园艺31002班 03号
长江大学
毕业论文开题报告
题 目 名 称 不同花型甜荞的传粉结实规律研究 题 目 类 别 毕 业 论 文 学 院（系） 园 艺 园 林 学 院 专 业 班 级 园艺31002班 学 生 姓 名 程 志 刚 指 导 教 师 刘 志 雄 开题报告日期 2013年11月 9日
开题报告
不同花型甜荞的传粉结实规律研究
学 生：程志刚，长江大学园艺园林学院 指导教师：刘志雄，长江大学园艺园林学院
1题目来源
苦荞与甜荞花同源异型B类基因的表达模式和功能比较、国家自然科学基金（31101202），公益性行业(农业)科研专项子课题:甜荞多基因型种群育种理论与技术研究(201303008)
2研究的目的和意义
甜荞(Fagopyrum esculentumMoench)属蓼科(Polygonaceae)荞麦属(FagopyrumGaerth),古作荍,又名乔麦、乌麦、花麦、三角麦、荞子,英文名Common buckwheat[1-2],为非禾本科谷物。我国是荞麦的原产地，有着极其丰富的品种资源，栽培历史悠久，分布地域辽阔，全国各省地都有种植。
荞麦的蛋白质、脂肪、维生素、微量元素含量高于大米、小麦和玉米等大宗粮食。荞麦含有丰富的膳食纤维，含量是一般精制大米的10倍。荞麦含有的铁、锰、锌等微量元素也比一般谷物丰富。在谷物中，唯有荞麦含有丰富的生物类黄酮、含有丰富的维生素E、烟酸和芦丁，生物类黄酮是天然的抗氧化剂具有抗菌、消炎、止咳、平喘、祛痰与降血糖的作用。芦丁有降低血脂、软化血管、保护视力与预防脑血管疾病的作用。荞麦还富含镁与铬，临床观察发现一些糖尿病患者食用荞麦后，血糖与尿糖均有不同程度的下降[3-6]。伴随生活水平的改善和心血管疾病、糖尿病等发病率的提高，人们对食品营养结构需求的进一步理性化，荞麦的营养保健价值日益受到重视。近年来荞麦及其系列产品在国际和国内市场上需求很大，特别是在欧、美、日等发达国家，荞麦系列产品市场行情看好。目前，已开发的荞麦系列保健产品有:荞麦保健醋、保健酒、方便面油炸饼、即食凉面、营养速冲面等，挂面已开始出口。
甜荞有长花柱短雄蕊（pin）型和短花柱长雄蕊(thrum)型两种花。是一种特殊的异花授粉作物，其自然结实率低下，弄清甜荞不同花型的传粉结实规律，对提高甜荞的产量和杂交育种都有重要的理论意义和应用价值。
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不同花型甜荞的传粉结实规律研究 3阅读的主要文献及参考资料
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开题报告
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4 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向
4.1甜荞的育种技术
1大粒甜荞品种的选育；创制大粒甜荞品种主要是以甜荞的千粒重为主要研究对
象。20 世纪 60 年代前，多数甜荞品种的千粒重在 20～22 g 之间。利用甜荞千粒重这一农艺性状选育新品种[7-11]。2 四倍体甜荞品种的选育。3 变异株系甜荞品种的选育；利用植物的生长习性作为主要选择目标，从中发现自然变异的株系，如有限型生长、抗倒伏、叶片狭窄等。4 早熟、矮化甜荞品种的选育；在世界范围内，荞麦种植区域多数为地理条件差的区域。选择早熟甜荞品种都是以填闲种植、救灾和干旱地区的种植以及提高复种指数为目的。较其他作物而言，甜荞的生育期相对较短。不过，进一步选择早熟甜荞品种，使其生育期缩短到 60 d 左右，更加适合甜荞种植区的种植结构调整和作物轮作，并普遍受到甜荞育种工作者的重视。矮化甜荞可以有效解决荞麦的倒伏问题，达到稳产的目的[12-16]。5 种间杂交技术的应用；最早利用普通荞麦（Fagopyrum esculentum moench）和金 荞 麦 （Fagopyrum cymosum） 在 四 倍 体（2n=4x=32） 水平上实现杂交是 1990 年和 1993年分别由 Ujlhara 和 Hirose 先
