玉米醇溶蛋白性状改变对农艺性状与胚乳蛋白体消化性的影响

摘要

玉米种子是重要的蛋白质资源，在农业、食品、医药等多样领域中被广泛利用。醇溶蛋白是玉米种子储藏蛋白的主要成分，对玉米蛋白的营养品质起着决定性作用。玉米醇溶蛋白由多基因家族编码而成的γ（27 kD）、α（21-27 kD）、β（17-18 kD）和δ（10-14.4 kD）组分组成，这些组分在发育胚乳细胞的糙面型内质网被合成，最终蓄积成内质网衍生的球状蛋白体。与水稻谷蛋白、豆类球蛋白相比，玉米醇溶蛋白含有高量的疏水氨基酸和含硫氨基酸、低量的赖氨酸，因而具有难溶解、难消化、氨基酸平衡性差等营养缺陷。为此，有必要开发具有多样玉米醇溶蛋白突变性状的遗传资源，开展旨在实现玉米蛋白营养品质多样化的遗传育种研究。
　　本实验室从玉米自交系中发掘出具有γ组分缺失、α0组分特异表达、β组分分子量偏高、δ组分缺失性状的遗传资源，将其作为突变体分别命名为γz-Lack、α0z-SE、βz-HM、δz-Lack。为了揭示这些变异对玉米农艺性状与醇溶蛋白营养品质的影响，为玉米蛋白营养品质遗传育种研究提供借鉴，本研究进行了玉米自交系醇溶蛋白性状与农艺性状的关联性分析以及醇溶蛋白突变体胚乳中蛋白体的体外消化性解析。结果如下：
　　1.农艺性状及其与醇溶蛋白性状间的解析结果表明：（1）玉米自交系间的单株粒重、株高、穗位高有着明显的多样性，胚乳性状呈现较大差异，果穗性状和单株粒重间的关联性较大；（2）βz-HW突变体在单株粒重、穗行、行粒数和穗长方面显示极显著差异，γz-Lack在株高和穗位高方面呈现极显著差异，α0z-SE在穗长和穗位高方面有着极显著差异，而δz-Lack在穗行和穗长方面显示显著差异。这些结果可为玉米农艺性状与醇溶蛋白性状间的关联性研究提供借鉴。
　　2.通过玉米发育胚乳中蛋白体的提纯关键环节的条件优化，开发了最大量玉米蛋白体获得的适宜方法，基于该方法蛋白体的获得量是基于已报道方法获得量的25倍左右；通过胃蛋白酶消化条件的优化，将1.0mg/ml的胃蛋白酶浓度、50min的消化时间确立为玉米胚乳中蛋白体的最活跃体外消化条件。这些结果可为玉米醇溶蛋白营养品质的准确评价提供技术支撑。
　　3.进而解析了4份玉米醇溶蛋白突变体胚乳中蛋白体的消化性，结果显示：与野生型玉米自交系（PC130）相比，βz-HW蛋白体的消化率不显著降低，γz-Lack蛋白体的消化率显著降低，而α0z-SE、δz-Lack蛋白体的消化率显著升高。这些结果表明醇溶蛋白各组分的性状改变对玉米蛋白营养价值有着不同程度的影响，这样的影响可能起因于相关突变体胚乳蛋白体中各组分间相互作用及由此导致的蛋白体蓄积状态的变化。
　　玉米蛋白营养品质的遗传育种研究必须统筹考虑研究材料的醇溶蛋白性状表达的遗传调控及其营养品质的评价、农艺性状综合分析与产量潜力的评估。本研究在农艺性状、醇溶蛋白的性状与营养品质方面的结果，对于玉米蛋白营养品质多样化育种目标的实现具有重要的理论与现实意义。

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第一章 前言

1.1玉米种质资源概述

1.2玉米醇溶蛋白研究进展

1.3本研究的目的与意义

第二章 玉米自交系醇溶蛋白性状与农艺性状的关联性分析

2.1引言

2.2供试材料

2.3试验方法

2.4实验结果

2.5讨论

第三章 玉米发育胚乳中蛋白体的提纯与消化方法的优化

3.1引言

3.2材料及试剂

3.3实验方法

3.4实验结果

3.5讨论

第四章 玉米醇溶蛋白突变体胚乳中蛋白体的消化性解析

4.1引言

4.2实验材料、设备及试剂

4.3实验方法

4.4结果

4.5讨论

第五章 结论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

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