大豆异黄酮生物合成与调控的分子机制研究进展

大豆异黄酮,是由肉桂酰辅酶A产生的3-苯基衍生物,属植物次生代谢产物。它具有降血压、缓解更年期综合症等诸多功效,被称为"植物雌激素"。本文在阐述影响大豆子粒中异黄酮含量的QTL位点的基础上,重点综述了异黄酮生物合成途径中的多种酶和相关基因,以及调控该途径中相关酶系基因表达的转录因子和相关基因,并分析探讨了该领域一些亟待解决的问题和未来发展的方向,以期为深入研究大豆异黄酮合成的分子机制及高异黄酮大豆分子育种提供理论参考。     

合成大豆异黄酮的植物基因工程研究

异黄酮是主要存在于豆科植物中的一种具有广谱抗菌活性的黄酮类物质。经过多年生理生化研究发现，异黄酮，特别是作为大豆异黄酮代表的染料木素和大豆黄素，具有良好的预防骨质疏松、更年期综合症、心脑血管疾病和多种癌症的保健效果，是大豆及豆制品中重要的营养成分之一，已有多年被用作保健品功能成分的历史。异黄酮是植物苯丙烷类次生代谢途径的一类产物，随着近年来对植物次生代谢途径研究的不断深入，特别是合成异黄酮的关键酶——异黄酮合酶（isoflavone synthase, IFS）基因的成功克隆，异黄酮合成途径已经得到完全解析。研究者随即展开了合成异黄酮的基因工程研究，在研究过程中逐渐了解到这条代谢途径受到了复杂的分子调控。本文将结合本课题组的工作，综述基因工程合成异黄酮的研究历史与成果，重点深入分析和讨论异黄酮生物合成所受到的分子调控。     

高异黄酮大豆突变体的筛选及其特性初步研究

大豆是异黄酮的主要来源,且是唯一在营养学上有意义的自然食物来源,为提高日常大豆异黄酮的摄入量,培育高异黄酮大豆植株,采用120 Gy60Co-γ射线对大豆品系ZN01干种子进行辐射诱变处理,筛选获得高异黄酮大豆突变株SHIS-01(5‰),并对其成分及特性进行初步研究。结果表明,除黄豆苷元外,突变体的黄豆苷、大豆苷、染料木苷、丙二酰黄豆苷、丙二酰染料木苷、丙二酰黄豆黄素苷、染料木苷元等组分含量均显著高于野生型。此外,除膳食纤维外,高异黄酮大豆突变体的营养成分与野生型基本相同。突变体的糊化特性和质构特性与野生型差异较大,可能由膳食纤维含量的变化引起。突变体SHIS-01稳定的高大豆异黄酮含量特性,为今后高异黄酮大豆的生物育种拓宽了思路,也为进一步研究大豆异黄酮的加工利用提供了良好的试验材料。     

大豆异黄酮植物雌激素调节大鼠睾丸间质细胞分泌睾酮的机理

通过检测cAMP的浓度、cAMP依赖性的蛋白激酶A(PKA)活性、睾酮的含量及芳香化酶活性的变化，体外研究了大豆异黄酮调节大鼠睾丸间质细胞分泌睾酮的机制。结果显示：大豆异黄酮能够提高cAMP的含量和PKA的活性，同时抑制了芳香化酶的活性，最终导致间质细胞分泌睾酮增加。提示大豆异黄酮植物雌激素促进睾酮的分泌主要是通过激活间质细胞cAMP／PKA信号通路，并且抑制芳香化酶活性，从而降低睾酮向雌二醇的转化而实现的。     

甘肃省大豆中异黄酮及组分与品质的相关性分析

利用高效液相色谱法(HPLC),对甘肃省种植的86份栽培品种和86份地方品种的大豆异黄酮、粗脂肪和蛋白质含量进行了检测,分析了大豆异黄酮与大豆主要品质性状的相关性。结果表明,总异黄酮含量与蛋白质含量呈负相关,与脂肪含量呈显著负相关;粗脂肪含量与大豆苷、大豆苷元、染料木苷和黄豆黄苷4种组分含量呈负相关。大豆总异黄酮含量与大豆苷、大豆苷元、染料木素和染料木苷含量呈极显著正相关,相关系数分别为0.520、0.268、0.462、0.969。     

