Study on the Method for Identification Sesame Capsule Dehiscence Resistance and Evaluation of Capsule Dehiscence Resistance of the Core Collection
SHI LiSong, GAO Yuan, LI DongHua, YANG WenJuan, ZHOU Rong, ZHANG XiuRong, ZHANG YanXin,Oil Crops Research Institute of the Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Oil Crops, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Wuhan 430062通讯作者:
责任编辑: 李莉
收稿日期:2019-04-25接受日期:2019-05-20网络出版日期:2019-10-16
基金资助: |
Received:2019-04-25Accepted:2019-05-20Online:2019-10-16
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师立松,Tel:027-86832099;E-mail:shilisongning@163.com。
摘要
关键词:
Abstract
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本文引用格式
师立松, 高媛, 黎冬华, 杨文娟, 周瑢, 张秀荣, 张艳欣. 芝麻抗裂蒴性鉴定方法研究及核心种质抗裂蒴性评价[J]. 中国农业科学, 2019, 52(20): 3520-3532 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.20.003
SHI LiSong, GAO Yuan, LI DongHua, YANG WenJuan, ZHOU Rong, ZHANG XiuRong, ZHANG YanXin.
0 引言
【研究意义】芝麻(Sesamum indicum L.)广泛种植在亚洲、非洲等70多个国家,全世界种植面积约1 000万公顷,中国是四大主产国之一,总产仅次于印度,亩产最高,生产历史达两千多年[1]。芝麻是传统特色优质油料作物,种子富含不饱和脂肪酸、蛋白质、维生素及钙、铁、锌等微量元素,以及特有的抗氧化物质芝麻素等,小磨香油、芝麻酱深受人民喜爱,是人民高质量生活不可或缺的特色保健食品[2]。近年来,随着中国人民生活水平的提高,消费量持续快速增长,年消费量达150余万吨,约占全球消费总量的三分之一,已成为全球第一消费国和进口国[3,4]。在现代农业新形势下,机械化是必然趋势,然而,生产上种植的芝麻品种在成熟时蒴果易开裂,造成落粒,裂蒴严重的导致50%以上的产量损失[5],不适于机械化收获,劳动力成本较高,成为制约中国芝麻生产规模化发展的“瓶颈”问题[6],迫切需要培育抗裂蒴宜机收芝麻新品种。因此,建立简便易行、准确可靠、重复性好的芝麻抗裂蒴性鉴定方法,鉴定评价出抗裂蒴种质,对推动芝麻抗裂蒴品种培育具有重要意义。【前人研究进展】果实开裂是自然界中常见的植物传播种子的方式之一,在大豆[7,8,9,10]、油菜[11,12,13,14]、拟南芥[15,16,17,18]等荚(角)果容易开裂落粒的作物中,已有多种鉴定荚(角)果抗裂性的方法报道。在大豆上,FUNATSUKI等[19]将成熟的大豆荚果放入60℃烘箱烘3 h,通过大豆荚果的开裂数鉴定其抗裂性。QUICK等[20]通过利用测试仪挤压大豆荚果衡量其抗裂性。WEEKS等[21]将铝箔片贴在大豆荚果上,测定荚果开裂时的牵引力,通过牵引力的大小衡量大豆荚果的抗裂性。在油菜上,早在20世纪70年代,欧洲****已经开始对抗裂角性状进行检测。TOMASZEWSKI等[22]运用田间调查法,通过统计田间油菜破裂的角果数来鉴定该品种的抗裂角性。LOOF等[23]运用解剖法,通过调查果皮与夹膜之间厚壁组织的大小和厚度来鉴定油菜角果的抗裂角性。MORGAN等[24]、谭小力等[25]采用与大豆相似的方法,通过测量角果开裂时所需要的牵引力来判断油菜角果的抗裂角性。文雁成等[26]、彭鹏飞等[27]建立完善了随机碰撞法,通过比较计算裂角指数的大小鉴定油菜角果的抗裂性。美国芝麻育种家LANGHAM[28]在抗裂蒴芝麻专利中总结了几种用于芝麻抗落粒性的鉴定方法。一种是自然法,通过计算正常收获时的种子保留量和暴露于恶劣天气3个月后的种子保留量之间的比值来鉴定芝麻品种的抗落粒性,抗性好的品种比值能够达到65%—97%;另一种是机械法,取芝麻蒴果放入250 mL的锥形瓶中,放到往复式振动器上振动10 min,计算种子保留量,抗落粒性好的品种保留量能达到65%以上。【本研究切入点】据文献检索,国内外有关芝麻抗裂蒴性鉴定方法的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】本研究旨在建立一种简便易行、准确可靠、重复性好的芝麻抗裂蒴性鉴定方法,为芝麻抗裂蒴育种及种质资源抗裂蒴性鉴定评价提供方法和技术支撑。1 材料与方法
1.1 试验材料
选取经多年鉴定发掘的5份具有不同抗裂蒴性的代表性材料(LS78、LS83、LS85、LS89和LS90,蒴果均为四棱型)和308份核心种质(蒴果均为四棱型),所有材料均由国家芝麻种质中期库提供。2018年在中国农业科学院油料作物研究所湖北武昌试验基地种植,5份代表性材料每份100行,308份核心种质每份5行,行长2 m,行距0.4 m,常规田间管理。1.2 试验方法
供试材料植株进入成熟期2周以后,主茎中部蒴果自然开裂时,选取中位果,装入牛皮纸袋,置于电热恒温鼓风干燥箱内,70℃烘干至恒重。用游标卡尺(哈量锐测605-01-Ⅱ型)分别测量所取蒴果的蒴果长、蒴果宽、蒴果厚、裂口宽、裂口深,用千分之一天平称量果皮重,并计算裂口深与蒴果长的比值、果皮重与蒴果长的比值,以及开裂角度C1和C2(图1)。图1
新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT图1蒴果裂口宽和开裂角度示意图
Fig. 1Diagram of the capsule opening width (COW) and dehiscence angle
