硫素对不同基因型大豆球蛋白组成及含量的影响

为了探讨施硫量对不同基因型大豆7S和11S球蛋白亚基组成及含量的影响,寻找不同基因型大豆品种最佳施硫水平,以期提高大豆籽粒球蛋白的含量,改善期品质。选用在黑龙江省种植面积较大的‘黑农48’（高蛋白）、‘黑农37’（中间型）和‘黑农44’（高油）3种大豆作为试验材料。采用盆栽种植,每个品种设S1、S2、S3、S4 4个S处理（即每千克土壤分别施单质硫0、0.02、0.04、0.06 g）。采用SDS-PAGE凝胶电泳方法,对成熟大豆籽粒球蛋白亚基组成和含量2个指标进行研究。结果表明：在3个大豆品种中,7S球蛋白由α′、α、γ、β 4个亚基组成;11S球蛋白由酸性亚基和碱性亚基组成;各种亚基分子量在品种间的差异不显著。同一品种不同处理中均以S3水平下蛋白含量最高,对不同品种施用硫肥时,以高油品种提高球蛋白含量效果显著。施用硫肥对3个大豆品种的7S和11S球蛋白各种亚基组成都没有影响,对分子量的大小影响很小。施用硫肥对3个大豆品种中的7S和11S球蛋白和亚基含量有显著影响,适宜的施用硫肥有利于提高各品种球蛋白和亚基的含量。     

大豆7S球蛋白（α＋β）-亚基双缺失体遗传特征分析

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法（SDS-PAGE）对大豆7S球蛋白（α＋β）-亚基双缺失体后代的亚基组成表现进行分析,为明晰该缺失体的遗传规律提供理论依据。结果筛选到β-低含量型、（α-缺失＋β-低含量）型、β-缺失型、（α＋11S group Ⅰ＋llSA4A5B3）-缺失型和（α′＋α）-亚基缺失型5种新的7S球蛋白亚基缺失变异类型。首次在（α＋β）-亚基缺失型材料系统内检测到（α-缺失＋-低含量）型和β-缺失型重组个体,说明该系统内α-亚基缺失与β-亚基缺失特性的独立遗传是可能的。     

大豆球蛋白亚基的组成对豆腐凝胶特性的影响

豆腐是在豆乳中加入钙盐或镁盐,加热凝固形成的一种水基蛋白质凝胶体。豆腐凝胶的形成受多种因素影响,包括大豆的品种、大豆蛋白含量、大豆蛋白组成、豆腐加工条件及凝固剂的使用等。论述大豆球蛋白亚基的组成对豆腐凝胶形成的影响。大豆球蛋白(11S球蛋白)和β-伴大豆球蛋白(7S球蛋白)可影响豆腐凝胶的形成,相对于7S球蛋白,11S球蛋白对豆腐凝胶形成的影响更为明显。研究表明,同时缺失7Sα'和11SA4亚基,生产出的豆腐凝胶特性较好,有目标性地选取适宜基因型的大豆品种,有利于生产出品质更高的豆腐产品。     

大豆7S球蛋白β-伴大豆球蛋白亚基的氨基酸序列分析

为了分析大豆7S球蛋白β-伴大豆球蛋白不同亚基氨基酸组成对大豆营养品质的影响,利用生物信息学软件(BIOEDIT,DNAMAN)对已在GenBank数据库中注册的大豆7S球蛋白β-伴大豆球蛋白亚基氨基酸序列分析各亚基氨基酸组成和氨基酸序列比对。结果表明,3种亚基中色氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸含量较低,其中β-亚基则不含色氨酸;3种亚基富含谷氨酸和亮氨酸,其中α-亚基谷氨酸最高,为13.16%,β-亚基中亮氨酸的含量最高,为10.48%。谷氨酰胺、精氨酸、丝氨酸的含量也较高。氨基酸序列比对分析结果表明,序列保守位点较多,同源进化树分析证明3种亚基亲缘关系较近。     

