（作物遗传育种专业论文）播期对大豆籽粒贮藏蛋白及其亚基积累影响的研究.pdf

摘要 本研究使用2 0 个材料，在南京大豆能收获的播种季节内进行了6 期分期播种试验。 采用b r a n d f o r d 、s d s p a g e 、凯氏定氮等方法对大豆贮藏蛋白及其主要亚基在各播期的 积累量及积累进程进行了研究。结果表明： ( 1 ) 播期对大豆成熟籽粒的蛋白质总积累量有极显著的影响( f ：7 9 0 7 ”) 。播期间变 异系数平均4 0 6 ；最大达6 8 9 。各供试材料的标准差平均为1 6 9 0m g g 籽粒，最大 达2 7 3 3 m g g 籽粒。 ( 2 ) 蛋白质总积累量随播期的推迟而表现出有规律的变化，且品种间蛋白质总积累 量随播期变化的规律并不一致。在南京可播种季节内，大豆成熟籽粒中蛋白质积累量随 播期的变化趋势可大致分为四种类型。第一类有筠连九转豆、通豆三号、v 9 7 5 3 9 1 、 4 9 3 - 1 、如东晚绿黄豆、黑豆1 号、奥莱、早踏扁青8 个材料表现为降一升降一升趋 势：第二类有巴马九月黄、冀豆1 0 号、p 1 5 4 8 6 6 3 、j 2 8 0 0 8 2 、淳平小子药黑豆、武昌六 月爆、南春2 0 1 、安吉青豆8 个材料表现为升一降一升趋势；第三类有扇子白、启东羊 眼豆、s u 1 2 3 表现为降一稳一降趋势。第四类只有桂阳紫金豆表现为降升降趋势。 ( 3 ) 播期对大豆l l s 和7 s 积累量及1 1 s 7 s 比值有很大的影响，而且品种间表现较 大差异。总蛋白质、l l s 、7 s 积累量及1 1 s 7 s 比值随播期变化并不同步。武昌六月爆、 淳平小子药黑豆、j 2 8 0 0 8 2 有较高的1 1 s h s 值，且播期间较稳定，是蛋白品质较好的品 种。黑豆1 号平均1 1 s 7 s 也较高，但播期间变异系数达1 8 1 2 ，极差达1 2 6 m g g 籽粒。 ( 4 ) 贮藏蛋白积累量因播期变化较小的材料有p 1 5 4 8 6 6 3 、j 2 8 0 0 8 2 、南春2 0 1 ，1 1 s 7 s 在播期剧变化较小的材料有启东羊跟豆、p 1 5 4 8 6 6 3 ，表现在不同光温生态条件下品质稳 定性较好。播期间总蛋白积累量稳定性较差的材料有冀豆1 0 号、早踏扁青、筠连九转 豆，1 1 s 7 s 稳定性较差的材料有南眷2 0 1 、黑豆1 号。为了选育品质稳定性好的品种和 保持品质，需根据生产区域的生态条件合理安排播种季节。 ( 5 ) 除b 4 亚基外，其它所有亚基积累量在播期间均表现出极显著的差异，所有亚基 积累量在品种问也表现极显著的差异。同一材料中各主要亚基积累量随播期变化的规律 并不同步。不同材料中同一亚基积累量随播期的变化规律也不尽一致。 f 6 ) 播期对大豆贮藏蛋白积累进程有很大影响，第6 期积累较快，第2 期较慢，且 品种间有差异。 关键词：大豆贮藏蛋白亚基积累播期 a b s t r a c t i nt h i s r e s e a r c h ，t w e n t y v a r i e t i e so fs o y b e a ni n n a n j i n ga r e t a k e na s e x p e r i m e n t a l m a t r i a l s ，w h i c ha r ed o n et os o wi ns i xs t a g e s a d o p t i n gb r a n d f o r d ，s d s p a g e ，m i c r o m e t h o d o fk a i sf i x e d n i t r o g e n a n do t h e r s m e t h o d ，t h ea c c u m u l a t i n ga m o u n ta n da c c u m u l a t i n g p r o c e s so fs t o r a g ep r o t e i na n di t ss u b u n i ti nd i f f e r e n ts e e d i n gd a t ea r es t u d i e d t h er e s u l t s s h o w e dt h a t ： ( 1 ) i ti so b v i o u s l yd i f f e r e n tt h a tt h ea c c u m u l a t i n ga m o u n to fs t o r a g ep r o t e