小麦多酚氧化酶研究进展

小麦面粉和面食品的色度是小麦磨粉品质和面食品的主要评价指标。特别是面条、馒头、饺子、烙饼等中式食品对白度的要求相当高。多酚氧化酶(PPO)与小麦面粉及其面食品在加工、贮藏中的褐变直接相关。同时,多酚氧化酶种类的遗传变异和表达差异也决定小麦籽粒中的PPO总活性高低,从而直接或间接影响面粉的白度。笔者综述了近年来小麦多酚氧化酶生化机理、分布和分子生物学遗传分析以及与品质关系等方面的研究进展,并且根据多酚氧化酶的表达特性,讨论了小麦高白度新品种选育的策略。     

小麦籽粒萌发期多酚氧化酶活性的变化规律

通过对7个小麦品种萌发期多酚氧化酶(PPO)活性测定分析,结果表明,7个小麦品种资源中,PPO活性变化范围在30.60～70.20 u/(g·min)之间,平均值为49.40 u/(g·min),小麦籽粒萌发过程中PPO活性是不稳定的,小麦籽粒萌发过程中成熟干籽粒(0 h)PPO活性最低;萌发过程中不同品种的PPO活性的变异系数有一定差异;小麦籽粒萌发过程中品种和萌发期对PPO活性都有显著影响.     

小麦多酚氧化酶概述

简述了多酚氧化酶的概念、分布,介绍了其生理生化特性及功能,并指出影响小麦多酚氧化酶活性的因素。     

小麦麸皮多酚氧化酶粗提条件分析

研究小麦籽粒麸皮中多酚氧化酶的提取工艺,得出提取的最佳工艺条件:酶蛋白提取及保存温度为4～10℃,交联聚乙烯吡咯烷酮的添加量为3%,缓冲液的pH值为6,浸提振荡频率为120r/min,提取时间为12h。     

小麦籽粒发育过程中多酚氧化酶同工酶的变化

选取了19个冬小麦品种,分别在籽粒满仁期、灌浆中期和蜡熟期取样分析多酚氧化酶同工酶谱的变化。试验结果表明,满仁期多酚氧化酶同工酶谱带最多,随后,低分子量区多酚氧化酶同工酶谱带浓度不断下降,至蜡熟期,低分子量区同工酶谱带已很微弱,收获干燥后的籽粒未检测到同工酶谱带。在籽粒同一发育时期,品种间同工酶谱带非常相似。这些变化对研究成熟小麦籽粒中多酚氧化酶活性变异的原因具有重要意义。     

小麦籽粒多酚氧化酶活性的QTL分析

多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)是引起面团(片)颜色褐变的主要原因。由小麦品种花培3号和豫麦57杂交获得DH群体168个株系,种植于2年6个环境中,利用324个多态性标记构建遗传连锁图谱,对小麦多酚氧化酶活性进行QTL分析。利用完全区间作图法,共检测到15个加性效应位点,其中2D染色体上主效QTL(标记Xcfd168-Xbarc349.2)在4个环境下均能被检测到,贡献率为11.65%~65.84%,适用于分子标记辅助育种。     

普通小麦品种多酚氧化酶活性的变异

 以邻苯二酚为底物，采用全籽粒浸提分光光度法测定了200个普通小麦品种的多酚氧化酶活性，结果表明：（1）不同多酚氧化酶活性范围的品种频次分布呈偏态性，峰值倾向低多酚氧化酶活性一侧；（2）种皮颜色和胚乳质地与多酚氧化酶活性有关。红皮品种PPO活性高于100 AU·min-1·g-1的占31.82%，高于200.0 AU·min-1·g-1的占11.63%；白皮品种PPO活性变幅较小，主要集中在28.3 AU·min-1·g-1左右，高于100 AU·min-1·g-1仅占10.40%，高于200 AU·min-1·g-1的占0.06%。总体上看，在平均PPO活性和具有高PPO活性的品种比例上，白皮小麦显著低于红皮小麦品种；（3）白皮粉质和半角质小麦中，PPO活性低的品种较多；（4）我国大面积种植的一些小麦品种PPO活性差异很大，黄淮麦区的很多品种PPO活性在20～50 AU·min-1·g-1之间，属PPO活性较低的类型。     