大豆子粒蛋白亚基变异种质的鉴定与筛选

本研究以大豆优良品种中品661的298份甲基磺酸乙酯（EMS）诱变株系和610份大豆品种（系）为试验材料,利用聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）技术,分离大豆种子蛋白并计算各蛋白亚基的相对含量及11S/7S值。研究结果表明,突变群体与自然群体中不同亚基的变异系数差异极显著,但均以β亚基变异范围最大。另外,突变群体的α、β和酸性蛋白亚基的变异范围均大于自然群体。相关性分析显示：11S球蛋白与7S球蛋白含量呈极显著负相关;11S/7S值与蛋白含量相关性不显著,11S/7S值与11S和7S球蛋白各组成亚基均呈显著相关。此外,本研究还筛选出亚基明显变异材料6份,其中Ax亚基突变体尚未见报道,11S/7S值大于3的材料10份,蛋白含量大于48%的材料7份。本研究鉴定和筛选的种子蛋白变异种质为大豆品质相关基因发掘和品种改良提供了材料基础。     

大豆蛋白亚基组成对豆腐产量和品质的影响研究

为了全面解析原料大豆蛋白组成对豆腐凝胶特性的影响，本研究对大豆蛋白亚基组成与豆腐得率、质构性质及蛋白凝胶微观结构的关系进行了探讨。结果表明，大豆籽粒11 S/7 S球蛋白组分比值是判断豆腐产量和质构特性的良好指标。原料大豆蛋白组成的差异会导致豆浆pH值的不同，进而影响凝固剂对大豆蛋白的凝聚程度以及豆腐得率；原料大豆籽粒大小也是影响豆腐得率的一个重要因素。另外，7 S球蛋白以及β亚基组分含量占比高的原料大豆制作的豆腐质地偏软、蛋白凝胶微观结构疏松且孔洞较多。     

具有中国大豆遗传背景的7S与11S多亚基缺失型大豆新品系的创制

利用我国高油大豆品种东农47与日本引进多亚基缺失型育种材料日B,采用回交、三交的育种方法,综合系谱选择,通过SDS-PAGE技术分析亚基组成,在BC₁、BC₃及三交种F₈群体内,选育到(α+11S groupⅡa)-缺失型、(α′+11S groupⅡa)-缺失型、[(α′+α)+11S groupⅡa、Ⅱb]-缺失型、[(α′+α)+11S groupⅡa]-缺失型、[(α′+α)+11S groupⅡb+X₁X₂]-缺失型、[(α′+α)+11S groupⅡb]-缺失型和(α′+11S groupⅠ、Ⅱa)-缺失型共7种具有中国大豆遗传背景的7S球蛋白α′、α亚基与11S球蛋白groupⅠ(A_1aB_1b,A₂B_1a,A_1bB₂)、groupⅡa(A₄A₅B₃)和groupⅡb(A₃B₄)不同亚基缺失组合新种质。测定优良品系的综合农艺性状及氨基酸组成、含量,结果表明,与对照相比,各种缺失突变体的各种氨基酸组分含量普遍提高,蛋白总量普遍高于轮回亲本,精氨酸含量特别是游离精氨酸的含量大幅提高。其中亚基组成为(α+11S groupⅡa)-缺失型品系G2-2-3的17种氨基酸含量、氨基酸总量、蛋氨酸含量均显著高于轮回亲本东农47,特别是游离精氨酸含量高出7.27mg/g。以上结果表明,7S与11S多亚基缺失型优良品系在有效去除致敏蛋白的同时,可以提高大豆蛋白氨基酸含量, 改善大豆蛋白氨基酸组分配比。各种致敏蛋白缺失型大豆优良新品系的获得,大大丰富了我国蛋白质组分改良育种的种质基础。     

运用关联分析定位栽培大豆蛋白11S、7S组分的相关基因位点

大豆贮藏蛋白主要成分是7S和11S球蛋白,大豆贮藏蛋白组分及其亚基组成决定了蛋白质的品质和加工特性。本研究选用134对细胞核SSR标记,对166份栽培大豆微核心种质进行基因分型,运用一般线性回归(general linear model, GLM)和复合线性回归(mixed linear model, MLM)方法进行标记与性状的关联分析,定位大豆蛋白亚基的相关基因。结果表明,2年均检测到的且与蛋白亚基相关联的SSR位点有14个,以MLM方法检测到5个SSR位点(Sat_062、Satt583、Satt291、Satt234和Satt595)与蛋白亚基相关联;7S组分各亚基变异程度较大,是引起11S/7S变异的主要原因;表型变异较大的亚基可能因为相关基因进化中发生重组较多,LD衰减距离较小,导致检测到较少的相关位点。本研究结果对蛋白亚基相关性状的标记辅助选择育种有重要的利用价值。     