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不同花型甜荞的传粉结实规律研究 后完成的。通过胚珠培养和杂交后代与普通荞麦的进一步回交获得可育的胚珠，然而其生长出的植株表现不育。甜荞和苦荞之间在二倍体水平上成功实现杂交是由美国康奈尔大学 的 Cyrus Samimy 和Thomas Bjorkman 于 1996 年共同完成的，在温室条件下种植，同样存在植株表现不育的现象[21]。1995 年，加拿大 Campebll 博士首次成功地进行了荞麦的种间杂交，而且后代表现可育。他利用普通荞麦和野生荞（Fagopyrumhomotropicum）在二倍体（2n=2x=16）水平上实现杂交，然后将杂交后代与普通荞麦多次回交，以此将理想的野生荞麦性状转育到普通荞麦中去[17-23]。6 自交结实甜荞品种的选育；自从 Campbell 博士成功进行了普通荞麦和野生荞麦的杂交后，甜荞科研人员把育种的方向和目标选定在自交结实甜荞品种的创制工作中。野生荞麦类似苦荞的自花授粉特点，在开花前已经实现授粉结实，理论上这一性状成功转育将会改变普通荞麦对传粉媒介的依赖，将大幅度提高甜荞的产量。7 基因工程在甜荞育种中的应用；DNA 技术的发展促进了甜荞科学研究的深入，利用 RAPD技术分析甜荞栽培种和群体均发现了荞麦的遗传变异和多样性，利用花药进行单倍体荞麦创制研究受到广泛关注，荞麦的基因图谱已经完成[24]。随着对甜荞细胞学、遗传学的深入研究，基因工程将在未来育种中发挥重要的作用。
4.2我国甜荞育种工作的现状
我国荞麦的种质资源十分丰富,但荞麦科研起步较晚,育种技术也相对落后。20世纪80年代以前,我国种植的荞麦品种全部是农家品种,荞麦的产量低而不稳,品种混杂退化严重,影响了我国荞麦在国际市场的竞争力。荞麦育种以高产、稳产、优质、抗逆性强、适应性广为主要目标。目前，我国已经培育出多个甜荞优良新品种，包括：
1 平荞2号；甜荞麦新品种“平荞2号”原系号8612,由平凉地区农科所从云南白花荞
中经过两轮混合选择育成。1993年通过技术鉴定,1994年5月通过省农作物品种审定,定名“平荞2号”。1990~1993年累计示范推广5.85万亩[25]。2 晋荞麦3号；高产专用型甜荞新品种晋荞麦3号(原代号B1-1)系山西省农业科学院小杂粮研究中心选育而成。该品种经过多年的株系比较、品系鉴定、品系比较和生产示范,均表现出高产、抗旱、抗倒伏、品质(高芦丁)优等特点, 2006年3月通过山西省品种审定委员会认定,适宜山西春荞麦区春播,夏荞麦区复播,目前正在山西甜荞生产中推广应用[26，27]。3 平荞 7 号；红花甜荞麦新品种平荞 7 号为平凉市农业科学研究所从通渭红花荞变异单株中经多年系统选育而成。在 2009—2011 年国家甜荞品种区域试验中，3 a 45点（次）
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开题报告
折合平均产量 1 280.30 kg/hm2，居参试品种（系）第 1 位。株高 101～108 cm，茎粗 0.7 cm，单株粒数 165 粒左右，千粒重 24.9～26.7 g；籽粒含碳水化合物 652 g/kg、脂肪 21g/kg、蛋白质 144 g/kg、黄酮 4 g/kg；抗褐斑病、轮纹病[28]。适宜在内蒙古鄂尔多斯市、赤峰市、武川县，陕西省榆林市、延安市、定边县，宁夏回族自治区固原市、盐池县，甘肃平凉市、定西市，拉萨市等地种植。这些新品种在农业生产中得到广泛应用，并产生了较大的社会和经济效益。
4.3甜荞育种的未来与挑战
甜荞是异花授粉作物，甜荞品种本身是从高度的混合群体中选择出的相对稳定的品系。与其他作物相比，荞麦的退化和混杂是因自身遗传特点所决定的。同一甜荞品种存在 3 种花型比例，而且甜荞是通过不同花型之间的授粉才实现结实，在某种程度上讲，这一点很难保证甜荞植株农艺性状稳定，生产上所用的荞麦种子永远处于杂合状态。尽管在甜荞育种方面科学家利用各种方法和手段尝试选育农艺性状稳定的甜荞品种，但我们认为甜荞的育种工作在现有技术条件、育种方法和理论条件下将会长期依赖田间的品种选育工作；有关荞麦遗传方面的研究工作也长期局限在实验室条件和组织培养方面。
甜荞是蜜源作物。甜荞花序是无限花序，开花时间长达 1 个月。田间试验观察发现，甜荞蜜腺数基本稳定在 8 个，甜荞蜜腺的变异仅存在单株的单花上，变异呈偶数增加的方式，最高单花蜜腺数达 14 个[29]。存在蜜腺变异的单株粒重高于其他单株，因此可以预见，未来甜荞育种结合荞麦蜜腺的选择是必然趋势。
倒伏问题是甜荞高产的一个重要因素，选择根系发达、植株矮化的甜荞品种是稳定甜荞产量的保证。
甜荞对环境的依赖性很强。有关研究发现，在 20～25 ℃，光照 2～6 h，甜荞的花粉活力最大。个别花粉在 34～38 h 之间仍然保持活力，但在没有湿度控制的条件下，花粉活力在室温下储存 1 h 将失去[30-31]。因此，结合当地气候特点，选择适合当地温度、湿度条件的荞麦品种也是未来育种工作需要考虑的重点。
5 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路
5.1 主要研究内容
1 5种不同花型甜荞的传粉与结实表现。