i ni n r i p e n s o y b e a n i nd i f f e r e n t s e e d i n gd a t e s ( f = 7 9 0 7 ”) t h ea v e r a g e c o e f f i c i e n to fv a r i a t i o ni n d i f f e r e n ts e e d i n gd a t e si s 4 0 6 ，a n dr e a c h e dt h es u m m i tb y6 8 9 t h ea v e r a g es q u a r e d e v i a t i o ni na l lv a r i e t i e si nt h ee x p e r i m e n ti s1 6 9 0m g gs e e d a n dr e a c h e dt h ep e a kb y2 7 3 3 m g g s e e d ( 2 ) t h ec h a n g e s o ft h e p r o t e i na c c u m u l a t i n g a m o u n ti nd i f f e r e n ts e e d i n gd a t e sa r e r e g u l a r t h er u l e so ft h ec h a n g e so ft h ep r o t e i na c c u m u l a t i n ga m o u n ti nd i f f e r e n ts e e d i n gd a t e sa r e o b v i o u s l y d i f f e r e n ti nd i f f e r e n tv a r i e t i e s t h er u l e so ft h ec h a n g e so ft h ep r o t e i na c c u m u l a t i n g a m o u n ti nd i f f e r e n ts e e d i n gd a t e sc a nb er o u g h l yd i v i d e di n t of o u rk i n d s ：t h ef i r s to n ei sa d o w n u p d o w n 。u pc u r v e ，w h i c ha p p e a r e di nj u i l i a n j i u j u a n d o u ，t o n g d o u s a n h a o ，v 9 7 5 3 9 1 ， 4 9 3 1 ，r u d o n g w a n l u h u a n g d o h ，h e i d o u y i h a o ，a o l a ia n dz a o t a b i a n q i n g t h es e c o n do n ei s a u p d o w n u pc h i v e ，w h i c ha p p e a r e di nb a m a j i u y u e h u a n g , j i d o u s h i h a o ，p 1 5 4 8 6 6 3 ，j 2 8 0 0 8 2 ， c h u i p i n x i a o z i y a o h e i d o u ，w u c h a n g l i u y u e b a o ，a n j i q i n g d o ua n d n a n c u i 2 0 1 t h et h i r do n ei sa d o w n k e e p d o w nc u r v e ，w h i c hi sa p p e a r e d i ns h a n z i b a i ，q i d o n g y a n g y a n d o ua n ds u 一1 2 3 t h e l a s to n ei sa d o w n u p d o w nc u r v e ，w h i c ha p p e a r e di ng u i y a n g z i j i n d o uo n l y ( 3 ) s e e d i n gd a t ea f f e c tt h er a t i oo f1 1 s 7 sa n dt h ea c c u m u l a t i n ga m o u n to f1 1 sa n d7 s s e r i o u s l y t h i sk i n do