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异黄酮合成代谢途径中关键酶基因表达及底物差异研究

王静  
【摘要】:大豆异黄酮作为一种生物活性物质对人体有保健功能,使得它受到人们越来越广泛的关注。大豆籽粒中异黄酮含量受环境条件和基因型共同影响。通过遗传改良或基因工程手段获得高异黄酮含量大豆品种,可以为大豆异黄酮的生产加工提供理想的原料,也是能使更多人能够受益于大豆异黄酮的最为经济有效的方式。为了更加全面的了解造成大豆品种间籽粒异黄酮含量差异的代谢原因,本试验选用大豆籽粒异黄酮含量高低差异较大,但是生育期较近的6份大豆品种,分别测定他们籽粒发育期(R5-R8)籽粒异黄酮含量;分别测定香豆酸、游离苯丙氨酸和柚皮素的含量(R5-R7);对异黄酮合成代谢途径中关键酶基因相对表达量(R5-R7)也进行分别测定。与此同时,我们也要考虑到环境因素对大豆籽粒异黄酮含量有一定的影响,我们将6份供试品种进行了分期播种试验(第一批品种种植于4月30日,第二批品种种植于5月15日),以上测定项目是针对两批播种材料,待最后一次取样后将所有样品同时处理,进行测定。结果如下:(1)对两批播种的6份大豆成熟籽粒的大豆黄素含量、黄豆黄素含量、染料木素及三种苷元的总含量进行方差分析,播期和品种均具有显著或极显著效应。第一批播种大豆的籽粒异黄酮总含量平均值993.35ug/g,第二批播种大豆的籽粒异黄酮总含量平均值1039.56ug/g,第二批播种大豆的籽粒异黄酮含量显著高于第一批播种大豆异黄酮含量,品种间异黄酮含量具有极显著差异;并且品种间异黄酮含量的差异幅度远大于播期间差异;虽然有播期与品种互作效应的存在,但是两批播种中异黄酮总含量的品种排序未发生改变,L12的苷元总含量最高,达到1476.57μg/g,苷元总含量最低的是L11,含量为534.19μg/g,L12的苷元总含量是L11的2.76倍。(2)籽粒中游离苯丙氨酸的含量呈现逐渐降低的趋势,各品种在所测定3个时期的R5期均最高,随后在R6和R7时期呈现逐渐降低的趋势。香豆酸含量的变化趋势为,从R5到R7,随籽粒发育进程含量逐渐增加。柚皮素含量随生育进程呈现含量逐渐降低的趋势,到R7期,除L6外,其余5个品种柚皮素含量均低至无法检出。从所选定的3种异黄酮合成代谢的中间代谢产物含量来看,他们的含量水平均较低,并且从本试验中未发现他们对籽粒异黄酮含量具有决定作用的证据。(3)在大豆籽粒不同生育时期,采用Real-time PCR技术测定异黄酮合成代谢途径中关键酶基因的相对表达量,进行热图聚类分析,发现可将PAL2、CHS8、HID、CHI1A和IFS1五个基因聚为一类,其余聚为第二类。第一类基因具有随生育期推进而相对表达量呈增长趋势,并且第一类酶基因相对表达量的数量级均较高。第二类酶基因的相对表达量没有发现与不同生育期大豆籽粒异黄酮积累规律相类似现象,并且相对数量级普遍偏低,有的甚至低于0.001。进一步分析发现,不同大豆品种的PAL2酶基因相对表达量差异具有与不同品种成熟籽粒中异黄酮含量差异相类似的关系,也就是说高异黄酮含量的大豆品种,PAL2基因的相对表达量较高,低异黄酮含量的大豆品种,PAL2基因的相对表达量较低。


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