小麦籽粒多酚氧化酶提取方法的比较研究

采用3种不同方法提取21个小麦品种籽粒的多酚氧化酶(PPO),以综合研究不同的提取方法与其活性的关系,结果显示:在3种提取方法中,用十二烷基硫酸钠(SDS)提取全麦粉PPO的活性平均值和变异系数最高,分别为57.2 U/(g.min)和77.7%;而用磷酸盐提取全麦粉PPO活性平均值为19.6 U/(g.min),变异系数为59.6%,低于前者。用磷酸盐提取完整籽粒的PPO活性平均值及变异系数最低,分别为5.1 U/(g.min)和16.7%。简单相关分析结果表明,分别用磷酸盐和SDS提取全麦粉PPO活性的相关性最好,相关系数达0.954;其次是磷酸盐提取的完整籽粒和SDS提取全麦粉的PPO活性的相关性,其相关系数为0.925;最小的是用磷酸盐分别提取完整籽粒和全麦粉PPO活性的相关性,相关系数为0.877。相关性均达极显著水平。同时研究了磷酸盐和SDS分别提取PPO活性的时间特性,结果表明:对于PPO活性差异较大的品种,其活性曲线的差别也较大;对于同一品种,这2种方法提取的PPO活性面积(活性曲线下包含的面积)也差异明显。上述说明磷酸盐缓冲液中加入SDS可有效地改善PPO的提取效果;不同品种、不同的提取方法,PPO的活性曲线也有明显差异。     

小麦多酚氧化酶特性及褐变控制研究

[目的]研究小麦多酚氧化酶(PPO)的特性及其褐变的控制方法,为提高小麦品质提供试验和理论依据。[方法]对洛阳地区5个品种小麦籽粒PPO的催化特性、热稳定性和pH值稳定性等性质进行了研究,同时考察了抑制剂对PPO的褐变抑制作用。[结果]小麦PPO活性的最适温度为40℃,最适pH值为6.0;柠檬酸、抗坏血酸、半胱氨酸等抑制剂均可有效抑制PPO的活性,且随着抑制剂浓度的增大PPO活性降低越明显。[结论]可通过调节合适的温度、pH值和添加一定浓度的抑制剂有效地防止PPO褐变的发生。     

252份墨西哥CIMMYT小麦多酚氧化酶的活性差异及品种筛选

[目的]为低PPO活性小麦品种的选育提供参考信息。[方法]按Anderson和Morris等方法并作部分修改对引进的252份墨西哥CIMMYT小麦品种的多酚氧化酶活性进行测定。[结果]PPO活性主要受基因型影响;不同品种间PPO活性相差很大。252份墨西哥CIMMYT小麦的多酚氧化酶(PPO)活性的范围为54.00~285.78AU/(min·g)。其中小于100.00AU/(min·g)的品种有46个,200.00AU/(min·g)以上的有37个,其余皆为100.00~200.00AU/(min·g)。品种PPO活性分布在100.00~200.00AU/(min·g)的个数较多,而在<100.00AU/(min·g)和>200.00AU/(min·g)范围则分布较少,基本上呈正态分布。[结论]通过育种途径可改善小麦制品颜色褐变的现象。筛选出PPO活性低于100.00AU/(min·g)的46个的墨西哥CIMMYT小麦品种,可作为小麦品质育种的材料。     

中国小麦微核心种质资源PPO基因的等位变异

 【目的】小麦籽粒中的多酚氧化酶活性与面制食品的褐变密切相关。研究中国小麦微核心种质资源PPO活性的变异及其基因型的分布规律,为种质资源的合理利用以及中国面制食品外观品质的改良提供依据。【方法】以251份遗传多样性丰富的中国小麦微核心种质资源为试验材料,2004—2005年度种植于两个地点（安徽合肥、凤阳）,采用生化和特异引物PCR扩增的方法对其PPO活性及基因型进行鉴定。【结果】中国小麦微核心种质资源品种间PPO活性差异明显,并且低PPO活性的品种居多;基因型、地点及其互作对PPO活性的影响达到1%显著水平。利用控制小麦PPO活性两个主效基因位点的特异PCR引物扩增结果表明,中国小麦微核心种植资源中共检测出PPO-2Aa1/PPO-2Da2（a1a2）、PPO-2Aa1/PPO-2Db2（a1b2）、PPO-2Ab1/PPO-2Da2（b1a2）和PPO-2Ab1/PPO-2Db2（b1b2）4种标记基因型,标记基因型间PPO活性均值的大小顺序为：a1a2< a1b2< b1a2相似文献   

