为深入梳理我国花生品种登记和推广应用的现状与问题,以服务花生品种选育、登记和推广工作,本文对2017年我国实行非主要农作物品种登记制度以来,花生登记品种的数量、品质、抗性及推广应用情况进行了系统分析。结果表明,2017-2023年间,我国登记花生品种呈现出数量充足、以科研院所选育为主、主产区登记品种占优势、植物学类型以普通型和珍珠豆型品种为主、优质品种数量和占比不断增加等特点。在品种推广应用上,目前生产上主要推广的品种多为此前已审定并重新登记的品种,但新育成并登记的品种正加速推广,大面积种植品种的主要推广地区与育种单位所在省份高度重合。目前,品种登记与推广仍存在一些突出问题:一是适宜鲜食、制作花生酱等特殊加工用途的特色专用型品种登记数量较少,适宜机械化生产、抗土传病害、耐盐碱及耐寒的品种亦显不足;二是从品种登记管理的角度来看,目前部分登记申请材料不够规范,品种登记后的监管与跟踪评价不足;三是适应性广、跨省区推广的大品种仍较为稀缺。为此建议:一是加强重要性状的创新攻关,尤其是加速多抗、适宜机械化及耐盐碱、耐寒等专用品种的选育;二是在品种登记时,将白绢病、果腐病及特殊用途等生产上重要性状纳入品种登记描述体系;三是加强品种登记制度与品种保护制度的衔接,强化种业知识产权保护;四是加大优良品种推广力度,促进突破性的优良品种在全国大面积推广应用,以助力提高单产及增加效益。
超长链饱和脂肪摄入过量会影响健康,研究花生超长链脂肪酸的遗传基础,降低其含量,对提高花生品质具有重要意义。为挖掘花生超长链脂肪酸含量的关联位点,以390份花生自然群体种质资源为材料,对两年花生超长链脂肪酸中山俞酸和二十四烯酸含量进行统计分析;利用GAPIT3.0软件中的混合线性模型(mixed-model analysis, PCA+K模型)进行全基因组关联分析,共检测到18个与超长链脂肪酸含量相关位点。结合花生基因组信息,找到1个显著性关联位点(A02_ 98650666)后,利用eggNOG-Mappe进行候选基因预测和基因表达分析,在该处预测到6个候选基因:Ahy_A02g009062、Ahy_A02g009064、Ahy_A02g009065、Ahy_A02g009066、Ahy_A02g009067、Ahy_A02g009069。Ahy_A02g009064、Ahy_A02g009065编码的蛋白都属于AP2家族蛋白,在花生荚果的发育时期都有表达。
青枯雷尔氏菌通过Ⅲ型分泌系统向寄主细胞注射效应蛋白来抑制寄主的免疫反应或干扰寄主细胞的正常功能,从而引起病害发生。前期研究表明在本氏烟中超表达花生青枯菌效应蛋白RipTAL基因能够显著提高烟草抗青枯病水平。为进一步探究花生青枯菌效应蛋白RipTAL介导的花生与青枯菌的互作机制,本研究构建了受青枯菌诱导的花生根部组织均一化酵母文库,并利用酵母双杂交技术筛选到RipTAL候选寄主靶标蛋白,功能注释结果表明这些候选互作蛋白主要涉及翻译后修饰、翻译、核糖体结构和生物发生、氨基酸转运与代谢等;利用RNA-seq明确了这些基因在花生不同组织或器官中的表达模式、在抗、感青枯病花生品种中受青枯菌诱导表达情况及受不同外源激素诱导表达特征。选取候选互作蛋白NPR5和TIFY 10b进行酵母一对一验证,明确了二者与RipTAL的互作关系。
CRISPR/Cas9基因编辑系统的脱靶问题是研究者们一直以来的重点关注问题,采用愈伤特异性启动子驱动Cas9蛋白能够降低编辑株系成苗后的脱靶风险。为有效降低脱靶效应,本研究克隆了一个源自水稻的愈伤特异性启动子P OsCSPpro,研究了其在花生愈伤中的表达活性及碱基编辑效率。GUS组织化学染色结果表明,该启动子在花生愈伤中具有活性。选择AhALS2基因第190位氨基酸P190为靶点,以该启动子驱动胞嘧啶脱氨酶和nCas9蛋白,构建碱基编辑载体并转化花生,对该启动子的编辑效率进行检验。结果表明,P OsCSPpro 驱动的胞嘧啶碱基编辑器在花生中具有编辑活性,编辑效率为3.6%。
