稻米重要矿质元素的分布及铁锌快速测定方法的研究

摘要

矿质元素是人体生理活动所必需的,对人体健康有着着极其重要的作用.矿质营养元素缺乏带来的问题已受到人们的广泛重视,通过遗传育种技术提高水稻籽粒中有益矿质元素的含量有利于解决这个问题。本研究选用了长粒水稻品种浙农7号、中粒品种浙农60和短粒品种浙农34三种籼稻品种,研究了铁(Fe)、锌(Zn)、硒(Se)、镁(Mg)、钙(Ca)、锰(Mn)六种有益矿质元素在籽粒内部的分布情况.同时测定了31个不同类型的水稻品种(系)11种矿质元素和9个农艺性状,分析了矿质元素之间以及与农艺性状的相关性。本研究还改进了籽粒中铁、锌含量的快速定量测定方法。利用新建立的4,7-二苯基-1,10-邻菲罗啉(BPT)快速筛选方法对25个早籼杂交组合的不同世代材料、93-11及浙农7号诱变群体的富铁材料进行了快速筛选.主要结果如下:
　　 1.3种不同粒型的籼稻品种的碾磨结果表明,3个品种达到相同碾磨程度所需时间明显不同,长粒品种浙农7号所需时间远大于短粒品种浙农34,中粒品种浙农60介于两者之间。6种矿物质含量在3个品种的糙米中差异很大,在同一品种籽粒不同部位的分布也有显著差异。尤其是Fe、Mg、Ca,Mn在稻米籽粒中的分布很不均匀,主要分布在稻米籽粒的最外层;而Zn和Se在籽粒中的分布相对较为均匀。
　　 2.矿质元素间的相关性分析表明,糙米中的Mg与Al和Pb为极显著正相关,与其它5种元素的负相关未达显著水平;Al与Ca、Mn、Cu和Pb表现为正相关;Fe与Zn、Hg含量呈极显著正相关,但与Cu表现为显著负相关;Zn除了与Fe显著正相关外还与Se呈正相关。在矿质元素与农艺性状的相关性上,Zn与株高、Se与穗长均有着显著正相关,而Mg含量与穗长显著负相关。Fe、Se、Cd、Hg与单穗重均为显著正相关,而Mn和Pb与籽粒长宽比极显著负相关。在水稻育种中可以根据上述相关性间接改良相关的性状。
　　 3.为快速测定稻米中的Fe含量,利用米粉创建了基于盐酸浸提基础、通过BPT染色的铁含量简单准确的分光光度法。Fe2+在0～1.5ppm范围内符合Beer定律,线性回归方程为y=0.357x+0.0027,R2=0.9999t其测定结果与ICP-MS法比较无显著差异。本研究还建立了利用米粉在盐酸浸提基础上通过2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-二乙氨基酚(5-Br-PADAP)染色的Zn含量分光光度法,Zn2+在0～0.2 ppm范围内符合Beer定律,线性回归方程为y=2.206x+0.0162,R2=0.9902:该方法与ICP-MS方法测定结果也没有显著差异。上述两种快速测定方法简单方便有效,其精度能够达到水稻育种工作要求。
　　 4.本试验利用BPT染色法对糙米中的Fe含量进行了快速筛选研究。结果表明该快速筛选方法染色效果好、反应灵敏,可以达到水稻育种快速筛选的目的。与传统的测定方法相比较,可为水稻育种工作者提供一种低成本的Fe含量测定技术。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 引言

2 文献综述

2.1 矿质营养元素的重要性

2.1.1 矿质元素的生理功能

2.1.2 矿质营养缺乏引起的病症

2.2 水稻矿质元素含量差异的多样性

2.2.1 水稻籽粒不同部位矿质元素的差异

2.2.2 不同水稻品种矿物质含量的差异性

2.2.3 不同环境条件铁含量差异的多样性

2.3 水稻籽粒中矿物质含量的遗传控制及其生物有效性

2.3.1 水稻籽粒中矿质元素含量的遗传控制

2.3.2 水稻籽粒中植酸含量以及对矿物质元素生物有效性的影响

2.4 水稻籽粒矿质元素之间以及与水稻品质、产量以及农艺性状的关系

2.5 稻米重要矿质元素的分析方法

2.5.1 原子吸收光谱法(AAS)

2.5.2 原子荧光光谱法(AFS)

2.5.3 原子发射光谱法(AES)

2.5.4 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)

2.5.5 其他测定方法

3 材料与方法

3.1 供试材料

3.2 田间试验设计

3.3 稻米铁含量的快速测定

3.3.1 铁元素的定性筛选

3.3.2 铁元素的定量测定

3.4 稻米锌含量的快速测定

3.4.1 实验仪器与试剂

3.4.2 样品前处理与测定

3.5 农艺性状、矿质元素含量以及碾磨程度的测定

3.5.1 农艺性状的测定

3.5.2 质元素含量的测定

3.5.3 碾磨程度的测定

3.6 数据统计与分析方法

4 结果与分析

4.1 稻米铁含量快速测定体系的优化

4.1.1 稻米籽粒铁含量快速筛选体系的优化

4.1.2 稻米籽粒中铁含量定量测定体系的优化

4.2 稻米锌含量快速测定体系的优化

4.2.1 浸提条件的优化

4.2.2 缓冲溶液体系的优化

4.2.3 表面活性剂(CPC)用量的选择

4.2.4 无水乙醇用量的选择

4.2.5 显色剂用量的选择

4.2.6 5-Br-PADAP-Zn2+络合物吸收光谱及其稳定性

4.2.7 工作曲线以及方法灵敏度

4.3 稻米籽粒中重要矿质元素含量的分布

4.3.1 实验材料性状

4.3.2 不同实验材料的碾磨特性

4.3.3 水稻籽粒中六种有益矿质元素含量的分布

4.4 相关性分析

4.4.1 实验材料农艺性状

4.3.2 实验材料矿质元素含量

4.3.3 不同类型水稻品种的矿质元素含量

4.4.4 性状间的相关性分析

4.5 BPT快速测定方法在高铁水稻种质资源筛选中的应用

5 讨论

5.1 水稻籽粒中铁、锌含量快速测定方法的评价与应用

5.2 不同材料的碾磨特性及六种有益矿质元素在水稻籽粒中的分布规律

5.2.1 碾磨特性

5.2.2 有益矿质元素含量的分布

5.3 稻米矿质含量及与其他性状相关性

6 参考文献

本人硕士期间所发论文目录