不同品种辣椒POD和PPO活性与辣椒素含量的关系

对3个不同辣椒品种胎座和果肉中的辣椒素与其降解相关酶之间的关系进行了研究,结果表明:不同品种辣椒,不同发育时期辣椒素含量及积累特点不同,其中牛角椒胎座中辣椒素含量最高,沈椒4号次之,农大40最少;沈椒4号果肉中辣椒素含量略高于牛角椒中含量,农大40果肉中最少,仅在花后36d检测到极少量的辣椒素,并且胎座中辣椒素的含量均高于果肉中。在整个辣椒果实发育时期,过氧化物酶、多酚氧化酶活性均和辣椒素含量呈一定的负相关,因此,这两种酶有可能参与了辣椒素的氧化降解,且在该过程中有互补的作用。     

水稻感染小球菌核病后多酚氧化酶活性的研究初报

在不同接种量、不同接种时期、不同取样部位对3个水稻品种茎基部接种小球菌核菌后，分别测定了其多酚氧化酶（PPO）活性的变化，结果表明，3个水稻品种接种发病后，PPO活性呈先上升后下降的趋势。抗病品种是94－341在感病后第2天PPO活性便达到峰值，其峰值是接菌前的2．53倍，而感病品种东农－416在感病后第3天PPO活性达到高峰，其峰值是接菌前的2．26倍，建议以分蘖末期接种3个菌丝块在距茎基部3－7cm的组织取样测定PPO活性较好。     

金花茶多酚氧化酶基因的克隆及其体胚发生过程中的表达分析

以金花茶胚性培养物为材料,对体胚PPO基因克隆以及在体胚发生过程中的转录水平进行q PCR分析和酶活性变化检测.结果表明:克隆获得的金花茶PPO基因c DNA序列1788 bp,含有完整的开放阅读框(ORF),编码595个氨基酸;与登录Gen Bank的山茶属其他植物PPO基因序列进行核苷酸和氨基酸比对发现,同源性分别为74%和72%左右.同时,以18S rRNA作为内参基因进行的q PCR分析表明:金花茶体胚发生过程中PPO基因表达量呈下降趋势,球形胚PPO基因表达量最大,子叶胚和心形胚次之,成熟胚最小;而正常子叶胚和花状多子叶胚的表达量存在明显差异.此外,对金花茶体胚发生过程中PPO活性变化检测结果表明:在此过程中PPO活性明显比较低,变化趋势与PPO基因定量表达结果相似,推测PPO基因可能在金花茶体胚发生早期发挥重要作用.     

小麦多酚氧化酶(PPO)活性的基因型环境及其互作效应的分析

[目的]探讨基因型、环境及其互作对小麦多酚氧化酶活性的影响,为小麦面团色泽性状的改良和优势区域种植提供理论参考。[方法]在宿州和涡阳地区种植面粉多酚氧化酶(PPO)活性差别较大的13个小麦主栽品种(系),研究基因型、环境及其互作对小麦面粉PPO活性的影响。[结果]宿州地区安农0236的面粉PPO活性最高,而涡阳地区皖协2691的面粉PPO活性最低。在同一地区,基因型及其互作对小麦面粉PPO活性都有显著影响,不同基因型的PPO活性均大于互作的PPO活性。小麦面粉PPO活性的品种与试点互作效应十分明显,不同试点、不同品种(系)的PPO活性差异显著。[结论]研究品质性状基因型与环境的互作效应,对小麦品质遗传改良和优质小麦的区域化生产具有重大意义。     

酚类物质及其相关酶对核桃嫁接成活的影响

核桃嫁接成活与核桃体内的酚类物质、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶活性有关,是由三者协同起作用的.试验结果表明,酚类物质含量越高,成活率越低;PPO活性与酚类物质含量呈正相关,酚类物质含量高,PPO活性增强,容易发生氧化反应;PAL活性与酚类物质含量呈负相关,PAL活性低时,酚类物质含量高.     