施氮量对间作小麦蚕豆根系分泌大豆异黄酮的影响

通过盆栽和水培试验,采用小麦蚕豆间作、蚕豆单作、小麦单作3种种植方式,研究了不同生育期不同氮水平(低氮、常规氮和高氮)处理下,单、间作小麦和蚕豆根系大豆异黄酮分泌量的变化,为进一步探明间作增产和控病机制提供依据。结果表明,随作物生育期推移,小麦根系分泌大豆异黄酮数量明显减少,蚕豆根系大豆异黄酮的分泌量先增加后减少。随施氮量增加,小麦蚕豆根系大豆异黄酮分泌量均减少,且多达显著水平。与低氮处理相比,常规氮和高氮处理下,单、间作小麦大豆异黄酮分泌量分别显著减少,且多达显著水平。间作可以显著提高作物大豆异黄酮的分泌量,但间作优势仅在低氮和常规氮处理下明显,高氮处理下,单、间作小麦和蚕豆根系分泌大豆异黄酮数量差异不显著,并且这种间作效应会随生育期的推移逐渐消失。总之,间作种植和施氮量均影响作物根系大豆异黄酮分泌量,且低施氮量的影响更明显。     

大豆中6种异黄酮的高效液相色谱同步测定方法研究

本文建立了大豆中大豆苷、大豆黄苷、染料木苷、大豆素、大豆黄素和染料木素6种大豆异黄酮的高效液相色谱同步测定方法.大豆样品经80％甲醇提取,用反相C18柱分离,紫外检测器检测.结果表明,6种异黄酮线性范围为0.096～4.8 μg/mL,相关系数大于0.999,在豆粕中的添加回收率在80％～120％,变异系数小于10％.利用建立的方法检测了国内400个不同品种大豆中的异黄酮含量,同时分析了发酵、膨化、浸提等不同加工工艺对大豆异黄酮含量的影响,这些数据的获得将为大豆品种的选育及不同加工工艺的大豆产品在畜禽饲料中的高效利用提供基本参数.     

大豆超高产育种研究进展的讨论

以提高C3作物大豆光能利用率实现培育超高产大豆新品种的目标为主线,以能量论观点推算大豆产量界限,提出中国大豆超高产育种目标,并从大豆生物量、表观收获指数、生育期、花荚脱落性状、超高产理想株型育种及高光效育种等方面叙述了与超高产大豆育种相关研究的新进展。认为培育和推广超级豆是继有性杂交育种之后,提高大豆综合生产能力,实现大豆产量突破和产业发展的重要途径,超高产理想株型育种和高光效育种是大豆超高产育种的重要途径和方法之一。同时对中国大豆超高产育种的关键科学问题进行了探讨。     

大豆光能高效利用的分子调控机制研究进展

光合作用是影响作物产量的重要因素,长期以来国内外科学家通过高光效育种对大豆产量的提高起到了重大的促进作用。近年来,随着植物光合分子生物学研究和基因工程技术的发展,有关大豆光合作用分子机制和光能利用效率分子调控的研究取得了很多进展。本文总结了大豆光合作用相关的基因,综述了调控光能利用效率相关因子的研究进展,以期为大豆高光效分子设计育种提供理论指导。     

4种中国大豆萌芽过程活性物质及抗氧化能力变化规律

为探究大豆萌芽过程中生物活性物质及抗氧化能力变化规律,以黑河43、黔豆7号、徐豆14和中黄13大豆为研究对象,对其萌芽过程中总多酚、总黄酮、大豆异黄酮和γ-氨基丁酸(GABA)含量进行动态监测,同时评价其抗氧化能力。结果表明,大豆经萌芽处理后,GABA大量积累,4种大豆GABA含量峰值分别为萌芽前的30、37、6.8和6.5倍,黔豆7号对GABA的富集最显著;总多酚、总黄酮及异黄酮的含量均有所上升,抗氧化能力有所增强,其中,黔豆7号总黄酮和异黄酮含量最高,说明其抗氧化能力也最强。相关性分析表明,4种大豆抗氧化能力与总多酚、总黄酮、大豆异黄酮含量显著相关。综上,萌芽是提高大豆功能性组分及抗氧化能力的有效手段;黔豆7号是富集生物活性物质的最佳品种,可用于功能性产品的开发。本研究为萌芽大豆的开发利用提供了科学依据,为后续的进一步研究奠定了理论基础。     

