木薯


简介

木薯是大戟科木薯属植物,热带、亚热带的重要粮食作物。它与甘薯、马铃薯并称为世界三大薯类,同时也是仅次于甘蔗、玉米、水稻、小麦和马铃薯的世界第六大作物,有着“地下粮仓”、“淀粉之王”等誉称。它具有抗干旱、耐贫瘠、抗病虫能力强、生长周期灵活的特点,田间管理简便,这是其它作物所不能比拟的。


地理分布

木薯起源于南美洲地区,自从它在巴西被驯化种植,已经有4000多年的栽培历史。我国木薯引种可追溯到1820年,至今已有200多年的历史。目前木薯主要分布在尼日利亚、玻利维亚、刚果共和国、巴西、墨西哥、泰国、印度尼西亚等国家。木薯种植面积以非洲最多,占世界60%以上。

我国以广东、广西、海南种植木薯最多,福建、云南、江西、湖南等省次之,四川、贵州和重庆等地区亦有少量试种。


应用

  • 食用:木薯块根中含有丰富的淀粉,它是近7亿人的主粮。
  • 饲料:木薯全株包括块根、叶片及嫩茎以及加工业的副产品木薯渣和木薯皮,可以作为饲料的原料用于饲料的加工生产。
  • 能源:以木薯为原料生产酒精和燃料乙醇,木薯的酒精生产率最高。
  • 其他工业原料:其加工产品及深加工生产品已达十几种,比如:变性淀粉、食用酒精、木薯蛋白质、酶制剂、葡萄糖、有机化工产品等。
  • 保健:木薯中含有丰富的膳食纤维,可以帮助清理肠道,保持消化系统健康,在防治便秘、预防冠心病,高血压,糖尿病等慢性疾病起到重要作用。木薯属于大戟科,此类植物多供药用,具有抑癌抗瘤、抗菌抗炎、抗衰抗辐射、健脾保肝等保健功效。

基因组测序

美国能源部联合基因组研究所,联合亚利桑那大学等组织,于2012年完成了近交木薯品系AM560-2参考基因组的组装。该研究采用454全基因组鸟枪法对基因组进行测序,共产生原始序列数据224亿碱基对,足以覆盖基因组约29倍,组装获得12,977个scaffold序列,注释蛋白编码基因30,666个,可变剪接位点3,485个。

木薯野生亚种W14和栽培种KU50的基因组由中国热带农业科学院于2014年牵头完成,并与之前报道的AM560基因组序列进行了比较分析。该研究利用Illumina HiSeq2000和Roche 454 GSFLX测序技术,分别获得W14和KU50测序数据量76.32 Gb、34.43 Gb。W14和KU50基因组大小分别为742 Mb、495Mb,测序覆盖度分别为58.2%、66.7%,N50值分别为43kb、19kb,获得蛋白编码基因数量分别为34,483和38,845。

木薯品种SC205在中国被广泛被用于木薯育种,其参考基因组由中国热带农业科学院牵头完成。研究采用Pacific Biosciences long reads(覆盖度98.5×)和Hi-C图谱(覆盖度35.0×)技术,获得了参考基因组序列710.1Mb,共鉴定了37,923个蛋白编码基因和50,046个转录本。新组装的木薯SC205基因组比以前发表的AM560基因组连续性增加了41倍,gap数减少了38倍。


参考文献

1.韩和悦. 11个食用木薯品种的品质研究与评价[D].仲恺农业工程学院,2017.

2.刘锐雯. 木薯膳食纤维的提取工艺及理化性质的研究[D].厦门大学,2014.

3.周芳. 干旱与低温胁迫下木薯基因表达谱分析及鉴定[D].海南大学,2013.

4.蒋常德. 木薯燃料酒精浓醪发酵工艺研究[D].广西大学,2008.

5.谢和霞. 高淀粉木薯品种生理生态特性研究[D].广西大学,2006.

6.张丽超,谢彩锋,古碧,陆海勤,韦佳雯,李毅花.木薯全粉馒头的研制[J].食品科技,2016,41(10):127-132.DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2016.10.028.

7.张箭.木薯发展史初论[J].中国农史,2011,30(02):19-30.

8.赵军明,周汉林,荣光.银合欢、木薯饲料的研发及应用效果[J].中国畜牧兽医,2010,37(05):33-37.

9.刘永华.亚热带特色植物生产技术[M]北京:中国农业大学出版社.2011.

10.Prochnik S, Marri PR, Desany B, et al. The Cassava Genome: Current Progress, Future Directions. Trop Plant Biol. 2012;5(1):88-94. [OpenLBID: OLB-PM-22523606]

11.Wang W, Feng B, Xiao J, et al. Cassava genome from a wild ancestor to cultivated varieties. Nat Commun. 2014;5:5110. [OpenLBID: OLB-PM-25300236]

12.Hu W, Ji C, Shi H, et al. Allele-defined genome reveals biallelic differentiation during cassava evolution. Mol Plant. 2021;14(6):851-854. [OpenLBID: OLB-PM-33866024]