蒴果长(capsule length,CL):蒴果基部至蒴果尖的长度,单位为cm,精确到0.001 cm;蒴果宽(capsule width,CW):蒴果中部的宽度,单位为cm,精确到0.001 cm;蒴果厚(capsule thickness,CT):蒴果中部的厚度,单位为cm,精确到0.001 cm;裂口宽(capsule opening width,COW):蒴果开裂后2个蒴果尖之间的距离,单位为cm,精确到0.001 cm;裂口深(capsule dehiscence depth,CDD):蒴果开裂的深度,单位为cm,精确到0.001 cm;果皮重(peel weight,PW):蒴果烘干取出种子后果皮的重量,单位为g,精确到0.001 g;裂口深/蒴果长(capsule dehiscence depth/capsule length,CDD/CL):蒴果开裂深度与蒴果长度的比值;果皮重/蒴果长(peel weight/capsule length,PW/CL):果皮重与蒴果长度的比值;开裂角度C1:两蒴果尖至蒴果基部的连接线之间的夹角,C1=2arcsin(?COW/CL);开裂角度C2:两蒴果尖至裂口最深点的连接线之间的夹角,C2= 2arctan(?COW/CDD)。
利用Excel2010进行数据整理计算以及作图,用SPSS Statistics 25进行数据统计分析和差异显著性检验,利用SAS 9.1对各项指标进行相关分析、主成分分析、隶属函数分析以及线性回归分析。利用以下公式计算每份种质的隶属函数值,并得出抗裂蒴性综合评价值。
每份种质的各综合指标的隶属函数值(μ值)用公式(1)求得,式中,Xj表示第j个综合指标;Xmin表示第j个综合指标的最小值;Xmax表示第j个综合指标的最大值,公式(2)中,Wj表示第j个综合指标在所有综合指标中的重要程度;Pj为各种质第j个综合指标的贡献率,根据各综合指标的指标系数及各单项指标值,求出每份种质的4个综合指标得分值。根据公式(1)求得每份种质所有综合指标的隶属函数值,再根据各综合指标贡献率大小,由公式(2)计算出各综合指标的权重(W值),用公式(3)计算各种质的抗裂蒴性综合评价值(D值)。
2 结果
2.1 蒴果样品烘干处理可提高鉴定准确性
随机选取2份易裂蒴芝麻材料(LS89和LS90)进行蒴果烘干与不烘干的比较。每份材料选取5个典型单株,每株取主茎中部同一节位相对的2个中位蒴果(称之为1个蒴果对)。于烘干前后分别测量蒴果裂口宽、计算开裂角度C1。从图2可以看出,蒴果样品烘干前直接测量,部分单株同一蒴果对的2个蒴果之间裂口宽或开裂角度C1差异较大,有的差异甚至超过1.5倍,单株之间表现也参差不齐;经烘干处理后再测量,无论是裂口宽还是蒴果开裂角度C1,同一蒴果对的2个蒴果之间差异更小,且同一材料5株之间相比更为一致。以单株LS90-1蒴果对为例,未经烘干测量裂口宽分别为0.600和1.000 cm,而烘干后裂口宽分别变为1.500和1.600 cm,烘干处理使得这一对蒴果彼此数值更接近,且更接近5株平均水平。因此,鉴定芝麻抗裂蒴性适宜的样品处理方法以烘干处理为佳,可有效降低试验误差,更真实地反映蒴果的开裂特点,提高鉴定结果的准确性。图2
新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT图2蒴果裂口宽及开裂角度C1烘干前与烘干后对比
Fig. 2Comparison of capsule opening width and dehiscence angle before and after drying
2.2 最佳取样部位的选择
从5份代表性材料各选取成熟一致的健康植株4株,主茎上各个节位蒴果均分别取样标记处理测量。统计分析发现,同一单株不同节位蒴果之间差异明显,以材料LS90的单株1为例(图3),多数指标从第1果节至第30果节变异幅度很大,尤其是蒴果长、裂口宽、裂口深和C1、C2等指标,主茎第12至第19果节等中部节位的蒴果表现相对较稳定。这一规律通过进一步的统计分析得到证实。以裂口宽和开裂角度C1两项指标为例(表1和表2),如果以植株主茎中部5个节位蒴果的测量和计算结果平均值作比较,邓肯检验(Duncan test)结果表明,同一份材料取样的4个单株之间差异不显著,并且可以很好地区分不同抗性材料(表3),但是以每株全部节位蒴果平均值或者以去除基部5节和顶部5节后其他节位蒴果平均值作比较,同一份材料取样的4个单株之间就存在显著差异。因此,取样部位以植株主茎中部5个节位最佳。图3
新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT图3LS90-1各个节位蒴果测量指标折线图
CL:蒴果长;COW:裂口宽;CDD:裂口深;CW:蒴果宽;CT:蒴果厚;PW:果皮重;CDD/CL:裂口深/蒴果长;PW/CL:果皮重/蒴果长。下同
Fig. 3Line chart of all measured indices of capsule at each node of the plant LS90-1
CL: Capsule length; COW: Capsule opening width; CDD: Capsule dehiscence depth; CW: Capsule width; CT: Capsule thickness; PW: Peel weight; CDD/CL: Capsule dehiscence depth/capsule length; PW/CL: Peel weight/capsule length. The same as below
Table 1
表1
表1同一材料的单株间裂口宽的统计分析
Table 1
取样部位Sampling position | 单株Single plant | LS78 | LS83 | LS85 | LS89 | LS90 |
---|---|---|---|---|---|---|
全部节位平均值 Average value of all nodes | 1 | 0.793b | 0.985b | 1.198a | 1.860a | 1.827a |
2 | 0.905a | 1.158a | 0.944b | 1.681a | 1.859a | |
3 | 0.848ab | 0.990b | 0.941b | 1.686a | 1.895a | |