水豆豉生产工艺技术及生理活性成分的研究进展

水豆豉是细菌型豆豉的代表。细菌型豆豉富含蛋白酶、纤溶酶、活性多肽、大豆异黄酮、低聚糖等生理活性成分,具有调理肠胃、预防骨质疏松、溶栓、防癌等保健功效。详述了水豆豉在生产工艺技术和生理活性成分等方面的研究进展,并对我国传统水豆豉的研究与开发进行了分析和展望。     

浅析我国大豆育种的现状和方法

大豆作为一种粮食作物,含有丰富的蛋白质,且具有广泛的用途。为了更好地满足豆制品产品生产中的大豆需求,我国应重点关注大豆育种工作,同时不断探索新的大豆育种方法,不断优化大豆育种流程。基于此,分析了我国大豆的贡献、用途、生产状况等,进而阐述了大豆的具体育种方法,包括分子育种、化学诱变育种等方法,希望能够为相关人员提供借鉴。     

大豆分子设计育种研究进展与展望

作物分子设计育种技术目前已经显示出比其他育种手段更为突出的优越性,成为今后作物育种技术的发展方向。大豆基因组学研究的快速进展和转基因技术的革新,为大豆分子设计育种技术发展提供了良好的基础,建立以系统生物学为基础的基因型-表现型育种模型成为今后大豆分子设计育种的巨大挑战。大豆育种工作将处于常规育种技术向分子标记辅助育种技术、转基因育种技术以及分子设计育种技术逐步升级的过程中,分子设计育种在大豆育种实践中会起到越来越重要的作用。     

大豆耐盐性研究进展

大豆是重要的粮食和经济作物。盐害作为主要非生物胁迫之一,对大豆的生长、结瘤、农艺性状、种子品质和籽粒数造成负面影响,最终会降低大豆的产量。了解盐害对大豆生产造成的具体影响,能够帮助育种工作者在耐盐育种时进行针对性精确耐盐表型选择。分子标记辅助选择育种是一种高效的育种方法,可促进大豆耐盐品种育种进程;而从基因组水平上了解大豆耐盐相关机制,则为"组装"耐盐基因,培育耐盐大豆新品种提供参考依据。本文总结了盐害对大豆生长发育造成的具体影响,介绍了大豆耐盐相关性状的分子遗传研究以及大豆耐盐相关离子转运蛋白基因及其耐盐机制,以期为耐盐大豆新品种的选育及加速大豆耐盐精确育种进程提供一定的参考。     

大豆连作及其根茬腐解物对大豆根系分泌物中异黄酮类物质—黄豆甙元(daidzein)的影响

本试验通过收集正茬、重茬7年、重茬7年并经MB-生物制剂调控和加入根茬腐解物(20g kg-1土)的正茬、重茬、调控的大豆根系分泌物,采用高效液相色谱检测方法,对根系分泌物中的大豆异黄酮—黄豆甙元(daidze in)进行了检测。结果在正茬根系分泌物中没有检测到该物质,在重茬、调控根系分泌物中检测到了该物质,其检测出的量为重茬>调控。在加入根茬腐解物的各处理的根系分泌物中均检测到了大豆异黄酮,其检测出的量为重茬>正茬>调控。加入根茬腐解物的处理与不加根茬腐解物的相应的处理相比,在其根系分泌物中检测到的大豆异黄酮的量均有显著提高。     

