大豆脂肪氧化酶突变体功能标记开发与育种应用

大豆脂肪氧化酶(LOX,lipoxygenase)能催化不饱和脂肪酸的酶促反应,使豆制品产生令人不愉快的豆腥味,被称为抗营养因子,从而影响豆制品的营养品质。本研究采用脂肪氧化酶缺失近等基因系(Suzuyutaka和Century)和育成品种为材料,克隆了3种脂肪氧化酶突变体基因lox1、lox2和lox3,比较不同lox基因序列的差异;根据差异序列设计特异性引物,采用琼脂糖凝胶电泳、毛细管电泳法和KASP标记法,开发不同LOX突变基因(lox1-303 bp、lox3-266 bp、lox2-KASP、lox3-KASP)的功能标记,并利用开发的标记鉴定低豆腥味大豆育成品种和育种后代材料的基因型,结合比色法生化验证,筛选出28份缺失脂肪氧化酶-2基因(lox2)的低豆腥味大豆新品系。比较杂交育种后代材料的产量和主要品质性状,发现群体中大豆脂肪氧化酶突变体与野生型株高、单株产量、蛋白质和脂肪含量没有显著性差异。结合农艺和品质性状,筛选出6份高产、低豆腥味新品系,为低豆腥味大豆分子育种提供可靠的功能标记和优异育种材料。

大豆脂肪氧化酶缺失种质生化鉴定方法比较及其营养品质分析

大豆脂肪氧化酶(LOX)是一种重要的豆腥味因子,为了筛选适宜的LOX鉴定方法和优异的LOX缺失育种亲本,本研究以大豆LOX缺失的近等基因系(Century和Suzuyutaka)和6个低豆腥味品种为材料,采用比色法、变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和等点聚焦聚丙烯凝胶电泳(IEF-PAGE)技术鉴定LOX缺失情况,比较3种鉴定方法的优缺点;同时,采用近红外光谱(NIRS)、超高液相色谱(UPLC)、气相色谱(GC)和高效液相色谱(HPLC)等方法分析LOX缺失种质的主要营养品质组分(蛋白质、油分、可溶性糖、脂肪酸、异黄酮、维生素E和类胡萝卜素)含量差异。结果表明:比色法简便快捷,试剂需要现配现用;SDS-PAGE方法简单且成本低,但分辨率较差;而IEF-PAGE方法检测准确性较高,但成本也较高。品质分析发现,Century近等基因系的不同营养品质组分差异显著;而Suzuyutaka近等基因系的蛋白质、油分和类胡萝卜素组分差异显著。综上,针对大量种质材料筛选可先采用比色法进行快速初筛,然后结合IEF-PAGE法进行精准鉴定,既可加速低豆腥味大豆育种进程,同时可降低检测成本。筛选出具有不同营养品质组分的LOX缺失的优异种质,可为低豆腥味大豆品种选育提供可靠的育种和亲本材料。