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咖啡遗传育种研究进展

中国科学:生命科学 2024年第10期54卷 1874-1884页

作者：王曦奥廖振阳闫林胡丽松中国热带农业科学院香料饮料研究所农业农村部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室热带作物生物育种全国重点实验室

咖啡被誉为“世界三大无酒精饮料”之一,是重要的经济作物.咖啡产业的发展经历全球化、速食化、精品化三个重要的阶段,品种的不断驯化改良是支撑其风靡全球的重要因素.本文以世界咖啡发展历程为主线,归纳总结不同发展阶段咖啡遗传育种... 详细信息

咖啡被誉为“世界三大无酒精饮料”之一,是重要的经济作物.咖啡产业的发展经历全球化、速食化、精品化三个重要的阶段,品种的不断驯化改良是支撑其风靡全球的重要因素.本文以世界咖啡发展历程为主线,归纳总结不同发展阶段咖啡遗传育种的特征,并结合当前精品咖啡品种改良存在的问题和世界咖啡产业的发展趋势,提出重点研究方向.

关键词：咖啡产业发展遗传育种

不同基因型可可发酵过程中挥发性香气成分变化规律研究

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热带作物学报 2024年第3期45卷 564-575页

作者：岳一轮秦晓威李付鹏钟壹鸣贺书珍白亭玉初众海南大学林学院海南海口570228 中国热带农业科学院香料饮料研究所/农业农村部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室/海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室海南万宁571533

挥发性香气成分组成是可可品质评价的重要指标之一,而发酵是影响可可挥发性香气成分的关键过程。为揭示不同基因型可可豆发酵过程中挥发性香气成分的变化规律及差异,本研究以ZYP11-9、STS16、ZYP6-11三种不同基因型可可作为试验材料,利... 详细信息

挥发性香气成分组成是可可品质评价的重要指标之一,而发酵是影响可可挥发性香气成分的关键过程。为揭示不同基因型可可豆发酵过程中挥发性香气成分的变化规律及差异,本研究以ZYP11-9、STS16、ZYP6-11三种不同基因型可可作为试验材料,利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC/MS)测定可可豆0~7 d发酵过程中的挥发性香气成分,并采用峰面积归一化法计算各成分的相对含量。结果表明:3种基因型可可豆发酵过程中共鉴定出32种挥发性香气成分,其中2,3-丁二醇、2-庚醇、2-戊醇、3-甲基-1-丁醇、苯乙醇、芳樟醇、乙酸、3-羟基-2-丁酮及2,3,5-三甲基吡嗪9种共有香气物质在不同基因型可可豆发酵过程中的相对含量变化存在显著差异;主成分分析表明,主要香气成分与发酵阶段香气特征之间存在一定相关性,其中2,3-丁二醇、乙酸、芳樟醇、3-羟基-2-丁酮与可可豆发酵阶段香气特征呈正相关,3-甲基-1-丁醇、丁内酯、苯乙酮等香气物质与发酵阶段香气特征呈负相关。因此,不同基因型可可发酵过程中的香气成分组成及含量变化存在差异,且主要香气成分与发酵阶段存在相关性,这为优质可可新品种选育及应用提供参考依据。

关键词：可可基因型发酵香气成分顶空固相微萃取

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断根胁迫下调控胡椒根系生长促进植株修复的生理机理

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南方农业学报 2024年

作者：祖超何倩郑维全李志刚王灿杨建峰中国热带农业科学院香料饮料研究所/海南省张福锁院士团队创新中心/海南省胡椒产业技术体系/农业农村部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室/海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室

【目的】探明胡椒在不同断根程度和修复时长下的根系自修复过程，为选择机械耕作方法提供理论依据。【方法】本研究以胡椒幼苗为研究对象，采用单因素随机区组试验设计，设置对照（不断根）、轻度、中度和重度断根四个处理，分别在断根... 详细信息