f e f f e c ti so b v i o u s l yd i f f e r e n ti nd i f f e r e n tv a r i e t i e s w u c h a n g l i u y u e b a o ， j 2 8 0 0 8 2a n dc h u i p i n x i a o z i y a o h e i d o uh a v eab e t t e r p r o t e i nq u a l i t y f o rah i g h e rr a t i oo f l l s 7 si nm a j o r i t ys e e d i n gd a t e h e i d o u y i h a oh a v eah i g h e ra v e r a g ev a l u eo f1 1 s 7 s ，b u ti t s c o e f f i c i e n to fv a r i a t i o nr e a c h s1 8 1 2 ，a n dr a n g er e a c h s1 2 6 m g gs e e d ( 4 ) t h ea c c u m u l a t i n ga m o u n to fs t o r a g ep r o t e i n i sm o r es t a b l ei np 1 5 4 8 6 6 3 ，j 2 8 0 0 8 2 ， n a n c u i 2 0 1 t h ev a l u eo f1 1 s 7 si sm o r es t a b l ei nq i d o n g y a n g y a n d o ua n dp 1 5 4 8 6 6 3 s o ，t h e p r o t e i nq u a l i t yo f t h e mi sm o r es t a b l ei nd i f f e r e n te n v i r o n m e n t o nt h ec o n t r a r y , j i d o u s h i h a o ， z a o t a b i a n q i n g ，j u n l i a n j i u j u a n d o u a r eu n s t a b l eo n a c c u m u l a t i n ga m o u n t a n dn a n c u i 2 0 1 ， h e i d o u y i h a oa r eu n s t a b l eo n1 1 s 7 s i ti s e s s e n t i a lt os a wi nar i g h ts e a s o nf o rc h o s i n ga v a r i e t y w i t has t a b l ep r o t e i n q u a l i t y o rk e e p i n g p r o t e i nq u a l i t yb a s e d o t h ee n v i r o n m e n t ( 5 ) t h ea c c u m u l a t i n ga m o u n t o fa l ls u b u n i t se x c e p tf o rb 4a r eo b v i o u s l yd i f f e r e n ta m o n g d i f f e r e n ts e e d i n gd a t e s t h ec h a n g e so ft h es u b u n i t sa c c u m u l a t i n ga m o u n tw i t hs e e d i n gd a t e s a r en o ti n p h a s e t h er u l e so fc h a n g e so fa c c u m u l a t i n ga m o u n to fs a m es u b u n i to fd i f f e r e n t v a r i e t i e sa m o n gd i f f e r e n ts e e d i n gd a t e sa r er e m a r k a b l ed i f f e r e n t ( 6 ) s e e d i n gd a t e a f f e c tt h ea c c u m u l a t i n gr e g u l a t i o ns e r i o u s l y i ti sf a s