4 | 0.873ab | 1.028b | 0.960b | 1.865a | 1.946a | |
中部5节位平均值 Average value of the middle 5 nodes | 1 | 0.898a | 1.113a | 1.127a | 1.875a | 1.897a |
2 | 0.887a | 1.171a | 1.084a | 1.748a | 1.953a | |
3 | 0.883a | 1.098a | 1.136a | 1.925a | 1.813a | |
4 | 0.832a | 1.059a | 1.070a | 1.751a | 2.065a | |
去除基部5节和顶部5节后其他节位平均值 Average value of the other nodes after removing the base 5 nodes and the top 5 nodes | 1 | 0.886a | 1.070a | 1.193a | 1.886a | 1.929a |
2 | 0.929a | 1.164a | 1.043b | 1.730a | 1.977a | |
3 | 0.910a | 0.995a | 1.024b | 1.744a | 1.968a | |
4 | 0.889a | 1.095a | 1.012b | 1.845a | 1.942a |
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Table 2
表2
表2同一材料的单株间蒴果开裂角度C1的统计分析
Table 2
取样部位Sampling position | 单株Single plant | LS78 | LS83 | LS85 | LS89 | LS90 |
---|---|---|---|---|---|---|
全部节位平均值 Average value of all nodes | 1 | 18.359b | 18.876b | 24.569a | 31.512a | 30.521b |
2 | 21.766a | 23.300a | 19.403b | 30.737a | 31.779ab | |
3 | 21.045a | 18.702b | 19.030b | 30.387a | 33.235ab | |
4 | 21.935a | 20.739b | 18.555b | 32.998a | 35.056a | |
中部5节位平均值 Average value of the middle 5 nodes | 1 | 20.413a | 20.889a | 22.995a | 31.163a | 32.538a |
2 | 20.703a | 23.216a | 21.873a | 30.555a | 32.246a | |
3 | 21.866a | 21.039a | 22.098a | 32.814a | 31.869a | |
4 | 20.739a | 20.779a | 20.366a | 29.832a | 35.052a | |
去除基部5节和顶部5节后其他节位平均值 Average value of the other nodes after removing the base 5 nodes and the top 5 nodes | 1 | 20.382b | 20.139ab | 24.577a | 31.557a | 31.528b |
2 | 21.715ab | 22.865a | 21.507b | 31.906a | 33.556b | |
3 | 22.519a | 18.941b | 20.516b | 31.259a | 34.291ab | |
4 | 22.227a | 21.184ab | 19.382b | 31.810a | 34.882a |
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Table 3
表3
表3材料间裂口宽和C1的统计分析
Table 3
材料 Material | 抗裂蒴性 Capsule dehiscence resistance | 裂口宽 Capsule opening width | C1 |
---|---|---|---|
LS78 | 抗Resistance | 0.875d | 20.930d |
LS83 | 裂Dehiscence | 1.110c | 21.480c |
LS85 | 裂Dehiscence | 1.104c | 21.833c |
LS89 | 易裂Prone to dehiscence | 1.825b | 31.091b |
LS90 | 易裂Prone to dehiscence | 1.932a | 32.926a |
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2.3 最佳评价指标的筛选
以308份芝麻核心种质为研究材料,每份种质选取成熟一致的健康植株3株,每一株取主茎中部5个节位的10个中位蒴果,分别标记处理测量。从相关性分析得到的相关系数矩阵(表4)可看出,各单项指标间存在一定的相关性,说明芝麻抗裂蒴性是一个较复杂的性状,其中裂口宽与开裂角度C1、裂口宽与D值的相关系数较高,均在0.8以上。Table 4
表4
表4各指标的相关系数矩阵
Table 4
指标 Index | 蒴果长 CL | 裂口宽 COW | 裂口深 CDD | 蒴果宽 CW | 蒴果厚 CT | 果皮重 PW | C1 | C2 | 裂口深/蒴果长 CDD/CL | 果皮重/蒴果长 PW/CL | D值 D value |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
蒴果长CL | 1.0000 | ||||||||||
裂口宽COW | 0.5062 | 1.0000 | |||||||||
裂口深CDD | 0.6554 | 0.5770 | 1.0000 | ||||||||
蒴果宽CW | 0.4282 | 0.3949 | 0.2994 | 1.0000 | |||||||
蒴果厚CT | 0.4368 | 0.2164 | 0.2965 | 0.5118 | 1.0000 | ||||||
果皮重PW | 0.7243 | 0.4019 | 0.4767 | 0.7101 | 0.6662 | 1.0000 | |||||