为明确氮肥减施对花生氮素积累和产量的影响及高产高效花生适宜的氮肥减施量,以期为减少农田污染、提高花生氮素利用效率、产量及经济效益提供理论依据,以青花6号为材料,设置5个纯N施氮量水平:82.5 kg·hm-2(为沈阳地区大田常规施氮量,T1)、70 kg·hm-2(N减施15%,T2)、62 kg·hm-2(N减施25%,T3)、54 kg·hm-2(N减施35%,T4)、以不施氮肥为对照(T0),研究氮肥减施对花生氮代谢相关酶活性、氮素积累与利用效率及产量的影响。结果表明,花生硝酸还原酶活性和谷氨酰胺合成酶活性在氮肥减施15%时最高,两年苗期分别为35.74 μg·g-1·h-1、13.75 μg·g-1·h-1(2019)和36.39 μg·g-1·h-1、15.06 μg·g-1·h-1(2020),继续减施氮肥则活性下降;氮肥减施15%时,花生植株的氮积累量、氮肥利用率、氮肥农学利用率均高于其他施氮处理,两年分别为1234.91 mg·plant-1、41.61%、3.66 kg·kg-1(2019)和1649.61 mg·plant-1、32.34%、6.26 kg·kg-1(2020),且随着氮肥减施量的增加呈下降趋势,氮肥偏生产力随氮肥减施量的增加逐渐上升;花生产量、单株饱果数、单株饱果重以及百果重在氮肥减施15%时最高,两年产量分别达4369.58 kg·hm-2、4851.34 kg·hm-2,继续减施氮肥产量及产量相关指标呈下降趋势。综合考虑花生氮素积累与利用效率及产量,本试验条件下花生氮肥减施15%,即施氮量在70 kg·hm-2时,适宜在生产上推广利用。
为了对花生种子发育过程中的转录因子调控网络进行全面解析,本研究首先对花生果针入土后3个不同发育时期(5 d、25 d、45 d)的种子与荚果进行表型数据测定。随后利用转录组测序进行基因表达量分析,共检测到71 044个基因,其中5198个为新鉴定的转录本。本研究分别于3个不同发育时期鉴定到5159(25vs5)、7714(45vs5)、1712(45vs25)个差异表达基因。差异基因参与的生物学代谢通路富集分析表明,果针入土后25 d的花生种子涉及的代谢通路最多,而果针入土后45 d的花生种子中代谢通路减少,油脂合成占主导地位。此外,基于差异基因谱共筛选出544个转录因子,并以此构建了转录调控网络,结果表明这些转录调控网络主要涉及植物激素信号转导、昼夜节律调控、MAPK信号途径等种子发育相关的重要途径。进一步的研究表明,18个转录因子在种子内特异高表达,且与种子油脂积累相关的转录因子家族ABI、NFYB与WRI的基因表达趋势与种子发育速率呈正相关性,并用qPCR进行验证。本研究基于3个不同发育时期的转录组测序数据构建了花生种子基因表达谱与转录因子互作网络,为探究花生种子发育的分子调控机制提供了参考。
为了准确了解花生野生种染色体核型特征,充分利用野生花生的蛋白质性状,促进优异种质资源的创新以及新品种选育,对26份花生野生种的染色体核型进行分析,证实其中20份野生种核型与其染色体组分类一致,6份不一致,表明部分野生种在分类或引种及繁殖过程中可能发生错误。在染色体核型准确鉴定的基础上,本研究又利用化学分析方法检测其籽仁蛋白质和氨基酸组分含量,并进行性状改良潜力分析、相关分析、逐步回归和聚类分析。结果显示,酪氨酸(Tyr)改良潜力最高,达到37.51%,不同野生种籽仁蛋白质含量的变异系数为11.87%,16种氨基酸组分变异系数范围是10.65%~18.59%,蛋白质含量与各种氨基酸组分均呈显著正相关,精氨酸(Arg)、蛋氨酸(Met)、丝氨酸(Ser)和赖氨酸(Lys)可以有效提高蛋白质含量,此外依据蛋白质和氨基酸组分含量把26份野生种分为3类。上述分析表明,野生花生在蛋白质和氨基酸组分等方面均具有较高的利用价值。
