中国大豆栽培和野生资源脂肪性状的变异特点研究

【目的】分析中国大豆栽培和野生种质资源脂肪及脂肪酸组分含量(本文简称脂肪性状)的变异特点,筛选优异种质,为不同生态区域大豆脂肪性状育种提供材料和依据。【方法】从中国全国各大豆生态区抽取代表性的栽培和野生材料进行田间试验,测定脂肪性状,进行各性状变异特点分析,并应用多元变异指数、聚类和主成分法分析中国和各生态区大豆脂肪性状的综合变异。【结果】(1)中国栽培大豆脂肪平均含量为17.21%,比野生种提高6.22%;油酸平均含量为23.25%,提高7.75%;亚麻酸平均含量为8.00%,减低4.23%;亚油酸平均含量为53.53%,减低2.57%;但栽培种的变异小于野生种;不同生态区均有此同一趋势。栽培大豆和野生大豆的饱和脂肪酸含量在全国和各区差异均不大。(2)中国野生群体及各生态区群体脂肪性状的多元变异度均大于相应的栽培种,长期人工选择使栽培种的变异相对减小,但多元变异方向相对较宽。(3)栽培种脂肪含量与来源地纬度呈极显著正相关,而野生种未见相关,推论栽培种脂肪含量与纬度的相关主要应是人工选择的结果。(4)筛选得到高脂肪、高油酸、高亚油酸、低亚麻酸的优良材料,其中N23547和N23697为兼具高脂肪(>23%)、高油酸(>30%)、低亚麻酸含量(5%左右)的优异资源。【结论】栽培大豆脂肪、油酸平均含量显著高于野生种,亚麻酸平均含量显著低于野生种,亚油酸平均含量略低于野生种,饱和脂肪酸平均含量与野生种差异不大。脂肪性状在各个生态区域内均存在丰富的变异,区域间的变异并不比区域内大。栽培种脂肪含量与纬度的相关主要是人工选择的结果。筛选出一批优异种质。

大豆蛋白质11S和7S组分及其亚基分析方法的研究述评

对大豆蛋白质组分及其亚基的分析方法进行了评述.主要内容为:利用超速离心技术把大豆蛋白质组分分为4种,以沉降系数分别表示为2S、7S、11S和15S,其中7S和11S是主要组分;利用碱溶、酸沉(冷沉)和缓冲液中沉淀的方法分别分离提取7S和11S,经凝胶过滤或离子交换柱层析提纯;利用碱溶、酸沉和离心分离方法分离提取大豆分离蛋白;利用D isc-PAGE技术初步分析7S和11S组分的个别亚基,利用SDS-PAGE技术测定7S和11S组分及其亚基的相对分子质量和相对含量;以相对分子质量为标准,在SDS-PAGE谱带中划分7S和11S组分的亚基组并测定其相对含量,然后计算7S和11S组分的相对含量和11S/7S比值.上述方法各有其优缺点和适用情况.在讨论的基础上提出食品科学与遗传育种科学要密切结合,培育含有不同蛋白质组分、不同亚基和组分比值的专用大豆品种,既可以深入研究亚基的功能特性,又能开发出新的大豆蛋白制品.

大豆异黄酮药性作用的研究进展

关于大豆异黄酮的药性作用及其机理的研究主要涉及3个方面:(1)骨质方面,大豆异黄酮可以防止更年期妇女的骨丢失和骨质疏松,这可能与骨质保护素的mRNA表达水平有关。(2)血管和肠道方面,大豆异黄酮可以防止动脉硬化,降低血脂和胆固醇,改善肠道内菌群构成。(3)肿瘤和肾脏等细胞方面,大豆异黄酮对多种肿瘤细胞有抑制和治疗作用,对肾脏等细胞具有保护作用。未来将会把更多的动物实验结果用于人类的临床研究,在分子水平上进一步揭示大豆异黄酮的药性作用机理,开发出新的药物和保健品。

大豆11S和7S蛋白质凝胶特性的研究综述

按照大豆蛋白质的构成,可以把11S和7S蛋白质凝胶特性的研究相对划分为3种类型:①蛋白质组分类型,研究11S和7S蛋白质热致凝胶的形成条件和部分特性;②分离蛋白类型,研究以11S和7S蛋白质为主要成分的大豆分离蛋白(SPI)凝胶特性;③蛋白质亚基类型,研究11S和7S蛋白质亚基的结构与凝胶形成机理的关系。对3种类型的研究具有相对的先后顺序,即在蛋白质组分类型基础上进行SPI类型的研究,在组分和SPI类型基础上进行亚基类型的初步研究,今后将对蛋白质亚基类型做深入研究。