C1 | -0.0427 | 0.8049 | 0.2332 | 0.1597 | -0.0551 | -0.0137 | 1.0000 | ||||
C2 | -0.1942 | 0.4027 | -0.4335 | 0.0982 | -0.0907 | -0.1020 | 0.6119 | 1.0000 | |||
裂口深/蒴果长 CDD/CL | 0.2019 | 0.4072 | 0.8486 | 0.1156 | 0.0858 | 0.1585 | 0.3336 | -0.4530 | 1.0000 | ||
果皮重/蒴果长 PW/CL | 0.3987 | 0.2310 | 0.2576 | 0.7128 | 0.6484 | 0.8948 | -0.0108 | -0.0427 | 0.0945 | 1.0000 | |
D值 D value | 0.5232 | 0.8394 | 0.4445 | 0.7049 | 0.5221 | 0.6940 | 0.6155 | 0.4104 | 0.2376 | 0.6271 | 1.0000 |
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对10个单项指标进行主成分分析(表5)。前4个综合指标的贡献率分别为0.4165、0.2232、0.1891和0.0743,其累积贡献率达90.31%,从而把原来10项指标转换为4个新的各自独立的综合指标,代表了原来10项指标的90.31%的信息。从各综合指标系数大小可以看出,第1主成分主要包括蒴果宽、蒴果厚和果皮重;第2主成分主要包括相对裂口宽和C1;第3主成分主要包括裂口深、裂口深/蒴果长和C2;第4主成分主要包括蒴果长和果皮重/蒴果长。
Table 5
表5
表5各综合指标的系数及贡献率
Table 5
指标 Index | 蒴果长 CL | 裂口宽 COW | 裂口深 CDD | 蒴果宽 CW | 蒴果厚 CT | 果皮重 PW | C1 | C2 | 裂口深/蒴果长 CDD/CL | 果皮重/蒴果长 PW/CL | 贡献率 C |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CI(1) | 0.3909 | 0.3222 | 0.3866 | 0.3643 | 0.3335 | 0.4299 | 0.1271 | -0.0622 | 0.2341 | 0.3005 | 0.4165 |
CI(2) | -0.0480 | 0.4889 | 0.0606 | -0.0940 | -0.1679 | -0.1967 | 0.6244 | 0.4753 | 0.1232 | -0.2197 | 0.2232 |
CI(3) | -0.0412 | 0.0052 | -0.4347 | 0.2610 | 0.2343 | 0.1840 | 0.0352 | 0.4936 | -0.5658 | 0.2958 | 0.1891 |
CI(4) | -0.6695 | -0.1791 | -0.0770 | 0.1940 | 0.0638 | -0.0460 | 0.2664 | -0.0690 | 0.4115 | 0.4743 | 0.0743 |
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进一步计算每份种质的各综合指标的隶属函数值(μ值),再根据各综合指标贡献率大小计算出各综合指标的权重(W值),4个综合指标的W值分别为0.4612、0.2472、0.2094和0.0822。最终计算得到各种质的抗裂蒴性综合评价值(D值),根据D值对所有种质抗裂蒴性进行强弱排序[29],D值越小的种质,其抗裂蒴性越强。为了确定抗裂蒴性评价最佳指标,把D值作因变量,把各单项指标作自变量建立最优回归方程,即D=-0.12+0.33X2+3.21X10,式中X2、X10分别为裂口宽和果皮重/蒴果长,方程决定系数R2=0.9048,F=1448.75,方程极显著。其中以裂口宽为指标的R2=0.6944,而以果皮重/蒴果长为指标的R2=0.2104。因此,该方程表明,在10个单项指标中,裂口宽和果皮重/蒴果长这两项指标对抗裂蒴性有显著影响,而且,裂口宽这项指标对于确定抗裂蒴性起着最重要的作用。值得注意的是,蒴果开裂角度C1是比较直观反映蒴果开裂状态的一项指标(图1),结合相关性分析结果,裂口宽与蒴果开裂角度C1的相关系数为0.8049(表5),达到极显著正相关水平,从而进一步表明裂口宽可以作为评价芝麻抗裂蒴性的最佳指标。在供试的308份芝麻核心种质中,选取抗裂蒴性综合评价值(D值)最小的3份,对比其裂口宽和C1这两项指标(表6),也均为供试种质中最小的3份。因此,在大量芝麻种质的抗裂蒴性鉴定中,可以用裂口宽这一较为可靠且简便易于测量的指标进行评价。
Table 6
表6
表6抗裂蒴性综合评价值(D值)最小的3份芝麻种质
Table 6
种质Germplasm | D值 D value | 裂口宽COW | C1 |
---|---|---|---|
228 | 0.1649 | 0.517 | 12.801 |
225 | 0.1715 | 0.613 | 12.476 |
305 | 0.1908 | 0.513 | 11.002 |
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2.4 抗裂蒴性等级划分及核心种质抗裂蒴性评价
根据以上确定的芝麻抗裂蒴性评价最佳指标,以及不同抗裂蒴性种质的裂口宽变异分布情况(图4和图5),将芝麻抗裂蒴性划分为5个等级,即高抗、抗、中间型、裂和易裂,并确定以下分级标准(表7):高抗(裂口宽≤0.7 cm),抗(0.7 cm<裂口宽≤0.9 cm),中间型(0.9 cm<裂口宽≤1.1 cm),裂(1.1 cm<裂口宽≤1.5 cm),易裂(裂口宽>1.5 cm)。据此分级标准,在308份芝麻核心种质中,高抗裂蒴材料有11份(占3.57%),抗裂蒴材料有58份(占18.83%),中间型材料有122份(占39.61%),裂蒴材料有104份(占33.77%),易裂蒴材料有13份(占4.22%)。从308份核心种质中鉴定出的部分典型高抗裂和易裂蒴芝麻种质见图6,发掘的11份高抗裂蒴种质信息见表8。图4
