兩種薏苡產(chǎn)量和藥食用品質的形成及其調控研究.pdf

1、薏苡（Coix lachryrma-jobi L.），是我國古老的藥糧兼用作物，屬于禾本科（Gramineae），玉米族（Tripasacea），薏苡屬（Coix），為一年生或多年生的C4草本植物。薏苡仁收載于中國藥典2000年版一部，具健脾滲濕，除痹止瀉，清熱排膿之功效，中醫(yī)用于治療水腫、小便不利、脾虛泄瀉、肺癰、腸癰、扁平疣。近年來中外學者陸續(xù)報道了薏苡抗腫瘤、免疫調節(jié)、降血糖、降壓、抗病毒等方面的藥理活性。此外，薏苡營養(yǎng)價值高并且

2、全面，享有“世界禾本科植物之王”的美譽。
　　 我國薏苡資源豐富，但生產(chǎn)上缺乏優(yōu)質薏苡新品種，現(xiàn)有品種普遍存在產(chǎn)量較低，植株過高易倒伏、熟期偏遲、抗病蟲性差等問題，很大程度上制約了薏苡生產(chǎn)的發(fā)展。本研究以中國醫(yī)學科學院協(xié)和醫(yī)學院藥用植物研究所經(jīng)神州一號航天搭載[（99）京證經(jīng)字66390號]的薏苡（Coix lachryrma-jobi L.）經(jīng)系統(tǒng)選育的2個品系--協(xié)和薏苡Ⅰ號、協(xié)和薏苡Ⅱ號為研究材料，比較二者的表型、生化和細

3、胞遺傳學差異，分析薏苡產(chǎn)量形成的主導因子，并通過不同養(yǎng)分、密度和播期對產(chǎn)量和品質進行調控，從而一方面選擇優(yōu)良的薏苡品系以利于日后推廣，另一方面為指導薏苡的遺傳育種提供有益信息。研究結果概括如下：
　　 1.表觀形態(tài)特征、同功酶及細胞遺傳學研究
　　 表觀形態(tài)上，2個薏苡品系差異主要表現(xiàn)為協(xié)和薏苡Ⅰ號的幼嫩葉片顏色、莖色以及柱頭顏色均為紫色，而協(xié)和薏苡Ⅱ號均為綠色。
　　 同功酶酶譜分析結果表明，2個薏苡品系的過氧

4、化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）酶譜基本相同，差異表現(xiàn)在，相對于協(xié)和薏苡Ⅱ號，協(xié)和薏苡Ⅰ號的POD同功酶譜帶數(shù)目較多，酶活性較強，說明2個品系存在一定的遺傳差異。
　　 細胞染色體核型分析結果表明，2個薏苡品系的核型公式均為2n=20=16m+4sm，染色體核型對稱性為1A型；二者在染色體形態(tài)上存在一定的差異：Ⅰ號和Ⅱ號薏苡的染色體絕對長度分別為3.01-5.36μm和2.25-7.99μm，染色體長度比分別為1.78

5、和3.55，說明二者在遺傳性狀上有一定的差異。
　　 2.藥用和食用品質研究
　　 對薏苡仁的藥典標定成分--甘油三油酸酯的含量分析以及不同養(yǎng)分、播期對其的影響研究表明，Ⅰ號（1.17％）和Ⅱ號（0.97％）薏苡仁甘油三油酸酯含量均高于《中華人民共和國藥典2010版（一部）》所要求的0.4％。磷肥、鉀肥配施可顯著提高Ⅰ號（70.0％）和Ⅱ號（78.2％）薏苡仁甘油三油酸酯含量。播期從4月27日推遲到5月17日薏苡仁甘油三

6、油酸酯含量增加（Ⅰ號27.2％；Ⅱ號22.8％）。
　　 薏苡仁的營養(yǎng)成分研究表明，Ⅰ號和Ⅱ號薏苡的蛋白質含量分別為16.7％和16.5％，脂肪為5.6％和6.6％。2種薏苡仁的谷氨酸（Glu）、亮氨酸（Leu）含量豐富（平均含量分別為39.1 mg/g、24.1 mg/g）；色氨酸（Trp）、賴氨酸（Lys）含量較低；但含硫氨基酸（Met+Cys）含量豐富。以氨基酸評分（AAS）為標準，2種薏苡仁的第一限制性氨基酸均為色氨酸（

7、Trp），第二限制性氨基酸為賴氨酸（Lys）。Ⅰ號和Ⅱ號薏苡仁的氨基酸與總氨基酸比值（EAA/TAA）分別為37.2％和37.6％、必需氨基酸與非必需氨基酸比值（EAA/NEAA.）分別為0.59和0.60、評價必需氨基酸指數(shù)（EAAI）分別為47.71和48.55。Ⅰ號薏苡仁的油酸、亞油酸和棕櫚酸含量分別為32.2、20.5和6.8 mg/g，均略高于Ⅱ號薏苡。
　　 3.產(chǎn)量構成因素分析與內源激素調節(jié)研究
　　 與現(xiàn)