【目的】探明胡椒在不同断根程度和修复时长下的根系自修复过程，为选择机械耕作方法提供理论依据。【方法】本研究以胡椒幼苗为研究对象，采用单因素随机区组试验设计，设置对照（不断根）、轻度、中度和重度断根四个处理，分别在断根后第15、30和60 d测定幼苗根系内源激素含量、抗氧化物酶活性、形态和活力指标，叶片光合速率、植株生长量。【结果】断根处理相对于对照促进根系赤霉素（GA）和细胞分裂素（CTK）显著上调：生长修复三个时期，重度断根均促进GA增加，15 d时，轻、中度断根促进GA增加，30 d时，中度断根促进GA增加，15和30 d时，重度断根促进CTK增加。断根促进抗氧化物酶活性显著上调：断根15 d时，中、重度断根超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）都高于对照；断根30 d时，断根正调控POD抵御胁迫；断根60 d，三种处理POD活性都高于对照。断根促进根系形态生长量显著增加：修复30 d时中度断根增加根系直径，60 d时增加根系长度、表面积、直径和体积。与对照相比，修复30、60 d时，轻、中度断根显著促进叶片光合速率和植株鲜重增加，株高增长量轻度断根修复60 d时显著增加。【结论】在监测时间内，胡椒断根前期，根系内源激素促进根系生长，或正调控抗氧化物酶间接促进根系生长启动修复，后期，内源激素负调控抗氧化物酶，促进根系生长完成修复。轻、中度断根机械耕作方法对胡椒修复有超补偿效应，根系30 d完成修复，生物量增加，重度断根时效性较低，60 d时才完成修复。

关键词：胡椒断根内源激素抗氧化物酶根系形态

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42份海南咖啡种质资源品质性状鉴定分析

分子植物育种 2024年第3期22卷 871-880页

作者：何安乐黄丽芳胡丽松庞永青王晓阳伍宝朵董云萍闫林李学俊中国热带农业科学院香料饮料研究所农业部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室海南省院士工作站万宁571533 云南农业大学热带作物学院普洱665000

为解决中国优质咖啡资源缺少的问题,本研究以海南42份咖啡资源为试验材料,通过超声超离法、杜马斯定氮仪燃烧法和UPLC法测定11个品质性状的含量,并进行多样性、相关性、主成分和层次聚类分析。研究结果显示,11个品质性状的变异系数范围... 详细信息

为解决中国优质咖啡资源缺少的问题,本研究以海南42份咖啡资源为试验材料,通过超声超离法、杜马斯定氮仪燃烧法和UPLC法测定11个品质性状的含量,并进行多样性、相关性、主成分和层次聚类分析。研究结果显示,11个品质性状的变异系数范围为7.42%~29.63%,4-阿魏酰奎宁酸(29.63%)最大,蛋白质(7.42%)最小。遗传多样性指数范围为1.27~2.05,最高的是蛋白质和葫芦巴碱(2.05),最低的是异绿原酸B(1.27),遗传多样性丰富。42份资源间品质性状存在相关性,脂肪与咖啡因和异绿原酸A呈显著负相关(P资源品质存在差异,在选育种的时候需通过多种技术手段结合不同种质的优异性状,从而得到优异的咖啡种质资源。可优先选择综合排名靠前的咖啡种质作为选育和改良的基础材料。本研究对42份咖啡种质资源的11个品质性状进行鉴定评价,筛选特异的种质资源,为咖啡选育种提供试验材料,也为咖啡鉴定评价提供理论基础。

关键词：咖啡品质性状咖啡因绿原酸

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42份云南小粒种咖啡种质资源鉴定评价

分子植物育种 2024年

作者：陈中花黄丽芳安娜王曦奥庞永青伍宝朵胡丽松王晓阳闫林张凤英中国热带农业科学院香料饮料研究所/农业部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室/咖啡海南省工程研究中心/海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室/海南省院士工作站中国热带农业科学院云南研究院云南农业大学热带作物学院