新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT图4308份芝麻核心种质蒴果裂口宽变异分布情况
Fig. 4Variable distribution of capsule opening width of 308 sesame core collections
图5
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Fig. 5Bar chart of capsule opening width of 308 sesame core collections
图6
新窗口打开|下载原图ZIP|生成PPT图6发掘出的部分高抗裂(上排)和易裂蒴(下排)芝麻种质蒴果
Fig. 6Capsules of identified germplasms with high resistance to capsule dehiscence (upper) and prone to capsule dehiscence (under)
Table 7
表7
表7芝麻抗裂蒴性分级标准及各等级种质份数和占比
Table 7
等级Grade | 裂口宽COW (cm) | 份数Number | 占比Proportion (%) |
---|---|---|---|
高抗Highly resistant | 裂口宽≤0.7 | 11 | 3.57 |
抗Resistant | 0.7<裂口宽≤0.9 | 58 | 18.83 |
中间型Intermediate | 0.9<裂口宽≤1.1 | 122 | 39.61 |
裂Dehiscent | 1.1<裂口宽≤1.5 | 104 | 33.77 |
易裂Prone to dehiscence | 裂口宽>1.5 | 13 | 4.22 |
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Table 8
表8
表8从308份芝麻核心种质中鉴定发掘出的高抗裂蒴种质
Table 8
种质序号 Germplasm code | 来源地 Origin | 裂口宽 COW (cm) |
---|---|---|
HD01 | 中国湖北Hubei, China | 0.513 |
HD02 | 墨西哥Mexico | 0.517 |
HD03 | 中国江苏Jiangsu, China | 0.552 |
HD04 | 中国河北Hebei, China | 0.600 |
HD05 | 印度India | 0.613 |
HD06 | 韩国Korea | 0.622 |
HD07 | 中国湖北Hubei, China | 0.624 |
HD08 | 中国内蒙古 Inner Mongolia, China | 0.647 |
HD09 | 中国云南Yunnan, China | 0.658 |
HD10 | 中国湖南Hunan, China | 0.660 |
HD11 | 中国台湾Taiwan, China | 0.698 |
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3 讨论
3.1 首次建立适用于芝麻的抗裂蒴性鉴定方法
人们对大豆、油菜等荚(角)果的抗裂性已经进行了大量研究,针对各自的特点建立了多种抗裂荚(角)鉴定方法,并得到有效利用。在大豆上主要通过测量烘干后荚果的开裂数等方法来鉴定荚果抗裂性[19],简单易操作,耗费时间少,FUNATSUKI等[30]利用该方法定位到一个与大豆荚果开裂相关的主效QTL。油菜上早期采用田间调查法[22],通过统计田间油菜破裂的角果数鉴定抗裂角性,操作简单,不需借助仪器设备,孙超才等[31]利用该方法选育出适合机械化收获、抗裂角的品种。近年,油菜上应用较多的是随机碰撞法[26,27],通过比较计算裂角指数鉴定角果的抗裂性,重复性高,受环境因素影响小,能准确反映油菜角果抗裂性,文雁成等[26]利用该方法对229份甘蓝型油菜品种进行了鉴定,筛选出2份抗裂角品种,并且定位到13个与角果开裂相关的QTL[32],彭鹏飞等[27]进一步改进完善了随机碰撞法,筛选出2个适合机械化收获的抗裂角油菜品种,并检测到7个相关的QTL[33]。芝麻上抗裂蒴性相关研究开展的较少,抗裂蒴性鉴定方法尚未见报道。芝麻蒴果随着成熟脱水,自然开裂,开口较大,随之自然落粒,不同于以上其他作物的角果,且蒴果开裂是一个较复杂的过程,蒴果结构决定了本作物特有的开裂特征,对于多数芝麻品种,完全成熟的蒴果从果尖沿果瓣(成熟的心皮)纵轴方向的室间裂缝向下自然开裂,不同品种间存在开裂程度的差异,另有极少数芝麻为闭蒴类型。本研究首次建立了一种适用于芝麻的抗裂蒴性鉴定方法,该方法简便易行,不受环境影响,可控性强,重复性好,结果可靠,能够精准评价芝麻的抗裂蒴性。3.2 鉴定方法力求更加准确反映芝麻抗裂蒴性
植物果实的抗裂性容易受到诸多因素的影响,对油菜的多项研究表明品种特性、角果相对含水量、主花序上的着生位置、成熟度以及如何收获都会对抗裂角性有一定的影响[34,35,36]。同样,芝麻抗裂蒴性的评价也应该综合考虑各方面因素的影响,从而建立能够更加准确反映抗裂蒴性的鉴定方法。本研究于芝麻进入成熟期2周以后主茎中部蒴果自然开裂时取样,这时蒴果裂口宽度基本稳定并达到最大值,若取样过早,蒴果成熟度差、含水量高,没有完全开裂,若取样过晚,会影响下茬作物的种植。根据芝麻的生长特性,植株主茎同一节位相对的2个中位蒴果(1个蒴果对),一般是同一天开花同一天结果的,其生长状态及发育进程基本同步,因而蒴果开裂特点也应高度一致。因此,本研究中以蒴果对为研究对象,烘干处理前后进行比较,发现蒴果样品经过统一的烘干处理,可以进一步缩小蒴果样品间含水量的差异,使蒴果开裂特性表现得更为充分,有效降低试验误差,提高鉴定结果的准确性,而采用电热恒温鼓风干燥箱也是较为高效的处理方法,条件一致且不会对蒴果本身造成影响或破坏。由于芝麻是无限花序,边开花边结果,花期长达30 d,芝麻进入成熟期后,主茎基部的蒴果最先失水、变黄、开裂,然后中部和上部蒴果依次成熟,本研究发现取样时同一植株不同节位间的蒴果开裂变异幅度较大,但植株主茎中部5节位蒴果的各项指标相对比较稳定,所以主茎中部5节位为最佳取样部位,最能反映供试材料的蒴果开裂特性,这与文雁成等[36]和KADKOL等[37]的研究得出的结论相近。评价指标是鉴定方法的核心,为了确定芝麻抗裂蒴性评价最佳指标,通过对308份核心种质多项指标的相关性分析、主成分、隶属函数、线性回归等统计学分析,发现裂口宽可以作为评价芝麻抗裂蒴性的最佳指标,至关重要的是,该指标不仅可靠而且简便易于测量,因而适用于芝麻资源抗裂蒴性高通量鉴定。3.3 芝麻抗裂蒴性鉴定方法应用前景与意义