t e r i nt h es i x t h s e e d i n gd a t e ，a n d s l o w e ri nt h es e c o n d t h ee f f e c ti sd i f f e r e n ti nd i f f e r e n tv a r i e t i e s k e yw o r d s ：s o y b e a n ；s t o r a g ep r o t e i n ；s u b u n i t ；a c c u m u l a t i o n ；s e e d i n g d a t e 缩略词表 缩略词中文名英文名 1 l i s h c i s d s p a g e o d t e m e d b s a g l y c i n e a _ p 三羟甲基氨基乙烷 盐酸 十二烷基苯磺酸钠 聚丙烯酰胺电泳 光密度 n ，n n ，n 一四甲基乙二胺 牛血清蛋白 甘氨酸 t r i h y d r o x y m e t h l a m i n o m e t h a n o h y d r o c h l o r i c a c i d s o d i u m d o d e c y ls u l f a t e p o l t a c r y l a m i d eg e le l e c t r o p h o r e s i s o p t i c a ld e n s i t y n ，n ，n ，n - t e t r a m e t h y le t h y l e n e d i a m i n e b o v i n es e r u ma l b u m i n g l y c i n e 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得湖南农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生虢匈蒯帆埘年g 矽曰 关于论文使用授权的说明 本人完全了解湖南农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送 交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。同意湖南农业大学可阻用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 j ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：向蜊舍 制”箍名：省赢钟 时间：w 年臼9 同 时删：沙年f 月7h 一、绪论 蛋白质是人类赖以生存的主要营养素之一。作为蛋白来源之一的植物蛋白不像动物蛋 白那样摄入过高会带来肥胖病、高血压、糖尿病、冠心病和癌症等“文明病”的高发生率， 因而倍受人们的青睐。随着世界人1 2 1 的不断增长，为满足人类膳食营养中对蛋白质的需求， 直接利用植物蛋白质资源显得越来越重要。大豆作为植物蛋白质资源，不仅蛋白质含量高， 而且其氨基酸组成的平衡性也较好。长期以来，大豆蛋白一直是我国和其他世界各国人民 的重要膳食蛋白，是主要的植物蛋白来源。联合国粮农组织将大豆蛋白定为2 1 世纪重点 开发的植物蛋白食品资源。大豆育种将提高和改良蛋白质作为十分重要的目标。我国具有 丰富的大豆资源，从中筛选营养价值离的大豆种质，是大豆营养品质改良的一种有效途径。 而从大豆蛋白亚基水平上来筛选和鉴定大豆优良种质已成为一种有效的手段。因此关于大 豆种子贮藏蛋白的特性及其利用价值的研究受到科学家们广泛重视。 1 国内外研究现状 1 1 大豆籽粒储藏蛋白 1 _ 1 1 大豆籽粒贮藏蛋白的含蠢 种子的贮藏蛋白，是一类非常重要的植物蛋白，不仅为种予萌发提供氮源和氨基酸， 也为人类提供了高蛋白食物。在双子叶植物的种子子叶和单子叶植物种子的胚乳和糊粉层 细胞中，贮藏蛋白沉积于蛋白体内，蛋白体也分稚于植物的其它器官，如根，茎，叶花的 细胞中。 大豆种予中贮藏有丰富的蛋白质在世界各地收集保存的大豆种质资源中，蛋白质含 量存在着广泛的变异。国内外研究者由于选材不同而得出不同的结果。徐豹等分析了我 国不同纬度地区1 6 3 5 份栽培大豆和1 6 9 5 份野生大豆种子的蛋白含量，结果表明栽培大豆 的平均含量为4 2 1 5 - 1 - 3 1 9 ，变异范围为3 4 7 0 5 0 7 5 ，变异系数为7 6 3 2 ；而野生大 豆分别为4 6 8 0 - - - - _ 3 1 8 、3 3 9 1 5 5 3 7 和6 7 9 5 。