对42份云南小粒种咖啡种质资源进行鉴定评价，测定小粒种咖啡的咖啡因、绿原酸、葫芦巴碱等品质性状；通过主成分、聚类分析等方法，筛选出优异咖啡种质，加强对咖啡种质资源的利用，为咖啡育种工作提供科学参考。结果显示：农艺性状变... 详细信息

对42份云南小粒种咖啡种质资源进行鉴定评价，测定小粒种咖啡的咖啡因、绿原酸、葫芦巴碱等品质性状；通过主成分、聚类分析等方法，筛选出优异咖啡种质，加强对咖啡种质资源的利用，为咖啡育种工作提供科学参考。结果显示：农艺性状变异系数范围2.50%～15.16%，其中百粒重最大；遗传多样性指数最高的是种子纵径(2.00)；品质性状变异系数范围5.35%～26.52%，其中4-阿魏酰奎宁酸最大，遗传多样性指数最高的是绿原酸(2.02)。表型相关性分析结果表明，种子纵径、侧径与百粒重、绿原酸呈极显著正相关；出米率与百粒重、绿原酸呈极显著正相关；脂肪与种子侧径、绿原酸呈极显著正相关；4-阿魏酰奎宁酸与种子侧径、百粒重、出米率呈极显著负相关。16个表型性状的主成分分析解释了前4个主成分，累计贡献率72.67%；综合得分前5份种质名称分别是xys137、xys119、xys115、xys105、xys116号。表型聚类分析将42份种质资源聚成4类，第Ⅰ类包括23份资源，第Ⅱ类有6份资源，第Ⅲ类群有5份资源，第Ⅳ类群有8份资源。42份咖啡种质资源多样性丰富，改良潜力大，第Ⅱ类6份种质资源风味物质含量丰富，第Ⅳ类8份种质资源产量性状最高，可结合主成分分析结果，选择综合得分较高的种质，作为咖啡育种和改良的亲本材料。

关键词：云南小粒种咖啡表型性状遗传多样性种质资源

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异源双根缓解咖啡连作障碍及其机制初探

热带作物学报 2024年第2期45卷 323-329页

作者：孙燕张昂赵青云董云萍龙宇宙林兴军中国热带农业科学院香料饮料研究所/海南省张福锁院士创新平台/农业农村部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室/海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室海南万宁571533 云南省闫林专家工作站云南保山678000

为明确异源双根是否能缓解咖啡连作障碍及其可能机制,本研究以大粒种咖啡1号(Caffealiberica,No.1)和中粒种咖啡热研1号(Caffea canephora, Reyan No. 1)靠接形成大粒种-中粒种异源双根咖啡,通过咖啡连作障碍园土壤培养幼苗,评价植株苗... 详细信息

为明确异源双根是否能缓解咖啡连作障碍及其可能机制,本研究以大粒种咖啡1号(Caffealiberica,No.1)和中粒种咖啡热研1号(Caffea canephora, Reyan No. 1)靠接形成大粒种-中粒种异源双根咖啡,通过咖啡连作障碍园土壤培养幼苗,评价植株苗木质量,明确异源双根对咖啡连作障碍的缓解作用。通过双根无分隔、尼龙网分隔、双盆分隔等不同分根方式试验,明确异源双根缓解咖啡连作障碍机制,并探讨双根间在缓解连作障碍上的差异及协同作用。结果表明:较连作障碍咖啡园非根际土,异源双根咖啡或同源双根咖啡经根际土培养后苗木质量指数、总的植株生物量均显著下降,连作逆境抑制咖啡生物量积累,使苗木质量变差;非根际土培养后,异源双根咖啡、同源双根咖啡的苗木质量指数和总的植株生物量差异均不显著;而根际土培养后,异源双根咖啡较同源双根咖啡的苗木质量指数、大粒种根系生物量、中粒种根系生物量及总的植株生物量均显著提高。因此,连作逆境虽抑制咖啡生长,但对同源双根咖啡影响更大,异源双根通过其大粒种根系缓解连作逆境咖啡生长障碍。为进一步明确异源双根尤其是大粒种根系缓解咖啡连作障碍的可能机制,以不同分根方式培养异源双根咖啡,发现较无分隔、双盆分隔处理,连作逆境下双根尼龙网分隔后植株苗木质量佳,并且尼龙网分隔后植株的中粒种根系长势最好,说明大粒种根系化感物质促进中粒种根系生长。双根无分隔、双盆分隔后植株的苗木质量差异不显著,无分隔较双盆分隔后植株的大粒种根系长势差,即双根系在能够彼此接触的自然生长状态下,中粒种根系抑制大粒种根系生长,但这种抑制作用与中粒种根际化感物质无关,尼龙网分隔、双盆分隔后大粒种根系长势差异不显著,说明大粒种根际有无中粒种根际化感物质,对大粒种根系生长均无影响。综上所述,异源双根通过其大粒种根系减少自身在连作逆境中的化感抑制,利用其根际化感物质促进中粒种根系生长,实现根壮苗壮,达到缓解咖啡连作障碍的目的。研究结论为异源双根靠接在大田的推广应用提供理论依据。