前人研究发现[38,39],芝麻野生种更易开裂和落粒,芝麻在由野生种经过人工驯化为栽培种的过程中,最重要的步骤之一是减少种子扩散的损失,抗裂蒴性在一定程度上得以改良,但目前应用的绝大多数品种依然属于易裂蒴类型,严重困扰着芝麻生产。本研究通过种质资源大量筛选,鉴定出高抗裂蒴的芝麻种质11份,占供试种质的3.57%,一方面反映出中国的芝麻种质资源中高抗裂蒴类型极少;另一方面,发现芝麻抗裂蒴性存在广泛变异,说明抗裂蒴性遗传改良还有较大的潜力。因此,进一步加大高抗裂蒴芝麻种质的发掘和创制力度尤为重要。本研究建立的芝麻抗裂蒴性鉴定方法,不仅为高抗裂蒴种质发掘奠定了方法和技术基础,也将用于全基因组关联分析等基因定位研究群体的抗裂蒴性表型鉴定,发掘出的高抗裂蒴核心种质将成为抗裂蒴新品种选育的关键亲本材料,有利于推动中国芝麻生产机械化进程。4 结论
建立了芝麻抗裂蒴性精准鉴定方法。当芝麻进入成熟期2周后主茎中部蒴果自然开裂时,选取主茎中部5节位的中位蒴果,烘干处理后量取蒴果的裂口宽,以此主要指标能够精准评价芝麻的抗裂蒴性。该方法简便易行,不受环境影响,可控性强,重复性好,结果可靠,能较为准确地反映芝麻的抗裂蒴性,适用于芝麻资源高通量鉴定。利用该方法对308份核心种质进行抗裂蒴性评价,发现308份核心种质的抗裂蒴性存在广泛变异,鉴定发掘出11份芝麻高抗裂蒴种质。参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子
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DOI:10.7506/spkx1002-6630-201019091Magsci [本文引用: 1]
<p>芝麻饼粕是芝麻取油后的副产品。对芝麻饼粕的营养价值进行分析,并对其中的活性成分:蛋白、多肽和芝麻素的提取做全面综述,为芝麻饼粕的深度加工和综合利用提供参考。</p>
DOI:10.7506/spkx1002-6630-201019091Magsci [本文引用: 1]
<p>芝麻饼粕是芝麻取油后的副产品。对芝麻饼粕的营养价值进行分析,并对其中的活性成分:蛋白、多肽和芝麻素的提取做全面综述,为芝麻饼粕的深度加工和综合利用提供参考。</p>
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DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.03.002Magsci [本文引用: 1]
【目的】芝麻是对湿害极其敏感的作物,湿害是影响中国芝麻生产发展和单产提高的主要障碍因素,然而,芝麻耐湿性分子生物学研究基础薄弱,迄今,国内外有关芝麻耐湿性基因定位的研究尚未见报道。利用重组自交系(RIL)群体进行芝麻耐湿性QTL定位,结合芝麻核心种质群体进行耐湿性相关分子标记研究,并挖掘优异耐湿基因资源。【方法】以高耐湿芝麻品种中芝13与极敏感种质宜阳白杂交后连续自交6代构建206个株系的RIL群体。利用113对多态性分子标记扫描RIL群体获得基因型数据,用MapMaker/EXP. 3.0软件构建遗传连锁图谱。2009年和2010年在武汉和鄂州2地点通过人工淹水胁迫获得RIL群体盛花期湿害后正常株率和存活株率的表型数据,用Microsoft Excel 2010软件进行表型数据方差分析,用QTLNetwork 2.0软件基于复合区间作图法进行QTL定位,利用主效QTL紧密连锁的分子标记扫描核心种质群体,并结合耐湿性表型数据分析得到相关有效分子标记。通过盛花期耐湿性表型重复鉴定筛选,结合分子标记辅助选择,获得优异耐湿基因资源。【结果】构建的遗传连锁图谱全长592.4 cM,共有70个标记位点进入15个连锁群,标记间的平均距离为8.46 cM。共检测到与盛花期耐湿性相关的6个QTL位点,定位在第7、9、13和15连锁群上,分别解释5.67%—17.19%的表型变异,加性效应值2.7190—9.7302,贡献率最大的QTL为qWH10CHL09,加性效应3.9394,其增效等位基因来源于母本中芝13,SSR标记ZM428与其紧密连锁(遗传距离为0.7 cM)。标记ZM428在186份芝麻核心种质中验证结果表明,该标记2种基因型的资源间在耐湿表型上存在显著差异(P=0.0163),因此,标记ZM428可作为芝麻耐湿性分子辅助选择的有效标记。还挖掘出8份优异耐湿基因资源,湿害后其正常株率均>70%,存活株率均>80%。【结论】检测到6个芝麻耐湿性相关QTL,其中,贡献率最大的17.19%,获得1个有效分子标记,挖掘出8份优异耐湿基因资源。
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2014.03.002Magsci [本文引用: 1]
【目的】芝麻是对湿害极其敏感的作物,湿害是影响中国芝麻生产发展和单产提高的主要障碍因素,然而,芝麻耐湿性分子生物学研究基础薄弱,迄今,国内外有关芝麻耐湿性基因定位的研究尚未见报道。利用重组自交系(RIL)群体进行芝麻耐湿性QTL定位,结合芝麻核心种质群体进行耐湿性相关分子标记研究,并挖掘优异耐湿基因资源。【方法】以高耐湿芝麻品种中芝13与极敏感种质宜阳白杂交后连续自交6代构建206个株系的RIL群体。利用113对多态性分子标记扫描RIL群体获得基因型数据,用MapMaker/EXP. 3.0软件构建遗传连锁图谱。2009年和2010年在武汉和鄂州2地点通过人工淹水胁迫获得RIL群体盛花期湿害后正常株率和存活株率的表型数据,用Microsoft Excel 2010软件进行表型数据方差分析,用QTLNetwork 2.0软件基于复合区间作图法进行QTL定位,利用主效QTL紧密连锁的分子标记扫描核心种质群体,并结合耐湿性表型数据分析得到相关有效分子标记。通过盛花期耐湿性表型重复鉴定筛选,结合分子标记辅助选择,获得优异耐湿基因资源。【结果】构建的遗传连锁图谱全长592.4 cM,共有70个标记位点进入15个连锁群,标记间的平均距离为8.46 cM。共检测到与盛花期耐湿性相关的6个QTL位点,定位在第7、9、13和15连锁群上,分别解释5.67%—17.19%的表型变异,加性效应值2.7190—9.7302,贡献率最大的QTL为qWH10CHL09,加性效应3.9394,其增效等位基因来源于母本中芝13,SSR标记ZM428与其紧密连锁(遗传距离为0.7 cM)。标记ZM428在186份芝麻核心种质中验证结果表明,该标记2种基因型的资源间在耐湿表型上存在显著差异(P=0.0163),因此,标记ZM428可作为芝麻耐湿性分子辅助选择的有效标记。还挖掘出8份优异耐湿基因资源,湿害后其正常株率均>70%,存活株率均>80%。【结论】检测到6个芝麻耐湿性相关QTL,其中,贡献率最大的17.19%,获得1个有效分子标记,挖掘出8份优异耐湿基因资源。