李福山等【2 l ( 1 9 8 6 ) 分析了1 2 9 份栽 培、野生、半野生大豆得出的结果是栽培大豆的平均含量为3 9 2 2 2 7 5 ，变异范围为 3 3 9 9 4 4 1 8 ，变异系数为7 0 ；野生大豆分别为4 1 0 4 2 8 7 、3 7 3 8 4 8 4 9 和7 0 ； 半野生大豆分别为3 9 9 7 - - - - _ 2 6 3 、3 4 2 4 4 4 4 0 和6 6 。黄尚琼 3 1 ( 1 9 8 9 ) 对我国南方 9 省1 6 5 6 份栽培大豆的分析表明：蛋白质平均含量为4 3 5 4 2 5 ，变异系数为5 7 8 。 r 本平春枝f 4 j 测定“l o 份大豆种质的结果是，蛋白质平均含量为3 9 8 2 ，变异幅度为 2 9 8 1 5 3 9 2 。盂祥勋【5 1 根据中国东北三省2 3 4 3 份栽培大豆种质资源的统计分析结果 二、试验材料与方法 1 试验材料 选用高、中、低蛋白质含量大豆品种1 2 个，亚基多态性材料8 个，其中春大豆品种 8 个，夏大豆品种1 2 个，种子均由南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室国 家大豆改良中心提供( 表2 1 ) 。 表2 1参试材料 t a b l e 2 1v a r i e t i e si ns t u d y 蛋白含量 蛋白含量 编号名称 类型( 。以籽粒) 编号名称 类型( m g g 籽粒)( 咄籽粒)( g 秆拉j 高、中、低蛋白质含量品种： 1南春2 0 1春4 8 4 0 9 2武昌六月爆春4 3 0 7 7 ”“ 3筠连九转豆春4 6 2 8 3 4通豆3 号夏4 4 9 0 0 5v 9 7 5 3 9 1夏4 1 3 0 0 6扇子自夏4 0 0 3 1 7巴马九月黄夏4 1 0 5 8 8启东羊眼豆夏4 1 8 6 3 9冀豆1 0 号春 3 5 9 0 3 1 0安吉青豆夏3 7 9 5 2 “。 11p 1 5 4 8 6 6 3夏3 5 6 3 6 1 2j 2 8 0 0 8 2夏 3 4 7 7 3 哑基多态性材料： 编号 名称类型 毳萎 编号名称类型 翥盖 编号 名称类型 构成 编号名称类型 构成 1 34 9 3 1夏 a s a 4 8 3 缺 1 4淳平小于药黑豆春 正常 1 5s u - 1 2 3夏 a ，a 4 b ，缺 1 6 早踏扁青 夏 a s a 4 8 3 缺 1 7奥莱春 a 5 a 4 8 3 缺 1 8黑豆一号春 a 3 b t 缺 1 9 桂阳紫金豆春 a 1 。b ：缺 2 0如东晚绿黄豆夏 酬 2 试验设计与方法 2 1 田间试验 2 ，l ，1 分期播种试验 田i i 口j 试验于2 0 0 4 年3 1 1 月在南京农业大学国家大豆改良中心江浦农业试验站进行。 土壤吧力中等，分靠较均匀，排水最好。2 0 个品种t 自3 月1 5 同到8 月1 5f 1 每月一个 播期，每月1 5 日播种，共6 期，两次重复，采用两因素完全随机区组试验设计。试验小 区行长l m ，垄距7 0 c m ，行距1 2 c m ，株距1 0 c m ，共4 行，单粒点播。每个小区插上标牌， 并标注小区号。试验区四周至少设置4 行保护行。栽培管理同当地大田水平。记载播种期、 出苗期、始花期、盛花期、成熟期、收获期。 2 。1 2 田间取样 2 1 2 1 豆荚开花日期标记 盛花期，每天上午1 2 点以前对当天开放的大豆花进行标记。在4 天内每个小区挂牌 标记约5 0 0 朵花。 2 1 2 2 取样 根据标记上的日期推算取样当天小豆荚发育的天数。以距开花的天数作为小豆英的发 育天数。挂花当天与取样当天合计算作一天。开花后1 0 天左右开始取样。开花后3 0 天内 ( 含3 0 天) 逢双日取样，以后每4 天取一次样，直到收获( 取样频率依王显生实验结果确定 1 7 3 j ) 。取样时用镊子夹住豆荚的聚柄兴下，立即放入小自封袋中，同时放入标有小区号、 丌花f 1 期、取样日期、发育天数的小标签，并作记录。每次取样每个小区约取1 0 个荚。 取样后，立即将装有样品的自封袋放入冰盒中，随后，放入一7 5 冰箱中保存备用。 成熟后每个小区单独收获。脱粒干燥后的大豆籽粒在恒温1 8 。c 、恒湿6 0 下保存备用。 2 2 室内实验 2 2 1 样品处理 2 2 1 1 青鲜材料的处理 每个样品取6 1 0 个荚的籽粒。从冰箱中取出样品后立即剥去果皮和种皮，将所有籽 粒上切取的部分子叶或胚轴混合后分别放入两个1 5 m ! 