栽培大豆蛋白亚基11S/7S组成及过敏蛋白缺失分析

以175份中国大豆品种资源为材料,利用SDS-PAGE电泳和Western杂交技术,分析蛋白亚基11S和7S的含量,以及Gly m Bd 28K和 Gly m Bd 30K两种过敏蛋白的缺失情况。结果表明,参试品种的11S和7S的含量呈极显著负相关（r＝－0.95）,11S/7S比值范围为0.77～4.67,并鉴定出1份自然缺失β亚基的材料。在175个品种中没有检测到缺失30     

中国大豆蛋白亚基构成分析与缺失部分亚基的特异大豆品种的筛选

大豆蛋白亚基组成的不同直接影响大豆蛋白的加工特性与营养特性。本研究利用SDS-PAGE电泳分析大豆蛋白质组成并提出了便捷的样品预处理方法。对1 624个中国大豆栽培品种的分析结果表明,构成大豆蛋白的主要亚基均有一定变异,同时,结合Western Blot分析,首次在中国大豆栽培品种中发现了β-伴大豆球蛋白的β-亚基缺失的大豆品种,为大豆蛋白质的品质改良育种和加工理论研究提供了重要的材料。     

大豆7S球蛋白α'亚基缺失及(a'+a)亚基双缺失品系的回交转育

7S球蛋白α''与α亚基是大豆种子贮藏蛋白的重要组分,是影响大豆营养价值与加工品质的重要因子,同时还是主要的大豆致敏原,降低它们的含量是大豆品质改良育种的最新研究热点之一。以日本育种材料7S球蛋白(α''+α)-亚基双缺失型日B为供体亲本,黑龙江省主栽大豆品种东农47为受体亲本,采用回交转育方法,将α''与(α''+α)-亚基缺失特性导入东农47。结果表明,α''-缺失型(Cc)和(α''+α)-双缺失型(Cd)品系均能正常生长、结实,并能稳定遗传;Cc、Cd产量组分性状的平均值均远高于轮回亲本,蛋白质含量平均值均高于双亲,部分Cd株系籽粒蛋白质总量高达46.7%,脂肪含量平均值介于双亲之间,略高于日B;导入α''-缺失和(α''+α)双缺失性状后,绝大多数氨基酸组分含量和氨基酸总量提高,其中精氨酸和天门冬氨酸平均含量变幅最大。Cd株系籽粒含硫氨基酸含量(蛋氨酸与胱氨酸之和)及氨基酸总量分别比东农47高出0.11和5.56个百分点。说明通过常规育种重组α¢-缺失或(α''+α)-双缺失性状即可提高大豆含硫氨基酸含量,并提高其他氨基酸组分含量及氨基酸总量,在Cc、Cd的BC₂F₃后代群体中有望筛选到α''-缺失或α''与α同时缺失的高产、高含硫氨基酸、优质大豆新品种。     

大豆7S球蛋白α'亚基缺失新种质中黄608的分子鉴定

大豆7S球蛋白α'亚基含量与大豆的营养品质和加工特性关系密切。本研究利用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和免疫印迹法(Western blot)从中品661的EMS突变库中筛选出α'亚基缺失突变体中黄608。利用中黄608与登科1号创建了一个由210个个体组成的F2分离群体。遗传分析表明,α'亚基缺失由1对隐性单基因控制。利用连锁分析方法将该基因定位于第10染色体标记SSR10-1489与SSR10-1612之间,其中,包括控制α'亚基合成基因Cgy-1(Glyma.10G246300),序列分析发现,中黄608在Cgy-1第1外显子第84个碱基发生单碱基突变(G84→A84),导致氨基酸翻译提前终止。根据新发现的变异位点开发了共显性分子标记,并检测F2个体基因型,结果表明, Cgy-1基因型与α'亚基表型共分离。本研究不仅为大豆优质育种提供了新材料,同时也为分子育种提供了技术支持。     

不同溶剂提取燕麦油的脂肪酸分析及抗氧化性能研究

为进一步增加燕麦油的利用价值,用石油醚、正己烷、异丙醇、乙酸乙酯和乙醇五种溶剂分别提取燕麦油,精炼后测定其脂肪酸组成、DPPH·清除及还原力,同时与大豆油进行比较研究。提取结果显示,溶剂极性越强,对燕麦油提取率越高。GC-MS的结果表明,随着提取溶剂极性的提高,燕麦油中不饱和脂肪酸和反油酸的含量呈现降低趋势;且燕麦油中的亚油酸、反油酸、硬脂酸和α-亚麻酸含量均明显低于大豆油,但其他多不饱和脂肪酸的种类和含量高于大豆油。燕麦油的DPPH·清除能力及还原力高于大豆油,且随着极性的增强,大致呈现上升趋势。     