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Magsci [本文引用: 1]
油菜的角果容易开裂,造成产量损失,同时也不利于油菜的机械化收获。定量测定油菜角果的开裂力对油菜裂角性的研究和选育耐裂角油菜十分必要。采用了拉裂法定量测定油菜角果的开裂力。为了保持不同测定值的可比性,收获的油菜角果在25℃,50%湿度的环境下平衡2周,使测定材料含水量保持相对一致;测定时,在离角果基部2.5 cm处,用金属线缠绕固定角果,使不同的测定,都拉裂2.5 cm长的角果。使用物性仪,拉裂角果,角果开裂时,物性仪探头受到的最大力即为角果开裂的力。用拉裂法,测定了47个甘蓝型油菜品种,结果表明甘蓝型油菜角果的开裂力在0.77~3.7 N之间,裂角性存在很大的遗传变异,因此,在甘蓝型油菜中选育适宜于机械化收获的耐裂角油菜品种是可行的。
Magsci [本文引用: 1]
油菜的角果容易开裂,造成产量损失,同时也不利于油菜的机械化收获。定量测定油菜角果的开裂力对油菜裂角性的研究和选育耐裂角油菜十分必要。采用了拉裂法定量测定油菜角果的开裂力。为了保持不同测定值的可比性,收获的油菜角果在25℃,50%湿度的环境下平衡2周,使测定材料含水量保持相对一致;测定时,在离角果基部2.5 cm处,用金属线缠绕固定角果,使不同的测定,都拉裂2.5 cm长的角果。使用物性仪,拉裂角果,角果开裂时,物性仪探头受到的最大力即为角果开裂的力。用拉裂法,测定了47个甘蓝型油菜品种,结果表明甘蓝型油菜角果的开裂力在0.77~3.7 N之间,裂角性存在很大的遗传变异,因此,在甘蓝型油菜中选育适宜于机械化收获的耐裂角油菜品种是可行的。
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DOI:10.3724/SP.J.1006.2008.00163Magsci [本文引用: 3]
<P>利用随机碰撞测试方法, 对229份自交纯合的甘蓝型油菜品种(系)进行了抗裂角指数测定, 以期筛选出抗裂角种质。结果表明, 抗裂角性状在现有品种(系)中存在广泛变异, 变异系数达114.4%。发现了2份抗裂角的品种(系), 占0.9%; 较抗的资源占3.93%; 处于中间状态的品种(系)占8.73%; 易裂角资源占27.07%, 极易裂角的品种(系)占59.39%。选择6个品种(系)进行了连续3年的测试, 表明抗裂角性状由品种(系)的遗传特性决定, 但受环境条件影响; 随机碰撞法具有较好的重现性。简单相关分析显示, 抗裂角指数与角果密度呈显著负相关, 与角皮厚度、角果长度、角果宽度、角喙长度、角粒数呈显著正相关, 但相关系数都很小。</P>
DOI:10.3724/SP.J.1006.2008.00163Magsci [本文引用: 3]
<P>利用随机碰撞测试方法, 对229份自交纯合的甘蓝型油菜品种(系)进行了抗裂角指数测定, 以期筛选出抗裂角种质。结果表明, 抗裂角性状在现有品种(系)中存在广泛变异, 变异系数达114.4%。发现了2份抗裂角的品种(系), 占0.9%; 较抗的资源占3.93%; 处于中间状态的品种(系)占8.73%; 易裂角资源占27.07%, 极易裂角的品种(系)占59.39%。选择6个品种(系)进行了连续3年的测试, 表明抗裂角性状由品种(系)的遗传特性决定, 但受环境条件影响; 随机碰撞法具有较好的重现性。简单相关分析显示, 抗裂角指数与角果密度呈显著负相关, 与角皮厚度、角果长度、角果宽度、角喙长度、角粒数呈显著正相关, 但相关系数都很小。</P>
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DOI:10.7668/hbnxb.2009.06.046Magsci [本文引用: 3]
油菜生产效益的提高有赖于机械化进程的推进,而机械化收获要求油菜品种具有较强的抗裂角性.为明确我国最新育成的油菜杂交种(或品系)对机械化收获的适应性,以改进后的随机碰撞法对2008年参加湖北省和全国长江中游区油菜品种区试的50份甘蓝型油菜进行了抗裂角性鉴定.结果表明,抗裂角指数为0.020~0.70,对照品种中油杂2号的抗裂角指数为0.218,大致处于中间值.将抗裂角指数范围分为:>0.,0.3~0.,0.2~0.3,0.1~0.2及<0.1五个区域,被鉴定的50份甘蓝型油菜在这5个区域的分布频数分别为5,5,10,17和13个,表明我国最近育成的油菜杂交种(或新品系)的抗裂角性存在较大的差异,有望通过筛选获得适合机械化收获的品种.对抗裂角指数较高的10份材料的产量和品质性状进一步分析,筛选出了三北98、中油112等2个通过了区试并获得审定、具有适合机械化收获性状的油菜新品种,可以直接推广利用.
DOI:10.7668/hbnxb.2009.06.046Magsci [本文引用: 3]
油菜生产效益的提高有赖于机械化进程的推进,而机械化收获要求油菜品种具有较强的抗裂角性.为明确我国最新育成的油菜杂交种(或品系)对机械化收获的适应性,以改进后的随机碰撞法对2008年参加湖北省和全国长江中游区油菜品种区试的50份甘蓝型油菜进行了抗裂角性鉴定.结果表明,抗裂角指数为0.020~0.70,对照品种中油杂2号的抗裂角指数为0.218,大致处于中间值.将抗裂角指数范围分为:>0.,0.3~0.,0.2~0.3,0.1~0.2及<0.1五个区域,被鉴定的50份甘蓝型油菜在这5个区域的分布频数分别为5,5,10,17和13个,表明我国最近育成的油菜杂交种(或新品系)的抗裂角性存在较大的差异,有望通过筛选获得适合机械化收获的品种.对抗裂角指数较高的10份材料的产量和品质性状进一步分析,筛选出了三北98、中油112等2个通过了区试并获得审定、具有适合机械化收获性状的油菜新品种,可以直接推广利用.