为提高抗青枯病种质资源的利用效率,本研究基于19个表型性状,在对149份抗青枯病种质多样性评价的基础上,构建了花生抗青枯病应用核心种质。通过聚类分析,将149份材料分为5个亚群,利用“多次聚类优先取样法+25%的取样比例+欧氏距离+最短距离法”构建了包含37份花生的核心种质,其均值差异百分率、方差差异百分率 、极差符合率和变异系数变化率分别为0%、52.63%、100%和125.77%。基于主成分分布图,核心种质在基础种质中分布均匀,显著降低了遗传冗余。这些结果表明,本研究构建的含37份材料的花生抗青枯病应用核心种质代表了基础种质的表型变异特征,其中包含大果、高油以及兼抗其它病害的优异种质,也包含综合性状优良、生产上大面积应用的推广品种中花6号和远杂9102等。
贵州花生种质资源遗传多样性与特点尚不明确。本研究针对2017至2022年第三次全国农作物种质资源普查收集到的108份贵州花生种质资源,系统地对11项农艺性状及9项品质性状遗传多样性、相关性、主成分及聚类开展分析。研究结果揭示,贵州花生种质资源表现出丰富的遗传多样性,其中折合单产(鲜重)变异系数最高(49.633%),脂肪最低(3.47%),天冬氨酸遗传多样性指数最高(H´2.08)。相关性分析表明,单株生产力与总分枝数、结果枝数及折合单产(鲜重)之间存在极显著的正相关关系。主成分分析显示,蛋白含量、分枝特性、籽仁品质、总体品质及产量共同构成了供试种质73.10%的性状信息。基于综合F值评估,筛选出了F值≥1的13份材料,可以作为潜在重要种质资源利用。聚类分析将108份花生种质分为三个类群,各类群特征鲜明,其中类群Ⅱ在综合表现上尤为突出,可被视为花生育种中优质亲本候选材料,具有较高的应用前景。本研究揭示了贵州本地108份花生种质农艺性状与品质性状的遗传多样性及相关性,筛选到12份特异种质资源,其中包括牛场本地红花生,可为花生的遗传育种亲本选择及优异基因深度挖掘提供材料。
挖掘花生抗除草剂候选基因,研究草甘膦除草剂的靶标,即5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)基因AhEPSPS,采用RT-PCR技术从花生cDNA中克隆到AhEPSPS1和AhEPSPS2的CDS全长序列,分析其时空表达模式及亚细胞定位特征,旨在为深入解析AhEPSPS基因的生物功能尤其在草甘膦抗性中的作用奠定基础。经生物信息学预测、亚细胞定位和实时荧光定量检测,结果表明AhEPSPS1和AhEPSPS2基因全长均为1581 bp,编码526个氨基酸,分子质量为55.9 kDa,等电点大小为6.80。系统进化树分析表明AhEPSPS1和AhEPSPS2与GmEPSPS蛋白的亲缘关系最近。烟草表皮细胞瞬时表达亚细胞定位结果证实,AhEPSPS1和AhEPSPS2基因的表达产物定位于叶绿体。荧光定量PCR分析结果表明,AhEPSPS1和AhEPSPS2在根、茎、叶中均有表达;1%草甘膦处理的花生叶片中,两基因的表达水平呈先下降而后升高的变化趋势,说明AhEPSPS1和AhEPSPS2对草甘膦药害能产生转录水平的动态响应。