8、有研究的薏苡品種相比，本研究中的協(xié)和薏苡Ⅰ號在產(chǎn)量上有很大幅度的提高。產(chǎn)量構成因素相關性分析和通徑分析表明，地上部生物產(chǎn)量、單株穗數(shù)、分蘗數(shù)是薏苡產(chǎn)量的重要構成因子。主成分分析表明，協(xié)和薏苡Ⅰ號單株穗數(shù)多、生物產(chǎn)量高、分蘗數(shù)多，且穗著粒數(shù)和百粒重適中，種質優(yōu)良；協(xié)和薏苡Ⅱ號單株穗數(shù)少、生物產(chǎn)量低、分蘗數(shù)少、穗著粒數(shù)少，百粒重適中。
　　 分蘗數(shù)是薏苡產(chǎn)量的重要構成因素，禾本科植物分蘗的發(fā)生與內源激素密切相關。對2個薏苡品系在分蘗

9、發(fā)生過程中的內源激素變化的研究結果表明，較高的生長素吲哚乙酸（IAA）含量對分蘗發(fā)生不利，而較高的細胞分裂素玉米素核苷（ZR）含量則有利于分蘗的發(fā)生，脫落酸（ABA）對薏苡分蘗的作用不大。IAA和ZR以互作的方式參與分蘗發(fā)生過程，在整個分蘗發(fā)生過程中，分蘗數(shù)較多的Ⅰ號薏苡的IAA/ZR比值始終低于Ⅱ號薏苡，并且在分蘗開始和結束的時段差異最為明顯，同時，Ⅰ號薏苡在此兩個階段分蘗的增長速度也顯著快于Ⅱ號薏苡。
　　 4.光合熒光特性

10、研究
　　 薏苡光合色素含量測定表明，苗期和生長期，Ⅰ號薏苡的葉綠素a含量低于Ⅱ號薏苡，但類胡蘿卜素含量高于Ⅱ號薏苡；Ⅰ號慧苡通過提高葉綠素b的含量來降低葉綠素a、b的比值，從而增加葉片對光能的捕獲；而在成熟期，Ⅰ號薏苡的葉綠素a含量顯著升高。
　　 薏苡的凈光合速率日變化呈單峰曲線，上午隨著光合有效輻射的增加，凈光合速率顯著升高，Ⅰ號薏苡升高的速度快于Ⅱ號薏苡；兩者均在12:00時達到最大值，其中，Ⅰ號薏苡凈光合速率達

11、到18.21μmol CO2 m-2s-1，Ⅱ號薏苡凈光合速率為18.9μmolCO2 m-2s-1；以后逐漸下降，日落時的凈光合速率低于清晨。
　　 光響應曲線研究結果表明，Ⅰ號薏苡的光補償點（LCP）較低（24.0μmol m-2s-1），光飽和點（LSP）較高（1197μmol m-2s-1），對光強的利用范圍比Ⅱ號薏苡（LCP為50.0μmol m-2s-1，LSP為931μmol m-2s-1）廣。
　　 葉綠

12、素熒光測定結果表明，Ⅰ號薏苡的F。、Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP均高于Ⅱ號薏苡，表明Ⅰ號薏苡植株葉片的PSⅡ反應中心的開放程度較高，具有較高的電子傳遞活性和光能轉換效率；而Ⅱ號薏苡的NPQ較高，表明其PSⅡ的潛在熱耗散能力較強，可有效地避免過剩光能對光合機構的損傷。
　　 5.抗氧化酶活性測定
　　 苗期，Ⅱ號薏苡的超氧化物歧化酶（SOD）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性均顯著高于Ⅰ號薏苡，過氧化物酶（POD）、過氧化氫

13、酶（CAT）、谷胱甘肽還原酶（GR）以及花青素和類黃酮均顯著低于Ⅰ號薏苡；生長期，Ⅱ號薏苡的SOD、POD、APX活性均顯著高于Ⅰ號薏苡，CAT以及花青素和類黃酮均顯著低于Ⅰ號薏苡；開花期，Ⅱ號薏苡的SOD、POD、APX活性均顯著高于Ⅰ號薏苡，GR以及花青素和類黃酮均顯著低于Ⅰ號薏苡。Ⅱ號薏苡對抗自由基主要通過抗氧化酶系的作用，Ⅰ號薏苡則具有花青素和類黃酮含量上的優(yōu)勢。
　　 6.養(yǎng)分、密度和播期對產(chǎn)量性能的調控研究
　

14、　 不同養(yǎng)分施用水平和組合下，薏苡產(chǎn)量及其構成因素的差異達顯著或極顯著水平。Ⅰ號薏苡N1P2K2處理的產(chǎn)量最高，達到284.4 kg/667㎡，比無養(yǎng)分處理產(chǎn)量增加136.8％，產(chǎn)值高達2491元/667㎡。通過模型估算Ⅰ號薏苡的經(jīng)濟最佳純氮、純磷和純鉀的施用量為6.64、5.38、6.63 kg/667㎡。Ⅰ號薏苡產(chǎn)量的增加主要通過提高粒數(shù)和結實率，故磷和鉀是提高其產(chǎn)量的重要養(yǎng)分，養(yǎng)分吸收結果分析表明可以適當降低氮肥的施用量來增加Ⅰ

15、號薏苡的磷、鉀吸收。
　　 不同種植密度主要通過影響薏苡分蘗數(shù)的多少對薏苡產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響，稀植2700株/667㎡（株行距60cm×80cm）的經(jīng)濟效益最高，達2132元/667㎡，且有利于減少病蟲的為害。
　　 播期推遲20天，Ⅰ號薏苡的產(chǎn)量降低8.2％，各產(chǎn)量構成因素中除了分蘗數(shù)減少外，其它各因素受播期影響不大；考慮播期提前人力、灌溉等消耗增加，而薏苡仁藥用成分甘油三油酸酯含量減少，建議在北京地區(qū)種植適宜播期為5月