关键词：咖啡连作障碍异源双根分根培养苗木质量

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低温胁迫对小粒种咖啡幼苗光合及叶绿素荧光特性的影响

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分子植物育种 2024年第14期22卷 4706-4714页

作者：黄丽芳龙宇宙李金芹王曦奥董云萍秦晓威王晓阳孙燕王宪文闫林中国热带农业科学院香料饮料研究所农业农村部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室万宁571533 云南农业大学热带作物学院普洱665099 保山市质量技术监督综合检测中心保山678000

为探讨小粒种咖啡的耐寒机制,以1年生小粒种咖啡苗为试材,设置8℃、4℃、0℃、-2℃4个低温胁迫处理,研究不同温度对其植株、叶片光合参数和叶绿素荧光参数的影响。结果表明:随着温度的降低和处理时间的延长,小粒种咖啡植株寒害程度不断... 详细信息

为探讨小粒种咖啡的耐寒机制,以1年生小粒种咖啡苗为试材,设置8℃、4℃、0℃、-2℃4个低温胁迫处理,研究不同温度对其植株、叶片光合参数和叶绿素荧光参数的影响。结果表明:随着温度的降低和处理时间的延长,小粒种咖啡植株寒害程度不断加剧,叶片叶绿素含量、光合参数的Pn、Gs、Tr、WUE、Ls以及叶绿素荧光参数的ΦPSII、qP和ETR整体呈先升后降,Ci、Fo是上升趋势,Fv/Fm则逐渐降低。相关性分析表明,Chl、Pn、WUE、Ls、ETR、qP、qN等指标对咖啡抗寒起正向作用,Ci、Tr与其他指标呈负相关,起负作用。综上所述,低温胁迫抑制了小粒种咖啡苗期叶片光合作用及削弱叶绿素荧光特性,该研究结果为筛选咖啡优异抗寒种质提供参考,并为开展抗寒分子机理研究提供理论依据。

关键词：小粒种咖啡低温胁迫光合叶绿素荧光

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不同浓度微量元素处理对斑兰叶组培过程中挥发性物质及角鲨烯相关酶活性的影响

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热带作物学报 2024年第7期45卷 1455-1466页

作者：林群原闫露吉训志马兆成郑日如秦晓威胡丽松华中农业大学园艺林学学院湖北武汉430070 中国热带农业科学院香料饮料研究所海南万宁571533 海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室海南万宁571533 农业农村部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室海南万宁571533

为了研究不同浓度微量元素处理组培斑兰叶的挥发性物质及角鲨烯相关酶活性的变化,本研究以不同浓度锌(Zn)、镧(La)元素处理的组培斑兰叶为原料,采用GC-MS技术对其挥发性物质进行分析,并测定角鲨烯代谢关键酶活性。结果表明:不同浓度微... 详细信息

