净、套作大豆异黄酮积累规律及风干期含量动态变化研究

摘要

大豆异黄酮(Soybean Isoflavones)是大豆植株中一种重要的次生代谢产物，具有弱雌激素活性等多种生物学功能，且对大豆植株本身有促进结瘤、限制外源微生物生长等作用。本试验在玉/豆套作和净作两种模式下，以异黄酮含量有显著差异的四个大豆品种为材料，比较了净、套作大豆异黄酮积累规律的差异，并对苯丙氨酸裂解酶(PAL)活性动态变化以及叶片、籽粒异黄酮含量与田间小气候的关系作了系统研究；试验还探明了采收后风干期，净、套作大豆籽粒异黄酮含量变化动态。主要研究结果如下：
　　 1.采用醇提法，完全随机试验对影响异黄酮提取率的两个关键因素（料液比和提取时间）进行考察。结果表明，料液比对异黄酮的提取率有极显著影响，最佳提取条件为：料液比1:40，超声提取30min。采用L9(34)正交试验，对影响丙二酰基型(M型)异黄酮水解的三个关键因素（水解温度、pH和水解时间）进行考察。结果表明，温度65℃、pH13、时间40min为最佳水解条件，其水解率达到100％，且无葡萄糖苷型(G型)异黄酮进一步水解成苷元的现象。
　　 2.净、套作大豆叶片PAL活性变化趋势总体一致，表现为“缓慢增加-迅速提高-迅速下降”，其平均变化速率分别为1.3/d、8.2/d和-11.2/d，不同生育期的品种其缓慢增加期的时间长短不一。套作大豆叶片的PAL活性缓慢增加期低于净作大豆，迅速提高期增加速率高于净作，迅速下降期下降速率低于净作。由此可见，套作并不影响其叶片PAL活性的迅速提高及利用。
　　 3.对生长发育期净、套作大豆叶片和籽粒异黄酮含量变化趋势进行了比较研究。结果表明，叶片异黄酮含量总体都呈“缓慢升高-保持-急剧下降”的趋势，含量保持期，净、套作大豆的平均含量分别为0.364mg.g-1、0.345mg.g-1，下降期，平均含量分别下降0.251mg.g-1、0.208mg.g-1。净、套作大豆籽粒M型、G型及总异黄酮的积累均可按积累速率划分为初始期和快速期，G型和总异黄酮的划分一致。净作条件下，南豆5号开花37d、其余品种开花44d至采收时，为籽粒总异黄酮积累快速期；套作条件下，除早熟品种南豆5号外其余品种快速期都比净作推迟7d。净作和套作快速期平均积累速率分别为0.0555mg·(g·d)-1、0.0570mg·(g·d)-1，此期积累量分别占籽粒发育期总积累量的73.83％、63.50％。另外，净、套作籽粒异黄酮总体积累趋势的差异G型大于M型。由此可见，异黄酮的积累具规律性，积累速率受种植条件影响，不同品种和不同组分异黄酮的合成对套作的敏感度可能有所不同。
　　 4.对采后风干期大豆籽粒异黄酮含量动态变化进行了研究。结果表明，此期大豆籽粒G型、M型和总异黄酮的含量均呈现先升高后降低的趋势，含量达最高值的时间在不同种植方式下和不同品种之间都存在差异。其间，净、套作籽粒总异黄酮最高增长量分别占总积累量的9％～36％、14％～39％，且M型的增长量显著大于G型的增长量；籽粒最高总积累量威远冬小豆和南豆5号表现为净作显著高于套作，其余品种差异不显著。经不同时期籽粒总异黄酮平均含量多重比较表明，净作大豆风干7d、套作大豆风干14天为籽粒异黄酮含量最高时期。由此可见，适当的风干过程有利于大豆籽粒异黄酮的进一步积累，套作大豆需要更长的风干时间。
　　 5.玉/豆共生期，套作生长带温度和有效光和辐射(PAR)显著或极显著低于净作，相对湿度极显著高于净作。通径分析表明，对叶片和籽粒总异黄酮含量的直接效应PAR＞温度＞相对湿度，其对籽粒总异黄酮含量产生影响的剩余通径系数大于叶片。相关分析表明，叶片和籽粒总异黄酮含量均与温度和PAR呈极显著正相关，与相对湿度呈极显著负相关。
　　 6.对净、套作大豆籽粒异黄酮最高含量与农艺和品质性状的相关性进行了比较研究。结果表明，籽粒G型、M型和总异黄酮最高含量与农艺性状的相关性在净、套作条件下的表现都存在差异，其中以与株高的相关性差异最为明显，表现为净作条件下均成显著正相关，套作条件下呈负相关。各组分含量与净、套作大豆蛋白质含量的相关性均成负相关，与脂肪含量均成正相关。

目录

文摘

英文文摘

英文缩略符号与中英文对照表

前言

1．文献综述

1.1 大豆异黄酮研究进展

1.1.1 组成结构、物化性质及含量分布

1.1.2 生物学功能

1.1.3 提取、测定及水解方法研究进展

1.1.4 生物合成途径

1.1.5 生态因子对异黄酮含量的影响

1.1.6 积累规律

1.2 套作的相关研究

1.2.1 套作条件下的田间小气候

1.2.2 套作与大豆的生长发育

1.2.3 套作与次生代谢

1.3 植物种子、果实采收后的生理变化

2．本研究的目的与意义

3．材料与方法

3.1 供试材料

3.2 试验设计

3.3 技术路线

3.4 取样方法

3.4.1 叶片

3.4.2 豆荚

3.5 测定项目与方法

3.5.1 异黄酮提取、水解、测定方法的优化(HPLC法)

3.5.2 PAL活性测定

3.5.3 异黄酮含量测定（紫外比色法）

3.5.4 籽粒水分含量测定

3.5.5 蛋白质、脂肪含量测定

3.5.6 田间小气候的测定

3.5.7 农艺性状考察

3.6 数据分析与处理

4．结果与分析

4.1 异黄酮提取、水解、测定方法的优化

4.1.1 提取工艺优化

4.1.2 水解工艺优化

4.1.3 丙二酰基型异黄酮换算因子

4.1.4 提取、测定方法学考察

4.2 大豆叶片PAL活性动态变化研究

4.3 大豆叶片异黄酮含量动态变化研究

4.4 生长发育期大豆籽粒异黄酮积累规律研究

4.4.1 总异黄酮积累规律研究

4.4.2 丙二酰基型异黄酮积累规律研究

4.4.3 葡萄糖苷型异黄酮积累规律研究

4.4.4 籽粒异黄酮含量与叶片异黄酮含量、PAL活性的相关性

4.5 采后风干期大豆籽粒异黄酮含量动态变化研究

4.5.1 总异黄酮含量动态变化研究

4.5.2 丙二酰基型、葡萄糖苷型异黄酮含量动态变化研究

4.6 田间小气候及其与异黄酮含量的通径分析

4.7 主要农艺与品质性状及其与异黄酮含量的相关性

5．讨论

5.1 丙二酰基型异黄酮提取及碱水解工艺的研究

5.2 生长发育期异黄酮代谢活动在净、套作条件下的比较

5.2.1 叶片异黄酮含量变化比较

5.2.2 籽粒异黄酮含量变化比较

5.2.3 异黄酮代谢及其与田间小气候的关系

5.3 采后风干期异黄酮含量动态变化及其与农艺、品质性状相关性

5.3.1 采后风干期籽粒异黄酮含量动态变化

5.3.2 籽粒异黄酮含量与农艺、品质性状的相关性

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文