大豆脂肪酸含量的QTL分析

利用Charleston(♀)×东农594(♂)的F14和F15代永久自交系群体154个单株后代,在2年3点条件下用气相色谱法测得其籽粒5种脂肪酸的含量,利用Win QTL Cartographer2.5复合区间作图法(CIM)进行QTL分析。结果共检测到47个相关的QTL,分布在13个连锁群上。多年多点同时检测到的QTL共有15个,其中控制软脂酸性状的2个,包括qPal-C2-2和qPal-A1-1;控制硬脂酸性状的4个,包括qSt-B1-1、qSt-B1-2、qSt-D1a-1和qSt-C2-1;控制油酸性状的3个,包括qOle-B2-1、qOle-G-1和qOle-H-1;控制亚油酸性状的有2个,包括qLin-C2-1和qLin-H-1;控制亚麻酸性状的4个,包括qLino-B1-1、qLino-C2-1、qLino-D1b-1和qLino-J-1。这些QTL的一致性较高,为特异脂肪酸含量标记辅助育种奠定了基础。大豆脂肪酸含量的主效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。     

Identification and verification of pleiotropic QTL controlling multiple amino acid contents in soybean seed

Soybean is important throughout the world due to its high seed protein and oil, while the quality and quantity of seed amino acids need to be improved. To improve the multiple amino acid concentrations in soybean simultaneously, detecting and utilizing the pleiotropic quantitative trait loci (QTL) and related genes become increasingly important. In view of this, a F_6:7 recombinant inbred line population was genotyped using 1739 polymorphic SNP and 127 SSR markers in the present study and was phenotyped for seventeen types of amino acids simultaneously. In total, twelve co-located or overlapped pleiotropic additive QTL clusters, which explained 2.38–16.79% of the amino acid variation, were identified. Of them, one novel pleiotropic QTL cluster with a phenotypic variation explained ranging from 8.84 to 16.79% for ten kinds of amino acid contents (glycine, alanine, isoleucine, leucine, valine, methionine, aspartic acid, glutamic acid, lysine and phenylalanine), was located at the same position on linkage group D2, and the confidence interval was only 0.8 cM. Moreover, the individuals in this family-based population (345 lines) and another cultivar-based population (254 varieties) with different genotypes at the common flanking markers for this QTL cluster showed significantly different amino acid contents, which further validated the QTL mapping results. Additionally, some candidate genes that might participate in the amino acid biosynthesis process were found in these pleiotropic QTL regions. Thus, novel pleiotropic QTL clusters could be applied in marker-assisted selection breeding or map-based candidate gene cloning in soybean for multiple amino acid genetic improvements in seed in the future.     

The accumulation pattern in developing seeds and its relation to fatty acid variation in soybean

Sixty soybean cultivars from Japan and the USA formed five maturity groups (IIb‐Vc) based on number of days from sowing to flowering and number of days from flowering to maturity. Highly significant intervarietal differences in fatty acid composition were found in all the maturity groups, especially in IIc. Stearic and oleic acids showed a larger variation than palmitic, linoleic and linolenic acids. Principal component analysis suggested that the total variation of fatty acid composition depended mainly on the desaturation levels from oleic to linoleic acid. Three cultivars exhibiting unique fatty acid composition, together with a standard cultivar, were examined for the contents of the five fatty acids, as well as crude oil at eight seed‐filling stages. For all four cultivars, it was found that crude oil content increased sigmoidally with advancing filling stage, and that the accumulation patterns of palmitic, linoleic and linolenic acids were similar to that of crude oil. However, the accumulation pattern of stearic acid was different from that of crude oil and divided the cultivars into two distinct groups. For oleic acid, only the cultivar ‘Aburamame’ showed a rapid increase in proportion with advancing filling stage, although not differing markedly in accumulated content from the other cultivars. These results indicate that analysing the accumulation patterns of fatty acids could explain the latent genetic variation in fatty acid composition of soybean seeds.