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DOI:10.3724/SP.J.1006.2013.01425Magsci [本文引用: 1]
<div ><font size="2">为了解芝麻的耐旱性及获得与芝麻耐旱性相关的分子标记,在发芽期,采用不同浓度PEG 6000处理不同来源不同种皮颜色的10份芝麻品种,测定其形态特征和生理特征及各指标的差异显著性。结果表明,模拟芝麻干旱处理的最佳PEG 6000浓度为15%;综合各项指标的主成分分析、最优回归方程分析及相关性分析表明,相对成苗率可以作为芝麻发芽期耐旱性鉴定的关键指标;利用上述方法对216份核心种质资源群体进行耐旱性鉴定,相对成苗率耐旱系数值位于12.15%~93.52%,平均为60.74%,变异系数为25.22,变异丰富且呈正态分布;资源群体的耐旱性指标值与608个多态性标记位点的关联分析,获得与芝麻发芽期耐旱性有显著关联的标记30个(<em>P</em><0.05),解释率在1.99%~4.96%之间,平均2.84%。试验表明,相对成苗率是最适且最方便的耐旱性鉴定指标,适用于芝麻资源的耐旱性鉴定。</font></div>
DOI:10.3724/SP.J.1006.2013.01425Magsci [本文引用: 1]
<div ><font size="2">为了解芝麻的耐旱性及获得与芝麻耐旱性相关的分子标记,在发芽期,采用不同浓度PEG 6000处理不同来源不同种皮颜色的10份芝麻品种,测定其形态特征和生理特征及各指标的差异显著性。结果表明,模拟芝麻干旱处理的最佳PEG 6000浓度为15%;综合各项指标的主成分分析、最优回归方程分析及相关性分析表明,相对成苗率可以作为芝麻发芽期耐旱性鉴定的关键指标;利用上述方法对216份核心种质资源群体进行耐旱性鉴定,相对成苗率耐旱系数值位于12.15%~93.52%,平均为60.74%,变异系数为25.22,变异丰富且呈正态分布;资源群体的耐旱性指标值与608个多态性标记位点的关联分析,获得与芝麻发芽期耐旱性有显著关联的标记30个(<em>P</em><0.05),解释率在1.99%~4.96%之间,平均2.84%。试验表明,相对成苗率是最适且最方便的耐旱性鉴定指标,适用于芝麻资源的耐旱性鉴定。</font></div>
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Magsci [本文引用: 1]
为寻求出油菜角果不易炸裂的优良品种,在分析已有油菜角果抗裂角力测试方法优缺点的基础上,采用悬空压裂法在WDW-300型万能试验机上对不同品种油菜角果的抗裂角力进行了试验研究,分析油菜品种、角果大小、角果含水率、角果成熟度等因素对油菜角果抗裂角力的影响。结果表明:加载速度为10?mm/min时,载荷随位移的增加先迅速上升,在得到一个峰值力后瞬间下降,呈曲线变化状态,峰值即为角果的抗裂角力。试验测得了28个品种油菜角果抗裂角力范围为0.898~3.035?N,同一品种的油菜角果含水率越高,角果尺寸越小时抗裂角力越小。油菜角果大小差异明显时,同一品种角果尺寸大其抗裂角力大;品种相同含水率不同时,含水率大的角果抗裂角力大。该试验也为研究油菜角果抗裂角力提供了一种新的测定方法,操作简单、快捷。
Magsci [本文引用: 1]
为寻求出油菜角果不易炸裂的优良品种,在分析已有油菜角果抗裂角力测试方法优缺点的基础上,采用悬空压裂法在WDW-300型万能试验机上对不同品种油菜角果的抗裂角力进行了试验研究,分析油菜品种、角果大小、角果含水率、角果成熟度等因素对油菜角果抗裂角力的影响。结果表明:加载速度为10?mm/min时,载荷随位移的增加先迅速上升,在得到一个峰值力后瞬间下降,呈曲线变化状态,峰值即为角果的抗裂角力。试验测得了28个品种油菜角果抗裂角力范围为0.898~3.035?N,同一品种的油菜角果含水率越高,角果尺寸越小时抗裂角力越小。油菜角果大小差异明显时,同一品种角果尺寸大其抗裂角力大;品种相同含水率不同时,含水率大的角果抗裂角力大。该试验也为研究油菜角果抗裂角力提供了一种新的测定方法,操作简单、快捷。
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Magsci [本文引用: 2]
利用3个抗裂和4个易裂品种(系)分析了品种间、品种内单株间、单株内分枝间、主花序上的着生部位和角果相对含水量与抗裂角指数间的关系。结果表明,品种间抗裂角指数差异极显著,说明遗传特性是影响抗裂角性状的主要因素。品种内不同单株间抗裂角指数变异系数在15.81%~73.78%,但变异范围没有超出该品种的抗裂角特性。单株内不同着生部位影响抗裂角指数,不同品种分枝部位间角果抗裂角指数的变异范围在18.67%~93.57%。下部第一分枝的角果抗裂角指数大于其它部位角果,主花序顶部角果的抗裂角指数分别比主花序中部和下部角果小55.04%和60.43%。角果相对含水量对抗裂角指数的影响很大,油菜角果的抗裂角指数(y)随角果相对含水量(x)的增加呈直线上升的关系,即y=0.0149x–0.4779, R2为0.4284。上述各因素对抗裂角品种的影响远大于对易裂角品种的影响。 <BR>
Magsci [本文引用: 2]
利用3个抗裂和4个易裂品种(系)分析了品种间、品种内单株间、单株内分枝间、主花序上的着生部位和角果相对含水量与抗裂角指数间的关系。结果表明,品种间抗裂角指数差异极显著,说明遗传特性是影响抗裂角性状的主要因素。品种内不同单株间抗裂角指数变异系数在15.81%~73.78%,但变异范围没有超出该品种的抗裂角特性。单株内不同着生部位影响抗裂角指数,不同品种分枝部位间角果抗裂角指数的变异范围在18.67%~93.57%。下部第一分枝的角果抗裂角指数大于其它部位角果,主花序顶部角果的抗裂角指数分别比主花序中部和下部角果小55.04%和60.43%。角果相对含水量对抗裂角指数的影响很大,油菜角果的抗裂角指数(y)随角果相对含水量(x)的增加呈直线上升的关系,即y=0.0149x–0.4779, R2为0.4284。上述各因素对抗裂角品种的影响远大于对易裂角品种的影响。 <BR>
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