为明确单垄小双行交错布种下氮肥的最佳减施量,以花生品种青花6号为材料,设置4种不同氮肥梯度处理:CK(施纯氮82.5 kg·hm-2,常规施氮)、T1(纯氮70 kg·hm-2,氮减施15%)、T2(纯氮62 kg·hm-2,氮减施25%)、T3(纯氮54 kg·hm-2,氮减施35%),在此种植模式下研究氮肥减施对花生光合特性和产量的影响。2年试验研究结果表明,随着氮肥减施程度的增加,花生叶面积、主茎高和干物质积累呈先增加后减小的趋势,T2、T3处理比T1处理显著降低;花生叶片叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度随着氮肥减施也呈先增加后减小的趋势,T1处理最大;叶片胞间CO2浓度随氮肥减施呈先下降后上升的趋势,T1处理最低。单株饱果数、单株饱果重、百果重和百仁重随氮肥施用量的减少呈先上升后降低的趋势,产量在T1处理最大,2年分别为4369.58 kg·hm-2和4851.34 kg·hm-2,比CK、T2、T3处理分别高2.19%、3.28%、4.17%(2019)和2.07%、2.17%、6.61%(2020),但各处理与CK相比差异均不显著,而T3显著低于T1(2019)。综上,适量减施氮肥(施纯氮62~70 kg·hm-2)在不影响产量的前提下可优化花生生长形态,增加叶绿素含量,提高光合作用能力,促进各器官干物质的积累可在当地花生大田生产中推广。
我国南方土壤因多雨和过量施肥造成酸化低钙,严重影响花生产量。为探明钙和ARC生物菌剂对花生植株氮、钙养分及产量的影响,以湖南主栽大花生品种湘花522为材料,设置2个氢氧化钙水平0 kg/hm2(Ca0)、750 kg/hm2(Ca50),3个ARC菌剂水平0 kg/hm2(A0)、30 kg/hm2(A2)、60 kg/hm2(A4),共6个处理组合进行盆栽试验,以Ca0A0为对照,在花生主要生育时期测定植株各器官氮、钙元素含量,分析养分积累分配及产量性状。结果表明:Ca0A2在各时期氮、钙积累量总体高于对照,Ca0A4仅在花针期的叶、茎、根氮积累量高于对照。施钙及与ARC配施总体能增加花生器官氮积累量、钙含量与钙积累量,且各处理根部氮积累量在花针期、结荚期、饱果成熟期较对照平均显著增加32.53%~44.71%;叶、根、果的钙积累量在饱果成熟期较对照平均显著增长达25.54%~52.27%,在生育后期根氮积累量、果钙积累量,均表现为Ca50A4>Ca50A2>Ca50A0。单施ARC菌剂能增加各时期根氮素分配率,其中苗期Ca0A2、Ca0A4及结荚期Ca0A4达显著水平;结荚期根钙素分配率以Ca0A4、Ca50A2、Ca50A4较对照显著增加;饱果成熟期荚果钙素分配率以Ca0A4较对照显著增加。施钙与ARC菌剂均可不同程度提高花生荚果产量,且二者配施增产效果优于单施,以Ca50A4处理产量最高,较对照显著增产12.29%。综上,钙肥和ARC菌剂及其配施对花生植株氮、钙养分积累分配及产量有较好的促进作用,以钙肥750 kg/hm2配施ARC菌剂60 kg/hm2增产效应最好,可作为花生绿色高产高效栽培的重要措施。
花生白绢病是由齐整小核菌(Sclerotium rolfsii Sacc.)侵染引起的一种危害严重的花生土传病害。为高效利用木霉菌资源,防治花生白绢病,本研究通过平板对峙培养、离体叶片防效实验和盆栽试验,筛选到2株对花生白绢病菌有较强拮抗能力的木霉菌株,分别为哈茨木霉X51和棘孢木霉X125,对花生白绢病的防效分别为63.04%和91.30%。进一步研究显示,两株木霉菌均能产生抑菌的非挥发性代谢产物,抑制花生白绢病菌菌丝的生长,并对花生植株的生长具有促进作用,有重要的开发应用潜力。
