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     

大豆球蛋白高11S/7S比值种质创新

通过对204份大豆种质进行聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析,筛选出5份球蛋白含量11S/7S比值高于3的种质,以之为亲本进行有性杂交,从F2代分离群体中,筛选出了3份球蛋白11S/7S比值高于3.4的种质,大大拓宽了我国蛋白质组分改良育种的种质基础。     

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。     

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。     

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。     

西南区豆腐加工专用大豆品质分析

为筛选出高产、优质、豆腐加工专用的大豆品种,本研究从西南地区收集144份高蛋白地方大豆品种,种植于四川农业大学雅安校区农场试验田,采用大田管理模式,调查其生育期。成熟后风干考种,调查产量,百粒重,生育期等主要的农艺性状,测定大豆蛋白质,脂肪,可溶性糖含量等品质性状。用SDS-PAGE法测7 s球蛋白,11 s球蛋白相对含量和11 s/7 s比值,并对不同品种的大豆的主要农艺性状,产量,品质,7 s球蛋白含量,11 s球蛋白含量以及11 s/7 s之间进行相关性分析。结果表明,大豆产量与生育期成极显著负相关,和株高成显著性负相关,与有效分枝成极显著正相关。蛋白质含量与油脂含量和可溶性糖含量成极显著负相关,可溶性糖含量与油脂含量成极显著正相关,蛋白质含量与7 s球蛋白含量呈极显著性正相关,与11 s球蛋白含量和11 s/7 s之间有着不显著正相关或无明显相关关系。通过聚类分析筛选出高产优质品种高产高质有C79,C68,E312,A59,A22-2共5份大豆品种,这些品种平均单株产量为20.96 g,蛋白含量51.62%,脂肪16.00%,可溶性糖含量6.89%,11 s/7 s为1.50,吸水率123.0%,百粒重14.55 g,可将其作为适合生产豆腐的大豆品种。     

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球蛋白亚基组成对品质性状的影响

以7S球蛋白亚基组成各异的稀有大豆种质为试材, 分析大豆7S球蛋白亚基组成对大豆营养品质性状的影响, 探索优质大豆品种选育的新思路。结果表明, 大豆7S球蛋白亚基组成对蛋白质、脂肪、蛋脂总量以及除缬氨酸和异亮氨酸外的15种氨基酸和5种脂肪酸含量都有一定的影响,对大豆籽粒内半胱氨酸含量的影响较大。另外, 各种亚基缺失型大豆材料的油酸、亚油酸和硬脂酸含量与该系统内正常型大豆材料的相应指标间的差异显著。     

净作和套作下大豆贮藏蛋白11S、7S组分相对含量的QTL分析

大豆贮藏蛋白的7S组分和11S组分占蛋白质总量的70%左右,其含量直接与大豆种子的加工品质、营养品质及功能特性密切相关。目前,在玉米-大豆带状套作模式下11S和7S组分的相对含量会如何变化尚不明确。本研究以南豆12和九月黄为亲本所构建的重组自交系(RILs)群体为材料,结合已构建的SNP高密度遗传图谱,在不同环境(E1:2017年仁寿;E2:2017年雅安;E3:2016年仁寿)的净作及套作下,对控制贮藏蛋白组分含量的相关性状进行QTL分析。结果表明,在不同的环境和种植方式下,亲本和RIL群体的大部分贮藏蛋白11S、7S组分相对含量差异显著或极显著;检测到10个相关QTL,分布于9条染色体,表型贡献率为5.63%～9.68%。通过注释信息,在定位到的QTL区段中初步筛选出65个与贮藏蛋白质含量相关的候选基因。上述结果为大豆品质育种提供了理论参考。     

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。     

Molecular characterization of a β-conglycinin deficient soybean

Summary The soybean seed storage protein β-conglycinin has a low amino acid score, shows lower functional gelling properties compared with glycinin and contains a major allergen. The wild soybean (Glycine soja Sieb et Zucc.) QT2 lacks all the subunits of β-conglycinin, and this deficiency is controlled by a single dominant gene Scg-1 (suppressor of β-conglycinin). Scg-1 was introduced into a soybean cultivar Fukuyutaka from QT2 and this near-isogenic line was designated as QY7-25. Segregation analyses of the progeny derived from a cross between QY7-25 and the wild type did not show any significant changes caused by Scg-1 in the germination ratio and seed weight. Low amounts of mRNAs for the α ’, α and β subunits of β-conglycinin were detected by RT-PCR in QY7-25. We revealed that an α subunit mRNA expressed from a region which replaced with mutant line in the near-isogenic line QY7-25 by single nucleotide polymorphisms analysis. In addition, an abnormal splicing event in a cDNA clone for the β subunit isolated from immature seed of QY7-25 was observed. Southern analysis using the coding region of α ’ subunit gene as a probe revealed a polymorphism between QY7-25 and wild type and this genotypes co-segregate with the deficiency of β-conglycinin subunits. These results suggest that the β-conglycinin deficiency might be controlled by a claster region of β-conglycinin subunit genes. In the present study, no agronomical disadvantage in QY7-25 was observed, confirming that Scg-1 is a valuable gene for soybean breeding.     

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IciMapping Ver.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。     

Breeding of tetra null soybean (Glycine max) for lipoxygenase,kunitz trypsin inhibitor,lectin, and 7S α' subunit proteins

Soybean seed includes various bioactive substances. Also, they contain a variety of antinutritional factors including lipoxygenase, Kunitz trypsin inhibitor (KTI), lectin, and 7S α' subunit proteins. The genetic removal of these proteins will improve the nutritional value of soybean seed. The objective of this research was to breed new soybean with tetra recessive alleles (lox1lox2lox3/lox1lox2lox3‐ti/ti‐le/le‐cgy1/cgy1) for lipoxygenase, KTI, lectin, and 7S α' subunit proteins. Seven parents were used to breed tetra null strain. SDS‐PAGE and Western blot analysis were used to determine the presence or absence of lipoxygenase, 7S α' subunit, KTI, and lectin proteins in mature seed. Tetra null soybean line has a purple flower, determinate growth habit, tan pod, and yellow seed coat colour. Stem height of the breeding line was 62.3 cm. The 100‐seed weight of the breeding line was 27.1 g and yield (t/ha) was 2.84. This is the first soybean strain with lox1lox2lox3/lox1lox2lox3‐ti/ti‐le/le‐cgy1/cgy1 genotype (absence of lipoxygenase, KTI, lectin, and 7S α' subunit proteins).