玉米低植酸自交系的鉴定及其连锁分子标记的初步筛选

降低玉米植酸含量对于改善玉米营养品质具有重要的意义,挖掘低植酸玉米种质,培育低植酸品种是一种有效降低植酸的途径。在前期工作中,我们筛选获得并初步鉴定了1个低植酸的玉米自交系齐319。本研究进一步鉴定了该自交系的植酸含量,发现它仅为常规玉米自交系的1/4左右,田间发现,其发芽率略低,但发芽后的植株生长正常,进而利用齐319与Lpa241杂交获得F2群体,分析表明F2群体的植酸含量呈现分离,符合3∶1比例,确定该性状受隐性单基因控制,在此基础上,初步筛选了与低植酸性状连锁的分子标记,发现第2染色体长臂上的2个标记(IDP7818和IDP7635)与低植酸性状连锁。这一工作为分子标记辅助的玉米低植酸育种奠定了基础。

高无机磷低植酸含量玉米突变体筛选初报

利用200GY的60COΓ射线诱变处理干种子,从主栽玉米杂交种农大108的双亲黄C和X178中分别筛选了4个和2个高无机磷、低植酸含量突变体。以株系计突变频率分别为8.04×10-4和10.48×10-4。与野生型相比,6个突变体HL-PA1、HL-PA2、HL-PA3、HL-PA4、XL-PA1、XL-PA2的TP含量基本未变,PAP分别下降了79.09%,66.06%,47.58%,43.94%,70.00%,48.28%,IP分别增加了11.22,9.91,7.04,6.43,6.43,4.33倍。

4份低植酸铁蛋白转基因水稻花培系的生物学特征观察

在获得31份集外源铁蛋白基因(Fer)和低植酸突变基因(lpa)于一体的水稻花培纯系基础上,选取4份铁含量明显较高的稻米花培代表系(Fer34-HIPj1-1、Fer34-HIPj1-2、Fer65-HIPj2-1和Fer65-HIPj2-2),以秀水11和秀水110为亲本对照,对铁蛋白和低植酸双基因表达水稻的生物学特性进行观察。结果表明,与对照相比,这些双基因纯系均有较为明显的发芽起始滞后、幼苗早期生长缓慢、灌浆前期速率较慢等迹象,最终致使单株产量下降。此外,还发现成株期叶片的叶绿素含量和组成与对照相仿,但其净光合速率比对照快,这种光合生理特性是否与铁蛋白转基因或低植酸突变有关还有待进一步研究。

作物低植酸育种研究进展

植酸富含磷,广泛存在于作物种子中,但由于单胃动物缺少能分解植酸磷的酶而不能有效利用,同时粪便排泄出的磷造成严重环境污染。培育作物低植酸品系是解决该问题的有效途径之一。目前已经获得了玉米、大麦、水稻和大豆低植酸(lowphyticacid,lpa)突变系,种子植酸含量减少了50%以上,显著改善了磷的有效利用。针对植酸的生物学和生化合成,综述了作物低植酸性状的遗传育种研究现状以及其产生的内在分子机制。

水稻低植酸突变基因和外源铁蛋白基因的聚合

对所获得的2份低植酸突变系和2份铁蛋白(Fer)转基因富铁系稻米进行了无机磷、种子GUS、叶片PCR、稻米矿质元素含量检测和简单的遗传分析,表明这些材料作为低植酸突变种质和Fer富铁种质具有良好的实用价值。对所配杂种F1进行了花药培养,并对愈伤组织诱导、分化、生根和花培苗倍数性、成活率、结实性等性状进行考察,认为低植酸基因和铁蛋白外源基因对花培过程影响不明显。在大量的花培后代中筛选到31份低植酸基因和外源铁蛋白基因双重表达的花培纯系,经检测,该批材料富铁效果极为显著,是难得的低植酸富铁转基因优良新种质。

大豆低植酸育种研究进展

大豆种子中的磷主要以植酸的形式存在,它对人和单胃动物来说是一种抗营养因子;降低植酸的含量不仅可以提高大豆微量元素、蛋白质和磷素的生物有效性,而且可以减少磷素的污染和浪费。就不同大豆品种中植酸的含量、低植酸种质的创新,以及这些种质的遗传机制、农艺性状、营养品质和分子特性的研究给予了较为全面的综述。

低植酸豆基配方粉的制备及消化特性

为提高婴儿豆基配方粉产品的营养性,本研究从降低植酸和提高消化性角度出发,开展低植酸豆基配方粉制备技术研究。将浸泡大豆进行热烫处理(质量分数3‰ NaHCO3溶液、(85±2)℃、10 min)后打浆除渣、酸沉处理去除乳清获得的蛋白提取物,采用植酸酶酶解(加酶量1%、pH 5.15、温度50 ℃、酶解60 min),使植酸去除率接近90%,采用中性蛋白酶实现了7S特异性酶解(加酶量0.5%、pH 7、温度45 ℃、酶解10 min),由此获得的蛋白基料与脂肪、糖等复配成豆基粉。与豆乳粉、市售乳粉进行体外模拟消化性比较后发现,豆基配方粉在体外模拟的婴儿胃环境内几乎不形成凝块,有利于婴儿对大豆蛋白质的消化,提高婴儿食用后的舒适性;而且在小肠消化30 min后即可实现完全消化,具有良好的消化食用性。