为了研究不同浓度微量元素处理组培斑兰叶的挥发性物质及角鲨烯相关酶活性的变化,本研究以不同浓度锌(Zn)、镧(La)元素处理的组培斑兰叶为原料,采用GC-MS技术对其挥发性物质进行分析,并测定角鲨烯代谢关键酶活性。结果表明:不同浓度微量元素处理的组培斑兰叶挥发性物质的数量、含量均存在差异,与未处理的组培斑兰叶相比,4 mg/LZn元素处理和1、2、4 mg/LLa元素处理的组培斑兰叶中的挥发性物质较多。Zn、La元素处理均使组培斑兰叶中的醇类物质含量增加、烯烃类物质含量减少;Zn、La元素处理均使组培斑兰叶中的角鲨烯含量明显减少,2 mg/LZn元素处理使组培斑兰叶中的β-谷甾醇、豆甾醇、棕榈酸乙酯、3-甲基-2-(5H)-呋喃酮、2,3-二氢-3,5二羟基-6-甲基-4(h)-吡喃-4-酮含量增加,角鲨烯和叶绿醇含量减少;8 mg/L La元素处理组培斑兰叶的叶绿醇含量最高。角鲨烯代谢相关酶活性在组培斑兰叶培养过程中有一定变化,羊毛甾醇合成酶(LSS)和鲨烯环氧酶(SE)在混合物(愈伤组织开始分化出芽)中活性较强,角鲨烯合成酶(SQS)在不定根中活性较强。不同浓度微量元素处理对角鲨烯相关酶活性有一定影响,不同浓度Zn元素处理的组培斑兰叶中角鲨烯含量与LSS、SE、SQS酶活性均呈正相关;La元素处理组培斑兰叶中角鲨烯含量与LSS、SQS酶活性呈负相关,与SE酶活性呈正相关。研究结果丰富了微量元素调控斑兰叶挥发性物质的相关理论研究,为挖掘提高斑兰叶香气品质的组培新技术提供理论依据。

关键词：斑兰叶锌元素镧元素挥发性物质酶活性

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蒌叶果实不同时期品质性状分析

分子植物育种 2024年第23期 7868-7878页

作者：范睿冯水应王珏孙也乔丁雅雯中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所中国热带农业科学院香料饮料研究所海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室海南省Sim Soonliang院士工作站云南农业大学热带作物学院

为探究不同时期蒌叶果实的品质性状，本研究以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个不同发育时期的蒌叶果实为材料，采用气相色谱质谱联用法(Gas chromatography-Mass spectrometry)与主成分分析法(PCA)相结合，检测出醇、酚、炔烃、酸、酮、烷烃、烯、酯... 详细信息

为探究不同时期蒌叶果实的品质性状，本研究以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个不同发育时期的蒌叶果实为材料，采用气相色谱质谱联用法(Gas chromatography-Mass spectrometry)与主成分分析法(PCA)相结合，检测出醇、酚、炔烃、酸、酮、烷烃、烯、酯共91种挥发性化合物的含量。结果表明，异丁香烯[(32.45±0.38)%]、β-石竹烯[(25.86±0.48)%]、丙烯酸正丁酯[(22.57±1.07)%]、α-芹子烯[(16.67±0.42)%]、顺式-2,3-环氧己醇[(15.88±0.00)%]、γ-古芸烯[(12.27±0.20)%]是4个时期中含量最多的物质，结合PCA发现β-石竹烯、异丁香烯、丙烯酸正丁酯、顺式-2,3-环氧己醇、α-芹子烯、γ-古芸烯对蒌叶果实的贡献率最大。在脂肪、蛋白质、精油分析中，发现Ⅲ期脂肪得率最多，为12.667%；Ⅰ期蛋白质含量最多，为13.655 g/100 g；Ⅱ期精油得率最多，为3.988%。综合上述分析，发现Ⅲ期果实品质最佳。本研究结果为蒌叶种质资源提供科学依据。

关键词：蒌叶精油香气成分脂肪蛋白质