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不同花型甜荞的传粉结实规律研究 2 甜荞传粉昆虫的调查。 3 不同花型甜荞结实率的研究。
4 5种不同花型甜荞子代花型分离调查研究。
5.2 研究的关键问题
1不同花型甜荞之间的传粉与结规律。 2 不同花型甜荞子代花型分离规律。
5.3 解决思路
（1）播种：四月中旬，在小麦地里选择5块互相分开，大小相同的试验田，依次条播甜荞北早生，蕰沙甜荞，西农9976，信农1号和榆荞。 （2）田间管理：
①苗期管理；雨后及时排除田间积水，破除地表板结，避免影响出苗。 ②中耕除草；第一次中耕除草在幼苗高6～7cm时结合间苗疏苗进行。第二次中耕在荞麦封垄前，结合追肥培土进行，中耕深度3～5cm。
③灌溉浇水；每天早晚各浇水一次，雨天不用浇水，开花灌浆需水量多，增加浇水量。
④花期管理；
1 在开花前期，第一块试验田的北早生甜荞，选择其中连续的四行甜荞，拔除所有长柱头，短雄蕊花型的植株，只留下长雄蕊，短柱头花型的甜荞，然后搭建隔离网袋。剩下的一行甜荞，选择其中长势较好的三株长柱头，短雄蕊花型甜荞，用红绳标记；三株长雄蕊，短柱头花型的甜荞，用黄绳标记。
2 在开花前期，第二块试验田的蕰沙甜荞，选择其中连续的四行甜荞，拔除所有长柱头，短雄蕊花型的植株，只留下长雄蕊，短柱头花型的甜荞，然后搭建隔离网袋。剩下的两行甜荞，各选择其中长势较好的三株长柱头，短雄蕊花型甜荞，用红绳标记；三株长雄蕊，短柱头花型的甜荞，用黄绳标记。
3 在开花前期，第三块试验田的西农9976甜荞，选择其中连续的四行甜荞，拔除所有短柱头，长雄蕊花型的植株，只留下短雄蕊，长柱头花型的甜荞，然后搭建隔离网袋。剩下的两行甜荞，各选择其中长势较好的三株长柱头，短雄蕊花型甜荞，用红绳标记；三株长雄蕊，短柱头花型的甜荞，用黄绳标记。
4 在开花前期，第四块试验田的信农1号甜荞，选择其中连续的四行甜荞，拔
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开题报告
除所有短柱头，长雄蕊花型的植株，只留下短雄蕊，长柱头花型的甜荞，然后搭建隔离网袋。剩下的两行甜荞，各选择其中长势较好的三株长柱头，短雄蕊花型甜荞，用红绳标记；三株长雄蕊，短柱头花型的甜荞，用黄绳标记。
5 在开花前期，第五块试验田的榆荞，选择长势较好的六株短柱头，长雄蕊花型的植株和长势较好的长柱头，短雄蕊花型甜荞，进行单独套袋处理，并且做好标记。剩下的榆荞全部拔除。
（3）甜荞结实数量统计： 数出每行甜荞种子数和标记的单株的种子数，并做好记录。
从5月19日起，每十天统计一次，每次统计完后用红色油漆给已经数过的种子做好标记，每次统计新增种子数。到6月18日完成统计工作。
（4）甜荞种子的收获及再次播种：至6月25日，用十四个信封，做好标记，分别收集
五块试验田的甜荞种子，充分晒干，贮藏在通风的地方。7月28日再次播种。十四个信封里的种子分别播种。
（5）田间传粉昆虫的调查：在甜荞的花期，从8月20日到9月15日，每两天观察一
次，每次分为上午9:00和下午4:00，用相机记录传粉昆虫。
（6）甜荞子代花型的数量统计：在甜荞完全开花后，统计十四行甜荞每行的短柱头，
长雄蕊花型植株数量和长柱头，短雄蕊花型植株的数量。从9月10日开始，到9月15日结束，每两天统计一次。
（7）甜荞结实率的调查: 在甜荞种子成熟后，分别统计短柱头，长雄蕊花型植株和长
柱头，短雄蕊花型植株成熟种子数量和萎蔫花的数量。从10月10日开始，到10月20日结束，每两天统计一次。
6 完成毕业论文所必须具备的工作条件（如工具书、计算机辅助设计、某类市场调研、实验设备和实验环境条件等）及解决的办法
（1）试验材料：甜荞：北早生，蕰沙甜荞，西农9976，信农1号，榆荞。
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不同花型甜荞的传粉结实规律研究 （2）试验仪器：实验田、隔离网袋、杂交袋、体视显微镜和照相机。 （3）计算机统计分析数据。 （4）图书馆相关文献书籍。
（5）指导老师的悉心指导和同学的帮助。
7工作的主要阶段
2012年10月―2013年2月 2013年4月上旬 2013年5月上旬 2013年5月中旬—7月 2013年8月 2013年9月—10月 2013年10月
2013年10月―2014年5月 2014年6月
查阅相关资料，确定方案 甜荞种子F1代的播种 对甜荞植株的田间处理
荞麦开花结实，统计各块实验田的甜荞种子数目
F2代种子的播种
甜荞试验田间传粉昆虫的调查
F2代种子不同花型数量的统计以及结实率的调查
数据分析、撰写文献综述（拟发表）及论文 论文答辩
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