两个低植酸大豆突变体中肌醇-3-磷酸合成酶MIPS1基因表达特性的研究

肌醇-3-磷酸合成酶(MIPS)基因是植酸合成代谢途径中重要的功能基因。本研究以两个大豆低植酸突变体Gm-lpa-TW-1、Gm-lpa-ZC-2以及其野生型亲本台湾75和浙春3号为材料,分析了MIPS1基因在其根、茎、叶、花和发育种子中转录水平上的表达特性。结果表明:在大豆发育的种子中MIPS1基因的表达表现为由弱到强再逐渐减弱的表达特性,在开花后22d的种子内,基因的表达达到高峰,此后逐渐减弱。突变体Gm-lpa-TW-1和野生型亲本台湾75的根、茎、叶和花中MIPS1基因的表达均较弱,但突变体Gm-lpa-TW-1的表达量略高于野生型亲本。与野生型亲本相比较,在开花后的22d,突变体Gm-lpa-TW-1发育种子中MIPS1基因的表达峰极显著的降低,仅为野生型的25%左右,而且在整个种子发育期间MIPS1基因的表达均较弱。突变体Gm-lpa-ZC-2和浙春3号的根、茎、叶和花中MIPS1基因的表达较弱,突变型和野生型之间没有显著的差异,但在种子发育的各个时期突变体Gm-lpa-ZC-2的表达量显著的高于野生型亲本浙春3号。在两个低植酸突变体发育的种子中MIPS1基因的表达与野生型亲本相比均发生了显著的变化,表明基因突变对MIPS1基因的表达均造成了显著的影响,在Gm-lpa-TW-1中表现为MIPS1基因表达的下调,而Gm-lpa-ZC-2中则表现为上调。

大豆低植酸突变体Gm-lpa-ZC-2的精细定位

降低大豆植酸含量对于改善大豆营养品质极其重要。通过诱变的方法筛选到大豆低植酸突变体Gm-lpaa-ZC-2，经典遗传学分析表明：其突变性状由隐性单基因所控制，并被定位在大豆连锁群B2上。试验在大豆低植酸突变体Gm-lpa—ZC-2初步定位的基础上，通过构建较大的遗传群体，运用生物信息学发展新的连锁标记，结合大豆基因组学和传统定位的方法，进行突变基因的精确定位。结果表明：位于大豆B2连锁群上的Gm-lpa-ZC-2突变基凶，与连锁标记Satt168和Satt416的遗传距离远大于初步定位的结果，为18．2cM；4E此基础上，利用大豆基因组序列信息，在Satt168标记的上游序列与目的基因之间的染色体片段，4900～8200kb的区域中，发掘到9对在遗传群体亲本间具有多态性的SSR引物；其中SSR位点psmlpa-224，psmlpa-225和psmlpa-226与目的基因的距离仅为0．8cM，实现了突变基凶的精细定位。

大豆突变体Gm-lpa-TW-1中低植酸性状与种子发芽率和糖份含量的相关性分析

为明确低植酸突变体Gm-lpa-TW-1植酸性状突变与种子发芽率降低以及糖份含量变化的相关性,选用低植酸突变体Gm-lpa-TW-1与不同野生型亲本的杂交后代,低植酸纯合株系(LPA)和非低植酸纯合株系(HPA)为研究材料,分析不同株系在不同种植环境下收获种子的发芽率、总糖、蔗糖和低聚糖的含量。结果表明:无论是LPA株系还是HPA株系春播种子的发芽率均显著低于秋播种子;同一杂交组合中LPA株系春播种子的发芽率显著低于HPA株系春播种子;鲜食大豆杂交组合后代的LPA株系发芽率低于粒用大豆杂交组合的LPA株系;但在所有杂交组合后代株系中均可以筛选到发芽率显著高于突变亲本Gm-lpa-TW-1的LPA株系。糖份含量分析表明:LPA和HPA株系之间总糖含量无明显差异;LPA株系的蔗糖含量极显著地高于HPA株系的蔗糖含量,低聚糖含量则表现为极显著低于HPA株系,3种糖份含量在LPA和HPA株系之间的差异不受种植环境影响。LPA株系种子发芽率受到突变基因与环境互作的影响,高温环境对LPA株系种子的发芽率影响较大;通过遗传改良可以有效改善LPA突变基因对种子发芽率的不良影响。LPA株系中的低植酸性状与高蔗糖低寡聚糖性状表现为连锁遗传,有利于选育品质更为优良的大豆新品种。