为实现小麦、花生双高产,探究固定施氮量下,氮肥前移至前茬作物小麦上对花生光合特性及产量的影响,以小麦品种济麦22和花生品种花育22为材料,在大田条件下,设置5个处理,分别为:T1(氮肥前移量为0)、T2(15%前移至小麦拔节期进行追肥)、T3(30%前移量)、T4(45%前移量)、T5(60%前移量)。结果表明适宜比例氮肥前移有助于提高花生的根系活力及光合特性,使植株生长健壮,其中以T3增加最为显著,结荚期根系活力、SPAD值和叶面积指数较T1分别增加27.17%、6.32%、14.28%, 净光合速率、气孔导度和蒸腾速率较T1分别增加6.61%、10.34%、8.05%,细胞间CO2浓度降低4.19%,干物质积累以及单株饱果数、百果重、百仁重均显著增加,因而荚果产量大幅提高,较T1提高27.38%。但前移比例过高会使花生生育后期脱肥,导致植株发育不良进而造成减产,如T5荚果产量较T1减少了18.54%。此外,不同比例氮肥前移均能够使小麦增产,其中T2、T3、T4、T5小麦产量较T1分别增加8.94%、12.50%、12.74%、12.86%,但各处理间差异不显著。因此,适当比例的氮肥前移可以增加花生荚果产量,其中氮肥前移30%能够实现花生较好的光合特性并获得小麦、花生双高产。
花生是我国重要的油料和经济作物,近年来白绢病成为危害花生产量和质量的重要病害之一,严重威胁花生生产。生物防治是防控植物病害的有效手段,符合花生产业可持续、绿色发展的理念。为探索对花生白绢病菌高致病力菌株(ZY2)具有抑制作用的生防菌,本研究从花生根和茎分离的细菌中筛选得到10株对ZY2具有显著抑制效果的菌株,平板对峙试验表明其抑制率为66%~81%;盆栽实验发现ZS5-1菌株对ZY2的防治效果最高,达60.72%;田间试验结果显示ZS5-1对ZY2的防治效果达到33.73%。通过形态学观察、生理生化测定和分子鉴定,明确ZS5-1为贝莱斯芽孢杆菌。显微观察发现ZS5-1能导致ZY2菌丝变短、扭曲缠结、顶端膨大和原生质消解。培养基测试发现ZS5-1能产生蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、纤维素酶和木聚糖酶,不产生几丁质酶。本研究筛选获得一株对白绢病菌高致病力菌株具有良好生防潜力的贝莱斯芽孢杆菌ZS5-1,为防控花生白绢病提供良好的生防资源。
为改善土壤质量,提高土地生产力,探究不同花生轮作模式对耕层土壤有机碳组分、碳矿化和碳固持的影响,基于水田和旱地两种起始田块,以冬闲田-春花生为对照,设置小麦-花生和油菜-花生两种轮作模式,通过湖北省黄冈市4年定位试验探究不同花生轮作模式对0~20 cm和20~40 cm土层土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、累积矿化碳(AMC)、有机碳固持量和固持速率(CSR)等的影响。研究发现,两种起始田下,各种植模式0~20 cm土层TOC、DOC、MBC、矿化速率及AMC均高于20~40 cm土层;水田起始下,油菜-花生轮作模式土壤TOC含量显著高于小麦-花生轮作模式,其中20~40 cm土层下土壤TOC含量较小麦-花生轮作模式相应土层下提高36.34%;冬闲田-春花生种植模式在旱地起始中土壤MBC含量较油菜-花生轮作模式平均提高了60.57%;两种起始田下,油菜-花生轮作均表现出较高的碳矿化,其中,水田起始下,AMC较小麦-花生和冬闲田-春花生分别显著提高11.86%和6.85%;水田和旱地起始下,油菜-花生轮作模式下CSR较小麦-花生轮作模式分别显著提高137.66%和58.51%;多因素分析显示,土层深度及种植模式对土壤TOC、DOC、MBC及AMC均有极显著影响,土壤有机碳固持速率受起始田块及种植模式影响显著。油菜-花生轮作具有更高的有机碳固持速率和DOC、AMC等活性碳组分含量,更有利于促进土壤有机碳固持,改善土壤质量。