大豆蛋白质有关性状的QTL定位

以科丰1号×南农1138-2组合衍生的184个重组自交家系(简称RIKY)和(Essex×ZDD2315)×ZDD2315衍生的114个BC1F2家系(简称BIEX)为材料,对蛋白质含量、蛋油总量与油脂含量,11S、7S、11S/7S,11S-1～11S-4,7S-1～7S-6等4组16个性状利用WinQTL Cartographer Ver.2.5的复合区间作图法(CIM)、多区间作图法(MIM)和IciMappingVer.2.0的完备区间作图法(ICIM)进行QTL分析,结果表明:(1)在RIKY和BIEX群体分别定位到17+个和21+个QTL,合计38+个QTL;在RIKY有蛋白、油脂、蛋油总量QTL11个,在11S和7S亚基组上分别只有1+和3+个;在BIEX有前性状QTL2+个,有后性状QTL分别9+和6+个;(2)两群体16个性状上均没有检测到共享的QTL,说明两群体的蛋白质有关性状具有完全不同的遗传基础;RIKY的两个亲本间蛋白、油脂和蛋油总量有明显遗传差异,但在亚基组上遗传差异不大,而BIEX则反之;(3)4组总、分性状中,两群体一致表现出蛋白、油脂和蛋油总量和11S、7S和11S/7S比值两组在总、分性状间共享QTL(共同遗传基础),而11S亚基组和7S亚基组两组性状在总、分性状间无共享的QTL;(4)蛋白质有关性状QTL定位结果和分离分析结果共同表明这类性状主效基因和微效基因均占较大比重,要考虑两者兼用的育种方法。

大豆脂肪及脂肪酸组分含量的遗传分析

以Essex×ZDD2315的P1、P2、F1、BC1F3为材料,用主基因+多基因混合遗传模型,分析大豆脂肪及脂肪酸组分含量的遗传机制及相关关系。结果表明,大豆脂肪含量受2对加性互补主基因+多基因控制,主基因遗传率为16.23%,多基因遗传率为53.49%;棕榈酸、硬脂酸和亚油酸均为3对主基因+多基因遗传模型,其中均有2对主基因效应为等加性,主基因遗传率分别为71.63%,91.51%和91.59%,棕榈酸多基因遗传率为14.78%,硬脂酸和亚油酸未估计出多基因遗传率;油酸为3对加性主基因遗传模型,其中2对主基因效应为等加性,主基因遗传率为74.66%;亚麻酸为2对等加性主基因+多基因遗传模型,主基因遗传率为41.98%,多基因遗传率为24.17%。相关分析结果,棕榈酸、亚麻酸与脂肪呈极显著负相关(-0.272、-0.325);油酸与亚油酸亚麻酸呈极显著负相关(-0.833、-0.604);亚油酸和亚麻酸呈极显著正相关(0.287);棕榈酸与油酸亚油酸呈极显著和显著负相关(-0.255和-0.211);硬脂酸与亚油酸呈极显著负相关(-0.310)。因此,脂肪及脂肪酸组分含量的遗传涉及到主效基因和多基因,脂肪及亚麻酸含量的主基因遗传率较低,其它性状主基因遗传率均在70%以上,改善脂肪含量要注重多基因的积累,改善脂肪酸组分可着重在主基因的利用,提高脂肪含量与改善脂肪酸组分无突出矛盾。

大豆脂肪及脂肪酸组分含量的QTL定位

脂肪及脂肪酸组分的改良是大豆油脂品质育种的主要方面。本研究旨在构建遗传图谱,定位大豆脂肪及脂肪酸组分的QTL,为大豆油脂品质育种提供参考。以Essex×ZDD2315的114个BC1F1单株为作图群体,构建了250个SSR标记和1个形态标记,具有25个连锁群的遗传图谱,覆盖大豆基因组2963.5cM,平均每个连锁群上10.0个标记,标记平均间距11.8cM。用BC1F3家系3个重复的表型平均值代表相对应的BC1F1单株表型值,采用Win QTLCartographer2.5复合区间作图法(CIM)检测到18个控制脂肪及脂肪酸组分含量的QTL,位于9个不同的连锁群上,表型贡献率为9.6%～34.5%;多区间作图法(MIM)检测到与CIM区间相同的7个QTL(fat-1、pal-1、st-1、ole-1、lin-1、lin-4和lio-2),区间相近的2个QTL(ole-4和lin-5),位于6个不同的连锁群上,表型贡献率为8.2%～39.3%。CIM法检测到的其他9个QTL有待进一步验证。大豆脂肪及脂肪酸组分含量的主效QTL数量不多,效应大的不多,可能还受许多未能检测出来的微效基因控制。育种中既要注意主效QTL的利用,又要考虑微效多基因的积聚。

大豆蛋白质及其组分含量对豆腐产量和品质的影响

通过对大豆蛋白质含量对豆腐产量和品质的影响,蛋白质11S和7S组分及7S的α′亚基和11S的酸性亚基含量对豆腐品质的影响的综述,可以看出大豆蛋白质含量与豆腐产量和品质的关系复杂,研究结果出现正相关、负相关和不相关3种情况,但球蛋白的含量与豆腐产量正相关。多数情况下,7S组分含量与豆腐品质负相关,11S组分含量与豆腐品质正相关,11S/7S比值与11S组分含量相似。7S的α′亚基含量与豆腐硬度负相关,11S的酸性亚基含量与豆腐硬度正相关。