低植酸玉米及其在畜禽饲料中的应用前景

低植酸玉米是近年来培育的一种新型玉米,我国在这一研究领域处于世界领先地位。介绍了低植酸玉米及其营养和环保功能,简要分析了其作为一种新的畜禽饲料的应用前景。

T/C1003-2022《低植酸小麦籽粒中植酸含量指标和测定方法》团体标准解读

T/C 1003-2022《低植酸小麦籽粒中植酸含量指标和测定方法》于2022年2月发布并正式实施。本标准的发布首次提出了低植酸小麦品种(系)的植酸含量指标并规范了简便准确的测定方法,这将有利于低植酸小麦新品种开发和营养健康农业的发展。为了更好地使相关人员正确理解和使用该团体标准,本文对编制背景、主要内容、测定方法的优势等进行了详尽介绍。

低植酸作物突变体研究进展

植酸是玉米(Zeamays)、小麦(Triticumaestivum)、大麦(Hordeumvulgare)、水稻(Oryzasativa)和大豆(Glvcinemax)等籽粒中广泛存在的一种有机酸(6-肌醇磷酸),其与K+、Ca2+、Mg2+和Fe3+等金属离子形成的植酸盐是微量营养元素的重要贮存形式。植酸及植酸盐不能被人和非反刍动物所吸收利用;植酸摄入体内后还会和其他来源的微量营养元素结合形成植酸盐,造成这些营养元素的生物有效性下降,从而造成微量元素缺乏症。此外,大量的植酸及植酸盐随粪便排出,造成严重的环境污染,尤其是水体富营养化。由于土壤中缺乏分解微生物,即使畜禽粪便作有机肥还田仍不能被作物吸收利用。近年来,利用理化诱变与转基因技术已成功地获得了玉米、大麦、水稻和大豆等作物的低植酸突变体。本文对植酸的生物合成过程、低植酸突变体的诱发与研究、低植酸突变体的遗传特征与可能机理及营养评价进行了综述,并对低植酸作物的应用前景进行了简要分析。

低植酸作物育种研究进展

植酸广泛存在于作物种子中,由于植酸中的磷不能被非反刍动物有效吸收利用,而从粪便排出造成了磷资源的极大浪费和环境污染。近年来,利用理化诱变与转基因技术已成功地获得了玉米、大麦、水稻和大豆等作物的低植酸突变体。为进一步研究低植酸作物育种的现状,对植酸的简史、生物合成过程、低植酸突变体的培育及遗传特征、低植酸突变体农艺性状进行了综述,并对低植酸作物的应用前景进行了简要分析。

低植酸作物在饲料中的应用前景

对低植酸作物的研究是近年来兴起的研究热点之一,我国在这一研究领域处于世界领先地位。文章介绍了低植酸作物及其营养功能和环保性能,并对其作为畜禽饲料的应用前景进行了简要分析。

低植酸玉米育种的研究概况

综述低植酸玉米突变体的培育、突变体的植酸含量及其他成分含量的变化,以及这些突变体的农艺性状和种子特性变化、低植酸突变的遗传学研究等方面研究概况,并对低植酸玉米的应用前景提出展望。

^(60)Co-γ辐照高产低植酸小麦新品系的鉴定筛选

通过辐射诱变手段获得种子低植酸(low phytic acid)突变系,进而选育低植酸作物品系,是可行的技术路径。本研究利用60Co-γ辐照小麦种子,从其后代中筛选到熟期与辐射亲本相仿或早熟、高产且籽粒植酸含量明显低于辐射亲本的小麦新品系10份,为小麦育种提供新的种质资源。

低植酸盐饲料原料:降低家禽粪磷新途径

综述了低植酸盐饲料原料——玉米和大豆，降低家禽粪磷含量的研究进展，说明了低植酸盐饲料原料极具发展潜力，在将来的家禽生产中必将发挥巨大的作用。

NaCl胁迫对低植酸小麦突变体材料种子萌发特性的影响

植酸广泛存在于禾谷类和豆类等作物种子中,近年来利用诱变技术选育低植酸作物新品种已成研究热点。本研究在不同NaCl浓度处理下,对前期通过60Co-γ辐射获得的9份低植酸小麦突变体材料进行萌发试验。结果表明,0.5%NaCl能促进种子萌发,而1.0%、1.5%NaCl明显抑制种子萌发,在其胁迫下,种子幼苗和主根生长受到抑制。初步筛选到耐盐性较好的低植酸小麦突变体材料4份,分别为lp14、lp49、lp55、lp50。

低植酸玉米的研究进展

玉米是最主要的饲料作物,培育利用低植酸玉米是提高玉米饲用营养价值,减轻环境污染的有效途径。本文从低植酸玉米的遗传、育种、生理与分子生物学等方面总结了国内外的研究进展,分析了低植酸玉米利用存在的问题。