甜高粱與普通高粱籽粒和淀粉理化品質(zhì)性狀比較及相關(guān)基因的序列分化分析.pdf

1、高粱（Sorghum bicolor L.Moench）是半干旱地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，其具有較好的耐逆性，在籽粒高產(chǎn)的同時(shí)，由于具有豐富的生物量，也作為動(dòng)物飼料被利用。當(dāng)前，在甜高粱的開發(fā)利用方面多集中在莖稈糖分的獲取，而作為食物來源的籽粒品質(zhì)研究的還較少。本研究選取了4個(gè)普通高粱品種和8個(gè)甜高粱品種，對(duì)籽粒的組成尤其是淀粉的理化特性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析比較，并對(duì)幾個(gè)淀粉與蛋白合成重要基因的部分序列進(jìn)行了比較分析。主要研究結(jié)果如下。

2、>　　1、首先分析了不同類型品種籽粒粉的常規(guī)理化特性。對(duì)去殼的籽粒進(jìn)行干磨和過篩，獲得高粱米粉。通過分析發(fā)現(xiàn)，與普通高粱相似（例如GL-1，27.19％），甜高粱中也有部分品種的直鏈淀粉含量較高（例如YT,27.01％）。分析了總酚醛的含量，發(fā)現(xiàn)在甜高粱的不同品種間差異較大，含量較高的品種如GL-4和T-1，在0.3％左右，而較低的品種如GL-6為0.18％;所有高粱品種中的總酚醛含量適中。在膠稠度和蛋白質(zhì)含量方面，與甜高粱品種相比，多

3、數(shù)普通高粱品種的膠稠度較硬，同時(shí)蛋白質(zhì)含量也較高。總淀粉含量在不同品種中差異較大，從40.4％（如TAT）到82.6％（如GL-13）都有。與甜高粱品種相比，普通高粱品種的RVA譜曲線普遍較低。對(duì)于峰值粘度(PV)，普通高粱和甜高粱品種差異極大，從普通高粱品種GL-1的569.0 cP到甜高粱品種GL-13的2143.0 cP都有分布。特征值中的崩解值(BDV)在甜高粱品種中較低（23.0到227.0 cP）而在普通高粱品種中較高（30

4、7.0到837.0 cP）。普通高粱品種中峰值溫度(PT)較低的品種ARG(83.7℃)較多數(shù)甜高粱品種要高很多。峰值時(shí)間(Pt)在所有品種中差異也較大，從甜高粱GL-6的4.1 min到普通高粱品種GL-1的5.8 min都有。對(duì)于回復(fù)值(SBV)，從GL-4的405.0 cP到ST的1475.0 cP都有分布。此外，8個(gè)甜高粱品種中有3個(gè)品種的SBV值高于普通高粱品種中的最高值(如WAH為904.0 cP)。對(duì)于最終粘度(FV)，從

5、1207.0 cP到2963.0 cP都有分布，該特征值在甜高粱和普通高粱品種間的差異較為顯著。對(duì)于熱力學(xué)參數(shù)To、Tp和Tc，普通高粱品種的糊化溫度較高。一般來說，甜高粱品種的籽粒品質(zhì)較差，因此限制了其作為食物的應(yīng)用。通過我們的研究，證明甜高粱品種在蛋白質(zhì)含量、糊化特性和熱力學(xué)特性方面明顯區(qū)別于普通高粱品種，這可能是其品質(zhì)較差的原因。
　　2、淀粉是高粱籽粒中最重要的部分。因此，本研究分離了不同高粱品種中的淀粉并系統(tǒng)分析了這些不

6、同來源淀粉的理化特性。首先比較了淀粉中直鏈淀粉含量，發(fā)現(xiàn)甜高粱來源淀粉中的直鏈淀粉含量（平均23.52％）極顯著低于普通高粱品種（平均35.61％）。這種極大的直鏈淀粉含量差異可能對(duì)于高粱來源淀粉的工業(yè)利用具有很大的價(jià)值。熱力學(xué)分析表明不同品種淀粉的熱力學(xué)參數(shù)差異較大(p＜0.05)，其中的熱焓值表現(xiàn)為甜高粱來源的淀粉最高，這與其具有較低的直鏈淀粉含量有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)也可能與其淀粉的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過淀粉的水溶性和膨脹力分析，發(fā)現(xiàn)

7、兩類高粱淀粉表現(xiàn)出明顯的差異，分析與其淀粉中的直鏈與支鏈淀粉的比值以及淀粉粒結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此，分析了淀粉的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)盡管所有淀粉的晶體類型都是A型，但品種間淀粉的相對(duì)結(jié)晶度分布范圍較廣，從15.34％到25.14％都有，其中甜高粱淀粉的結(jié)晶度極顯著高于普通品種。此外，利用固體核磁共振分析了淀粉結(jié)晶區(qū)與非結(jié)晶區(qū)的的晶體類型，發(fā)現(xiàn)兩者在甜高粱和普通高粱中也存在一定的差異。進(jìn)一步，通過高溫凝膠排阻色譜(GPC)分析了淀粉的鏈長分布(CLD)

8、，多數(shù)品種的淀粉都可以分為3個(gè)峰（部分品種存在4個(gè)峰），其中峰1和2表示支鏈淀粉的短分支鏈（A和B鏈）和長分支鏈（長B鏈），峰3表示直鏈淀粉組份。發(fā)現(xiàn)峰1是淀粉中的主要組分，其含量在36.81％到76.02％之間，而峰2所占比重較少，在11.96％到27.22％之間。支鏈的分支度（峰1/峰2）在兩類高粱品種間差異顯著，從2.00％到3.96％都有分布。通過掃描電鏡分析了淀粉粒的形態(tài)，發(fā)現(xiàn)甜高粱淀粉粒的外觀相對(duì)光滑些，并且淀粉粒表面存在一

9、些凹痕，而普通高粱淀粉粒盡管光滑但沒有凹痕。淀粉粒徑分析表明，不同類型高粱淀粉粒徑分布差異較大，在13.35-15.67um之間，其中盡管甜高粱GL-6和GL-4的直鏈淀粉含量最低（6.71％和5.39％，），但是其淀粉粒徑最大，分比為15.67和15.49um。
　　3、參與高粱蛋白和淀粉合成關(guān)鍵基因序列多樣性的初步分析。淀粉和蛋白質(zhì)是谷物中作為糧食供應(yīng)的重要組成成分。高粱中參與淀粉和蛋白質(zhì)合成的一些關(guān)鍵基因已有報(bào)道。本研究分析