体自身不能合成叶酸,只能从食物中摄取每日所需的叶酸来维持日常生命活动。
11、成年人每日叶酸摄取量约为4 0 0g,而孕妇每日需6 0 0g7。叶酸缺乏症已经是一个全球性健康问题,叶酸缺乏会引发多种疾病,例如胎儿的神经管无法闭合导致脑部和脊柱先天畸形、先天性心脏病等疾病;叶酸摄入不足还会造成巨幼细胞贫血、妊娠高血压综合症等疾病8-1 1。94种子,2 0 2 3,4 2(6):4 9-5 6.h t t p:/z h z i.g z n y z y x y.c n S e e d V o l.4 2 N o.0 6 J u n.2 0 2 3图1 引物u m c 2 1 0 5 k 3在3 2份甜玉米材料中的扩增图谱F i g.1 Am p l i f i c a t
12、i o nm a po fp r i m e ru m c 2 1 0 5 k 3i n3 2s w e e tm a i z em a t e r i a l s 本试验以3 2份甜玉米杂交种为试验材料,通过对其遗传差异性的分析,研究不同品种的可溶性总糖、还原糖和叶酸含量的变化规律,为在育种过程中加快甜玉米新品种的鉴定效率提供理论指导,为选育优质、高营养的甜玉米新品种提供科技支撑。1 材料与方法1.1 试验材料以吉林农业大学农学院特用玉米遗传育种团队于2 0 2 0年冬季在海南育种基地组配的3 2份甜玉米杂交种为基础材料,材料名称及亲本见表1。表1 试验材料名称及亲本自交系编号T a b l
13、 e1 T h en a m e so f e a c hh y b r i do f s w e e tm a i z ea n dt h en u m b e ro fp a r e n t a l i n b r e d l i n e s杂交种母本父本吉T 1 30 H 4 0 0 20 H 4 0 7 9吉T 1 40 H 4 0 0 20 H 4 0 9 1吉T 1 50 H 4 0 0 20 H 4 1 1 8吉T 1 70 H 4 0 0 50 H 4 0 5 5吉T 1 90 H 4 0 0 50 H 4 0 9 1吉T 2 00 H 4 0 0 50 H 4 1 1 8吉T
14、 1 0 10 H 4 0 0 60 H 4 0 3 1吉T 1 0 20 H 4 0 0 60 H 4 0 5 5吉T 1 0 30 H 4 0 0 60 H 4 0 7 9吉T 1 0 40 H 4 0 0 60 H 4 0 9 1吉T 1 0 50 H 4 0 0 60 H 4 1 1 8吉T 1 1 60 H 4 0 0 90 H 4 0 3 1吉T 1 1 70 H 4 0 0 90 H 4 0 5 5吉T 1 1 80 H 4 0 0 90 H 4 0 7 9吉T 1 1 90 H 4 0 0 90 H 4 0 9 1吉T 1 2 00 H 4 0 0 90 H 4 1 1 8杂交
15、种母本父本吉T 2 1 10 H 4 0 1 50 H 4 0 3 1吉T 2 1 20 H 4 0 1 50 H 4 0 5 5吉T 2 1 30 H 4 0 1 50 H 4 0 9 1吉T 2 1 50 H 4 0 1 50 H 4 1 1 8吉T 2 1 60 H 4 0 1 90 H 4 0 3 1吉T 2 1 70 H 4 0 1 90 H 4 0 5 5吉T 2 1 90 H 4 0 1 90 H 4 0 9 1吉T 3 1 00 H 4 0 1 90 H 4 1 1 8吉T 3 1 10 H 4 0 2 10 H 4 0 3 1吉T 3 1 30 H 4 0 2 10 H 4
16、0 7 9吉T 3 1 40 H 4 0 2 10 H 4 0 9 1吉T 3 1 50 H 4 0 2 10 H 4 1 1 8吉T 3 4 10 H 4 0 2 40 H 4 0 3 1吉T 3 4 20 H 4 0 2 40 H 4 0 5 5吉T 3 4 40 H 4 0 2 40 H 4 0 9 1吉T 3 4 50 H 4 0 2 40 H 4 1 1 81.2 分子标记试验设计当幼苗长至34片叶时,采集1g嫩叶片,装入离心管内液氮浸泡,随即放入冷冻研磨仪内研磨,采用改良的C T A B法提取D NA,利用微量核酸蛋白浓度测定仪检测D NA浓度,并用1.5%的琼脂糖凝胶电泳验证D
17、NA显 色 条 带 是 否 清 晰,后 续 参 照G B/T 3 9 9 1 4-2 0 2 11 2标准进行聚丙烯酰胺凝胶电泳。1.3 田间试验设计2 0 2 1年5月1日在吉林农业大学教研基地种植杂交种,试验采用随机区组设计、双行区,设置3次重复,行长5m,行距6 5c m,株距2 8c m,田间管理与大田相同。甜玉米杂交种在花期进行人工套袋授粉,记录授粉日期。甜玉米籽粒样品分别取自人工套袋授粉后的1 5,1 8,2 1,2 4,2 7d,采收果穗上饱满、无病虫害的籽粒。将取样的鲜籽粒置于上海精宏实验设备有限公司生产的电热鼓风干燥箱(DHG-9 2 4 6 A)中,在5 5条件下恒温烘干至