驱蚊香草外植体多酚含量及PPO活性与褐变的关系

对驱蚊香草不同外植体的多酚含量及多酚氧化酶(PPO)活性与褐变的关系进行了研究,对多酚含量、PPO活性与其褐变的关系进行了回归分析,采用正交试验,确定了不同pH培养基、不同温度处理在驱蚊香草褐变控制中的最佳组合.结果表明,驱蚊香草不同外植体的多酚含量及PPO活性之间存在着显著差异.多酚含量、PPO活性与褐变率存在着显著相关性,不同pH培养基、不同温度处理对褐变抑制的最佳条件为pH值6.0.温度为25℃.     

高白度低PPO活性小麦种质筛选

本试验对142份小麦种质资源的面粉白度和多酚氧化酶（PPO）活性进行测定,结果表明：面粉白度值高于国家一级粉标准的有73份,占样本总数的51.4%;样本PPO活性低于100 AU.min-1.g-1有41份,占供试样本的28.9%;筛选出9份面粉白度值高于80%,且同时具有较低PPO活性（〈100 AU.min-1.g-1）的小麦种质,可作为小麦白度性状改良的遗传材料。     

Effects of Terpinen-4-ol on Four Metabolic Enzymes and Polyphenol Oxidase (PPO) in Mythimna separta Walker

To study insecticidal mechanism of terpinen-4-ol, a main insecticidal composition in the essential oil of Sabina vulgaris, the 5th instar larvae of Mythimna separta, were investigated with terpinen-4-ol by topical application. The activities of phosphatase, glutathione S-transferase (GSTs), cytochrome P450 (P450), and polyphenol oxidase (PPO) of tested insects were determined in all poisoning stages, including exciting stage, convulsing stage, paralysis stage, and recover stage. The result showed that the activities of both acid phosphatase (ACP) and alkaline phosphatase (AKP) in treated insects were induced by terpinen-4-ol, but ACP was inhibited in paralysis stage. The activities of GSTs were inhibited in exciting stage, convulsing stage, and paralysis stage, but gradually recovered in recover stage. O-demethylase activity of cytochrome P450 was inhibited by terpinen-4-ol, and the inhibition rate in all poisoning stages were 26.27, 46.03, 80.24, and 90.22%, respectively. PPO activities were strongly inhibited by terpinen-4-ol both in vitro and in vivo. In conclusion, the activities of P450, GSTs, and PPO could have relation with toxicity of terpinen-4-ol against larvae of the Mythimna separta, but recover stage of the poisoning insects might be related to GSTs induced. As a new insecticide or synergist, terpinen- 4-ol has a potential value in field of insecticide resistance management.     

普通小麦籽粒LOX、PPO活性和类胡萝卜素含量 变异及对全麦粉色泽的影响

【目的】研究新鲜全麦粉及储存3个月后全麦粉中脂肪氧化酶（LOX）和多酚氧化酶（PPO）的活性及类胡萝卜素含量的变化情况,分析其色泽性状与LOX、PPO活性和类胡萝卜素含量之间的关系,了解储存时间对全麦粉色泽的影响及其品种间的差异,为全麦粉或面粉色泽的改良和相关的育种工作提供参考依据。【方法】选用63个普通小麦品种（系）为试验材料,用分光光度计法测定其LOX、PPO活性和类胡萝卜素含量,用色差计法测定全麦粉色泽性状。【结果】品种间LOX、PPO活性、类胡萝卜素含量及其它色泽性状差异显著或极显著;新鲜全麦粉和存储3个月的全麦粉的LOX、PPO活性变化较大,储存期间LOX、PPO活性丧失较快,类胡萝卜素含量相对稳定;储存3个月后的白度和亮度等色泽性状存在一定程度的变化,但变化不大。新鲜全麦粉的白度和亮度均与PPO活性呈极显著负相关,黄度与类胡萝卜素含量呈极显著正相关,LOX活性与类胡萝卜素含量呈极显著负相关,而LOX活性与白度、亮度和黄度间相关均不显著;储存3个月的全麦粉的白度和亮度仅与PPO活性呈极显著负相关。【结论】全麦粉色泽改良中,PPO活性和类胡萝卜素的遗传控制是关键;通过储存全麦粉或面粉的方式并不能大幅度的提高其亮度、白度和降低黄度。所以,遗传育种方法是改良小麦粉白度性状和类胡萝卜素含量等品质性状的重要途径。