为提高福建省花生产量和经济效益,研究ARC(aflatoxin rhizobia couple)微生物菌剂与不同氮肥用量组合在花生种植中的应用效果,以高蛋白红皮花生新品种泉红花1号为对象,采用田间小区试验,通过设置系列减氮处理配施ARC微生物菌剂,比较不同处理对花生农艺性状、品质及产量的影响。结果表明,ARC微生物菌剂促进花生早结瘤、多结瘤,促进花生生长。不同处理组间花生农艺性状差异较大,单株总分枝数和单株结果枝数以处理T3(施用ARC微生物菌剂,减30%氮肥)最多;单株总果数和饱果数以处理T0(施用ARC微生物菌剂,底肥不减氮)最多;百果重以处理T4(施用ARC微生物菌剂,减40%氮肥)最重;施用ARC微生物菌剂各处理饱果率均高于对照。蛋白质含量以处理T1最高,达32.59%。综合分析,各处理以减30%氮肥和40%氮肥,配施ARC微生物菌剂处理效果较好,种植经济效益较优,与对照相比,荚果产量显著增加,分别增产了17.53%和16.33%。因此,减氮肥、施用ARC微生物菌剂,是提高福建省花生产量和经济的有效措施。
研究花生苗期抗逆性鉴定的评价指标,拟揭示花生幼苗适应低温、干旱及复合胁迫的生理机制,以耐性品种农花5号(NH5)、花育22号(HY22)和敏感品种农花16号(NH16)、花育20号(HY20)为试材,采用人工气候室模拟试验,分析了低温、干旱及复合胁迫对花生幼苗生长及生理特性的影响。结果表明:胁迫条件下,各品种的株高、叶面积、地上部和地下部鲜重、地上部和地下部干重均显著下降,花生幼苗生长受抑制程度整体表现为复合胁迫>单一胁迫,其中低温是抑制花生幼苗生长的直接主导因素,尤其对植株地上部生长影响较大,而干旱则主要通过加速水分散失、降低根系活力来影响花生幼苗生长;花生幼苗体内的丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O2 -)和过氧化氢(H2O2)含量呈持续增加趋势,增加幅度整体上表现为复合胁迫>单一胁迫,其中MDA和O2 -含量受干旱影响高于其它胁迫过氧化氢含量受低温影响高于其它胁迫;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈先上升后下降趋势,上升期持续时间表现为耐性品种>敏感品种,上升幅度表现为单一胁迫>复合胁迫,其中CAT酶活性受低温影响高于其它胁迫,SOD活性受干旱影响高于其它胁迫,POD活性受复合胁迫影响高于其它胁迫;主成分分析结果发现,MDA、O2 -和H2O2含量与花生幼苗生长指标呈显著负相关,CAT活性与花生幼苗生长指标呈显著正相关,可以作为花生苗期抗逆性鉴定的评价指标。
为明确油菜/小麦-花生轮作效应,针对黄淮区长期小麦-玉米轮作模式造成的土壤质量下降和花生连作障碍问题,采用田间长期定位试验研究了不同的油菜/小麦—花生轮作种植模式对油菜、花生的产量、病害发生情况以及对土壤质量的影响。结果表明,经过7年轮作后,油菜/小麦轮作处理可显著降低油菜菌核病发病率和发病指数,降低幅度分别为61.2%~76.5%和69.4%~81.6%。与小麦-花生轮作处理(W-P)相比,油菜-花生轮作处理(R-P)的花生果腐病发病率显著降低了46.47%~57.82%,病情指数降低了48.98%~70.48%,油菜/小麦年际间轮作处理的花生果腐病发病率和病情指数均处于R-P处理和W-P处理之间。油菜菌核病和花生果腐病均有随着轮作年份的推移逐渐减轻的趋势。油菜/小麦-花生轮作处理的油菜产量均显著高于R-P处理,增产幅度为0.93%~15.79%,这种差异主要是来源于单株角果数显著提高。与小麦茬后作花生相比,油菜茬后作花生产量增产效果显著,且随着轮作年份的推移,花生的增产幅度呈现出逐渐增加的趋势。不同轮作模式处理均能显著提高土壤有机质和有效氮、磷、钾含量,提高幅度分别为22.08%~47.05%、45.5%~88.1%、91.2%~224.0%和8.8%~35.5%,其中R-P处理对提高有效磷含量更有促进作用,提高幅度为224.0%。因此,在黄淮区域推行油菜/小麦-花生轮作种植模式,有利于提高油菜和花生产量,防控油菜菌核病和花生果腐病,提升耕地质量。