中国野生和栽培大豆蛋白质及油脂含量的比较分析

蛋白质和油脂是大豆的主要营养成分,掌握大豆种质蛋白质和油脂含量的遗传变异是专用型品种选育的基础。以全国各生态区的野生豆138份、地方品种408份、国内育成品种145份、国外育成品种77份,合计768份大豆种质为材料,测定蛋白质和油脂含量,研究其遗传变异特点。结果表明:在南京同一环境下全国野生豆蛋白质含量、油脂含量和蛋脂总含量变幅分别为39.2%～54.2%、7.5%～17.5%和47.3%～64.6%,地方品种38.8%～51.5%、11.5%～22.5%和55.6%～69.0%,国内育成品种41.7%～49.4%、12.9%～22.9%和55.6%～68.6%。野生豆驯化为栽培豆并经人工选育后油脂含量和蛋脂总含量有大幅增加,而蛋白质含量平均数和变异度则有减小,说明以往人工进化着重在油脂含量的改进。三个性状各群体在各生态区内均有较大变异,区平均间差异并不大,各区都有优良变异。野生豆蛋白质含量、油脂含量和蛋脂总含量与来源地纬度并未发现相关;栽培豆地方品种和育成品种的油脂含量与地理纬度出现显著正相关;育成品种蛋白质含量与地理纬度还出现显著负相关;野生自然状态下蛋白质含量和油脂含量之间无相关,而栽培豆地方品种和育成品种依次增强了负相关;形成这种相关的原因在于地区间油脂含量人工进化程度的差异。

大豆蛋白质有关性状遗传的分离分析

采用科丰1号×南农1138-2衍生的重组自交家系群体(RIKY)和(Essex×兴县灰布支)×兴县灰布支回交自交衍生群体(BIEX)为材料,应用SDS-PAGE电泳测定11S、7S、11S/7S比值及其10个亚基组的相对含量,用凯氏(Kjeltec)自动定氮仪测定蛋白质含量、自动索氏(Soxtec)抽提仪测定油脂含量。结果表明:(1)两群体蛋白质组分及其亚基组有关性状以及油脂与蛋油总量等均有不同程度超亲分离,双亲间存在不同程度的位点互补。(2)蛋白质含量遗传,两群体均为1对主基因+多基因模型,主基因和多基因遗传率分别为31.3%～40.9%和37.2%～53.7%。蛋油总量均为3对主基因+多基因模型,主、多基因遗传率分别为59.9%～66.6%和23.2%～27.9%。油脂含量为2～3对主基因+多基因模型,两类遗传率分别为48.6%～71.7%和4.2%～29.7%。(3)11S组分均为3对主基因+多基因模型,两类遗传率分别为14.3%～60.7%和17.0%～50.7%。7S组分均为3对主基因+多基因模型,两类遗传率分别为34.5%～44.1%和21.5%～45.1%。11S/7S比值遗传均为2对主基因+多基因模型,两类遗传率分别为56.6%～74.8%和10.1%～20.1%。(4)11S的4个亚基组依次分别为2～3对主基因+多基因、2对主基因+多基因、2对主基因+多基因、2～3对主基因+多基因模型。(5)7S的6个亚基组依次分别为1～2对主基因+多基因、2对主基因+多基因、2～3对主基因+多基因、3对主基因+多基因、1～2对主基因+多基因和2对主基因+多基因模型。所有16个性状都由主基因和多基因控制,其中有10个性状两群体具相同的主基因数,其他6个性状两群体间相差1对主基因,两群体间遗传模型大同小异。这些相关性状的育种既要利用主基因还必须利用微效多基因,要考虑兼用两者的育种方法。

中国野生和栽培大豆11S及7S蛋白质相对含量的比较分析

大豆种质蛋白质11S和7S及其亚基组相对含量的遗传变异是专用型品种选育的基础。以全国各生态区的野生豆138份和地方品种409份,国内育成品种148份、国外育成品种83份,合计778份大豆种质为材料,采用SDS-PAGE电泳技术测定蛋白质11S和7S组分及其亚基组相对含量,研究其遗传变异。在南京同一条件下的结果表明：全国野生豆、地方品种和育成品种11S相对含量平均分别为54.7%、64.8%和71.7%,变幅28.8%～82.6%、38.8%～79.4%和48.2%～88.9%;7S相对含量平均分别为44.7%、34.9%和27.9%,变幅20.6%～71.2%、20.6%～61.1%和15.7%～47.8%;11S/7S比值平均分别为1.4、2.0和2.7,变幅0.4～3.9、0.6～3.9和0.9～4.0。野生豆驯化为栽培豆并经选育后11S相对含量和11S/7S比值上升,7S相对含量下降,变幅均减小;亚基组11S-2和11S-3相对含量增加;7S的6个亚基组,尤其7S-1和7S-6,相对含量下降。11S、7S、11S/7S以及各亚基组在各群体各生态区内均有较大变异,但与来源地纬度、蛋白质和油脂含量均无显著相关。从中优选到11S/7S比值大于3.7、11S相对含量为78.9%～88.9%的8份种质,发现有11S的4个亚基组相对含量分别大于37%、7S的6个亚基组相对含量分别大于24%、以及11S-1和7S的6个亚基组缺失的种质,这些特异种质可供蛋白质组分育种利用。