18、恒重。取出冷却至室温后研磨成粉,过1 0 0目筛子,用于测定其叶酸、可溶性总糖和还原糖含量1 3-1 4。1.4 数据分析采用V i s u a lC+对电泳成像图片进行处理,得出数据,采用E x c e l 2 0 1 9软件与R语言对数据进行处理分析。2 结果及分析2.1 S S R标记结果通过对3 2份甜玉米杂交种的S S R分子标记,分析遗传距离,其中部分引物在3 2份甜玉米材料中扩增结果如图1所示,扩增产物条带清晰,标记明显。如图2所示,根据S S R分子标记结果,对3 2份甜玉米杂交种进行聚类分析。本试验选取遗传距离1 0.7为阈值时可将3 2份甜玉米杂交种划分为4类进行分析。类
19、群包 含6个 杂 交 种,分 别 为 吉T 1 1 7、吉T 1 1 8、吉T 3 1 0、吉T 3 1 3、吉T 3 1 4、吉T 3 1 5;类群05陈新叶 等:不同基因型甜玉米遗传差异及叶酸和糖分含量变化 种 子 第4 2卷 第6期 图2 3 2份甜玉米杂交种S S R分子标记聚类分析 F i g.2 S S Rm o l e c u l a rm a r k e r c l u s t e r i n ga n a l y s i so f 3 2s w e e tm a i z eh y b r i d s 图3 类群各甜玉米杂交种的可溶性总糖含量和采收期的变化 F i g.3 C
20、h a n g e s i nt o t a l s o l u b l es u g a r c o n t e n t a n dh a r v e s tp e r i o do f e a c hs w e e tm a i z eh y b r i d i ng r o u p包含5个杂交种,分别为吉T 1 0 1、吉T 1 1 6、吉T 2 1 1、吉T 2 1 5、吉T 1 3 1;类群包含1 0个杂交种,分别为吉T 1 3、吉T 1 5、吉T 1 7、吉T 2 0、吉T 1 0 2、吉T 1 2 0、吉T 2 1 7、吉T 3 4 1、吉T 3 4 4、吉T 3 4 5;类群包
21、含1 1个杂交种,分别为吉T 1 4、吉T 1 9、吉T 1 0 3、吉T 1 0 4、吉T 1 0 5、吉T 1 1 9、吉T 2 1 2、吉T 2 1 3、吉T 2 1 6、吉T 2 1 9、吉T 3 4 2。2.2 方差分析由表2可知,品种采收期对可溶性总糖含量、还原糖含量的影响存在显著差异,对叶酸含量影响差异不显著;品种对可溶性总糖含量、还原糖含量的影响存在极显著差异,而品种对叶酸含量影响不显著;不同采收期对可溶性总糖含量、还原糖含量存在极显著影响,不同采收期对叶酸含量存在显著影响;综上所述,需进一步对可溶性总糖、还原糖和叶酸的变化与其所划分类群的关系做进一步分析。表2 试验材料的营养
22、成分方差分析T a b l e2 A n a l y s i so fn u t r i e n t c o n t e n tv a r i a n c e f o re a c hs w e e tm a i z eh y b r i d变异来源可溶性总糖含量还原糖含量叶酸含量品种6.9 8 2*3.3 7 6*1.0 7 7采收期3.5 9 0*1 0.2 0 1*1.6 9 7*品种采收期1.6 9 5*1.7 2 4*0.4 6 0 注:“*”“*”分别表示0.0 5,0.0 1水平差异显著。2.3 可溶性总糖含量动态变化由图3可知,类群可溶性总糖含量呈单峰曲线变化,吉T 1 1 7
23、、吉T 1 1 8、吉T 3 1 3与吉T 3 1 4呈一直下降的趋势,吉T 1 1 7下降趋势缓慢,变化较小;吉T 1 1 8在授粉后1 5d可溶性总糖含量在类群中最高,但下降趋势缓慢,在授粉后2 7d在类群中含量最低,对收获时间变化敏感。吉T 3 1 0与吉T 3 1 5呈先升后降趋势,吉T 3 1 0在授粉后2 4d时可溶性总糖含量达到峰值,可溶性总糖含量略高于其他杂交种,综合在授15种子,2 0 2 3,4 2(6):4 9-5 6.h t t p:/z h z i.g z n y z y x y.c n S e e d V o l.4 2 N o.0 6 J u n.2 0 2 3
24、图4 类群各甜玉米杂交种的可溶性总糖含量和采收期的变化 F i g.4 C h a n g e s i nt o t a l s o l u b l es u g a r c o n t e n t a n dh a r v e s tp e r i o do f e a c hs w e e tm a i z eh y b r i d i ng r o u p 图5 类群各甜玉米杂交种的可溶性总糖含量和采收期的变化 F i g.5 C h a n g e s i nt o t a l s o l u b l es u g a rc o n t e n t a n dh a r v e s t
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