筛选适宜东北地区种植的高产高效结瘤花生种质并探究其生理特性,对提高花生固氮效率、实现节本增效,推动东北地区花生产业绿色发展具有重要意义。本研究通过两年田间试验,以根瘤数量和产量为筛选指标,将适宜东北地区种植的120份花生种质资源进行分类,测定了花生根瘤特性、根瘤结构、干物质积累与分配、氮素积累与分配及氮效率,分析了不同产量结瘤特性花生种质间的生理特性差异。综合两年田间筛选结果,可将120份花生种质筛选为高产高效结瘤型(HYHN)、高产低效结瘤型(HYLN)、低产高效结瘤型(LYHN)和低产低效结瘤型(LYLN)四种不同类型,同时筛选出农花12(HYHN)、双英8(HYLN)、唐油4(LYHN)、锦花28(LYLN)四个具有代表性的花生品种。高产高效结瘤花生品种农花12在不施氮肥处理下根瘤数量、根瘤鲜重、根瘤酰脲含量和豆血红蛋白含量显著高于其它三个品种,根瘤固氮区面积增大,具有更强的固氮能力。农花12提高了干物质和氮素向荚果和根系的分配率,提高其氮效率,有利于产量的形成。本研究筛选出的适宜东北种植的高产高效结瘤型花生种质,有较强的氮素吸收和同化能力,因而具有明显的固氮优势和产量潜力。
为探究花生花期极端品种开花成针结荚习性差异及其与产量相关性,选择4个花生品种(花期冗余类型的DL123和安化红皮小籽、花期集中类型的花育9130和天府22),研究花期、开花动态、成针、结荚性能及与产量关系。结果表明:花期冗余类型品种的始花期、开花期、盛花期、全花期均极显著早于集中类型品种,而终花期极显著晚于后者。冗余类型品种的总花期时长平均85.5 d、低效花期时长平均82.2 d、低效花期率平均96.06%,均极显著大于集中类型品种。花期冗余类型品种的平均单株高位花数96.90朵、高位花率66.06%、高位针数50.72个、高位针率59.49%,极显著高于集中类型平均值的37.09朵、27.87%、29.28个、40.45%,单株高位果数、高位果率则极显著低于集中类型品种。冗余类型的平均高位花成针率52.31%、总花成果率21.06%、高位花成果率2.95%、总针成果率36.71%、高位针成果率5.69%、有效花率14.14%、有效针率24.87%,均极显著低于集中类型。单株总果数与终花期、总花期时长、低效花期时长均为显著负相关,与高位花率、高位针数、高位针率也呈一定程度负相关。单株产量与终花期、总花期时长、低效花期时长、高位花数均显著负相关,与全花期则为显著正相关。综上,花期冗余类型品种花、针、果三类库时空冗余的弊端严重影响结荚性能和单株产量;而花期集中、单株花数适中、开花成针位置低的品种冗余生长少,具有更优的成库性能,可为后续改良花生开花成针结荚性能、培育花期集中的高产高效良种提供理论支撑。