大豆抗病、耐逆性的研究进展

花叶病毒病、胞囊线虫病和疫霉根腐病,是我国较为流行的3种大豆病害,会影响大豆植株的正常生长,导致大豆减产,甚至绝收。如何提高大豆的抗病性,一直是大豆育种工作者们研究的热点。同样,非生物胁迫也是影响大豆种植面积和产量的关键因素,近些年大豆的耐逆育种引起了育种家们的关注。基于此,在总结相关研究成果的基础上,罗列了近两年国内外学者对大豆抗病性和耐逆性的最新研究进展,以期为后续的研究者提供借鉴。     

李光发：玉米育种专家

李光发,男,1964年生,研究员,副院长,中共党员。1986年毕业于吉林省延边农学院农学专业,毕业后即从事大豆育种工作,1992年开始兼搞玉米育种工作。193年开始主持大豆育种工作以来,主持育成了通农10、11、12、13、14号吉林省审定高蛋白大豆品种。     

4LZ-1.5型大豆联合收获机设计与试验

为实现国内大豆大田生产低损收获同时兼顾大豆育种小区收获,该研究设计了4LZ-1.5型大豆联合收获机,针对大豆成熟期易炸荚的特性,分析了大豆拨禾作业过程,建立了拨禾轮结构和运动参数求解模型,并对拨禾轮半径、拨禾速度比、拨禾轮转速等参数进行优化;针对大豆结荚低、收割易铲土的特性,分析了大豆籽粒尺寸参数统计规律,并对割台除土机构进行优化;针对大豆成熟期易脱粒、易破碎特性,对脱粒分离装置、清选装置和气力卸粮装置进行优化;针对育种小区收获要求,建立了清种装置曲柄摇杆机构数字化设计模型,确定了清种装置结构参数。分别进行大田生产和育种小区收获试验,结果表明,大豆大田生产收获的损失率<3.5%,破碎率<1.5%,含杂率<1%;大豆育种小区收获的损失率<3%,破碎率<1.5%,含杂率<1%,混种率<0.2%,清种时间200～270 s,满足大豆大田生产和育种小区收获作业要求。与现有大豆收获机械相比,4LZ-1.5型大豆联合收获机收获损失率降低1.5%～5%、破碎率降低3.5%～6.5%、含杂率降低2%～7%,研究结果可为后续大豆收获机结构改进和作业参数优化提供参考。     

合成大豆异黄酮的植物基因工程研究进展

异黄酮主要存在于豆科植物中,是一种具有广谱抗菌活性的黄酮类物质。结合本课题组的工作,综述以基因工程的方法在植物内合成异黄酮的研究历史与进展,重点深入分析和讨论异黄酮生物合成所受到的分子调控。     

前茬作物土壤遗留效应对野生大豆(Glycine soja)和栽培大豆(Glycine max)生长的影响

前茬作物影响后茬大豆的产量,尤其是大豆重茬会导致土传病害和自毒作用的发生,抑制大豆生长,造成大豆的减产,生产上亟待寻找耐重茬的种质资源培育新品种。传统育种方法已进入瓶颈期,而野生近缘种资源在为作物改良提供有益等位基因方面具有巨大潜力。野生大豆(Glycine soja)作为栽培大豆(Glycine max)的近缘种,对拓宽大豆育种遗传基础、培育耐重茬大豆品种具有重要价值。本研究通过温室控制试验,探究不同前茬作物(玉米和大豆)土壤遗留效应对野生大豆和栽培大豆生长的影响,对比栽培大豆和野生大豆在抗重茬能力方面的差异。结果表明:大豆重茬土壤能够显著抑制后茬野生大豆和栽培大豆的生长,这主要由土壤病原微生物所导致。与灭菌土壤对比,非灭菌土壤能够显著降低了栽培大豆的生物量,而对野生大豆生物量影响不大,说明土壤病原菌微生物在大豆重茬危害中发挥重要作用。土壤病原微生物会增加根质量分数,使植物生物量倾向于地下分配,降低植株光合作用和干物质量积累速率。而与栽培大豆相比,野生大豆能迅速调整生物量分配以及叶片性状响应前茬作物引起的胁迫。本研究为将来从野生大豆获得耐重茬优良性状和培育栽培大豆耐重茬新品种提供了理论依据。