花生开花下针期遭遇干旱严重影响花生产量和品质。为准确反映不同基因型花生的综合抗旱性,选用27个花生材料,采取旱棚、盆栽和营养液水培三种处理条件(环境)对其开花下针期的光合特性、SPAD值、WUE、百果重、百仁重、单株荚果数、出仁率等指标进行测定分析,利用隶属函数法、主成分分析、相关性分析和系统聚类分析等对其抗旱性进行评价。结果表明,处理后主茎倒三叶Pn值降幅为1.0%~92.6%、Gs值降幅为0.9%~67.9%、Ci值降幅为1%~42.8%、Tr值降幅为0.5%~82.7%,SPAD值降幅为1.3%~14.7%,WUE降幅为0.4%~80.1%,百果重降幅为2.3%~19.3%、百仁重降幅为3.5%~36.8%、出仁率降幅为0.9%~20.1%、单株产量降幅为6.4%~63.1%、单株荚果数的降幅为5.4%~60.6%、饱果数的降幅为4.0%~78.6%、千克果数增幅为1.4%~12.1%。供试材料的综合抗旱系数(CDC)和综合加权隶属函数值(D)整体趋势一致,其中冀农花3号的D值最大,抗旱性最强;主成分分析通过4个因子保留了原始变量中的88.96%的信息;系统聚类将27个不同基因型花生材料按照抗旱型强弱分为抗旱型、中间型和敏旱型3大类。结论认为D值可准确反映不同基因型花生的综合抗旱性。
通过对酶水解前处理和高效液相色谱参数条件的优化,建立了酶水解-高效液相色谱荧光法检测花生色氨酸含量的方法。花生样品经灰色链霉菌蛋白酶水解,然后将水解液用纯水稀释,采用梯度洗脱程序在C18(4.6 mm×150 mm, 3 μm)色谱柱分离,以0.2%乙酸水溶液-甲醇为流动相,高效液相色谱荧光法对色氨酸进行定量分析。结果表明,色氨酸在0.5~25 mg/g浓度范围内回归方程为Y=826.2178X+109.5198,线性关系良好(R 2为0.9998),方法检出限为0.14 mg/g,定量限为0.46 mg/g,加标回收率为94.8%~104.3%,相对标准偏差小于3.4%。该方法的水解条件温和、时间短、成本低,能够满足花生等油料产品中色氨酸的定量分析。
选择国内外100份花生籽仁单粒样品,在两台不同的近红外设备上分别采集光谱数据,利用高效液相色谱法(HPLC)测得籽仁蔗糖含量化学值,并运用偏最小二乘法(PLS)分别在两台近红外仪上各构建1套单粒花生籽仁蔗糖含量近红外分析模型。经参数优化,Matrix-I和MPA最佳模型决定系数(Rcal 2)分别为0.9637、0.9379,交叉验证均方根误差(RMSECV)为0.2840%、0.4330%。另选择40份花生材料对模型进行外部验证,结果显示,Matrix-I和MPA模型预测决定系数(RP 2)分别为0.9842、0.9458,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.1485%、0.5094%,均达到优异的近红外模型标准。本研究基于同一套花生样品的蔗糖含量测定数据,分别构建了适用于不同近红外设备的预测模型,相关模型将与团队既有模型共同服务于专用型花生种质创新与品种选育。
为探索红外干燥技术在花生荚果中的应用,以新鲜花生荚果为研究对象,调查花生荚果在不同红外温度下的干燥特性及水分迁移特性。花生荚果在红外干燥过程中呈缓慢降速干燥,当设置不同红外温度(30、40、50、60、70℃)时,到达安全含水率所需时间分别为25、19、14、11、7 h;期间含水率下降,花生仁硬度增加,花生壳硬度呈升高-降低-升高的趋势。另外,红外加热温度对花生仁粗脂肪、L*值和a*值影响显著(P<0.05)。低场核磁共振(LF-NMR)结果表明在花生荚果干燥过程中T2弛豫峰整体向左迁移,散失水分以自由水为主,弱结合水次之;且温度越高越有利于水分迁移速率的提高。通过扫描电镜(SEM)同步观测微观结构,发现在干燥过程中花生表面孔径发生收缩,孔隙率增大,促使水分迁移受阻。Logarithmic模型可较好地描述和预测花生荚果红外干燥过程水分与干燥时间的关系(R2= 0.9977),有效水分扩散系数Deff为9.10×10-11~3.12×10-10 m2/s,该系数随红外温度的升高而增加。花生荚果干燥平均活化能Ea为25.91 kJ/mol。本试验为花生荚果红外干燥工艺的发展提供了理论参考依据。