小离，t l , 管中，编号并记录相应的样 品编号、小区号、名称、开花日期、取样日期、发育天数等信息。称取总重，算出所取样 品的重量。所取样品的重量控制在1 0 1 0 0 m g 以内。 2 2 1 2 收获的成熟材料的处理 取收获的大豆样品籽粒约6 9 ，用高速万能粉碎机磨成细粉，并过6 0 目筛，用自封袋保 存。 墩约1 0 0 m g 豆粉，放入1 5 m l 小离心管中，编号并记录相应的样品编号、小区号、名 称等信息。称取总重，算出所取样品的重量。 2 2 2 蛋白质提取 7 s 球蛋白，其中b 一伴大豆球蛋白是主要的存在形式| 1 2 】。b - 伴大豆球蛋白是一种糖蛋白， 含糖量约为5 o ，其中含有3 8 的甘露糖，1 2 的氨基葡萄糖。与1 1 s 球蛋白相比，7 s 球蛋白中色氨酸、蛋氨酸、胱氨酸含量略低，而赖氨酸含量则较高【1 3 1 。在s d s p a g e 时，b 伴大豆球蛋白主要可分为三个亚基：a ( m w 7 2 0 0 0 ) 、a ( m w - - 6 8 0 0 0 ) 和b ( m w - 5 2 0 0 0 ) z + 亚基，它们以同源或异源的三聚体形式存在 1 4 - i s i 。h i l l 等( 1 9 7 4 ) 也有报道1 3 亚基的存在 1 1 6 - 1 7 1 。t h a n h 和s h i b a s a k i ( 1 9 7 7 ，1 9 7 8 ) j e7 s 蛋白分成6 种异构体( b 1 一b 6 ) ：b 1 ，a b b ；b 2 ，a 1 3 1 3 ； b 3 ，a b ；b 4 ，a a b ：b 5 ，a a a ；b 6 ，a a a 1 8 1 9 1 。这些异构体在氨基酸比例和碳氢比例上都稍有不同。 作为7 s 球蛋白3 个主要亚基之一的b 亚基不含蛋氨酸【2 0 】。 1 1 2 3 1 1 s 组分 l l s 组分( 大豆球蛋白) 占大豆蛋白3 5 左右，也是一种糖蛋白，但是糖的含量要比 7 s 组分少的多，只有0 8 i ”l ，是分子量为3 0 0 0 0 0 3 8 0 0 0 0 的六聚体，约占种子总蛋白的 3 5 1 1 2 1 。可分为酸性亚基a 1 。( m w 一3 8 0 0 0 ) 、a l b ( m w - 3 8 0 0 0 ) 、a 2 ( m w 3 8 0 0 0 ) 、 a 3 ( m w - - 4 5 0 0 0 ) 、a a ( m w 3 8 0 0 0 ) 、a s ( m w 1 1 0 0 0 ) 、碱性亚基b 1 。( m w - 1 9 0 0 0 ) 、 b i b ( m w - 1 9 0 0 0 ) 、b z ( m w - 1 9 0 0 0 ) 、b 3 ( m w - 2 0 0 0 0 ) 、b 4 ( m w - 1 9 0 0 0 ) 等八个亚基，它们以 _ - 2 硫键结合形成特定的酸碱配对的二聚体【5 l os c a l l o n 等1 2 1 】根据分子大小和同源性把把它 们划为两组：组i ( a l 。b l b 、a 2 8 1 。和b 2 a 1 b ) 和组i i ( a s a 4 8 3 和a 3 8 4 ) 。组i i 又可分为两个 亚组：i i a ( a s a 4 8 3 ) 和i i b ( a 3 8 4 ) 【2 2 1 。在l l s 球蛋自中，a 2 亚基蛋氨酸分子岔量最高，平均每个 a 2 亚基含4 7 个蛋氨酸分子；其次是a l b 含3 4 个；a l 。含2 9 个：a 3 含2 0 个；屯、a 5 含量最少， 只有1 1 个。碱性亚基蛋氨酸分子量含量很低，其中b 3 不含蛋氨酸【矧。 1 1 2 4 1 5 s 组分 1 5 s 组分占大豆蛋白1 1 左右，分子量在6 0 0 0 0 0 以上，它并不是单纯蛋白质，而是出 多种分子构成的。在酸沉淀，透析间沉淀时，1 5s 首先沉淀。目前对这一组分研究的还很 不透彻未能单独离析提取f 1 3 j 。 1 1 3 大豆籽粒贮藏蛋白亚基的基因 i 1 3 i 7 s 球蛋白亚基基因 7 s 球蛋白的基因为至少1 5 个成员的大基因家族，其成员可以分为两组，一组合成 2 5 k b m r n a ，一组合成1 7 k b 。m r n a 。它们位于染色体的不同区域，存在不同程度的同源性 【2 4 l 。k i t a m u r a 等( 1 9 8 4 ) 认为a 亚基的产生由一显性基因c g y l 控制，而a 亚基的缺失 “ 隐一雠q c g y l 控制。d a v i e s 等 2 6 l ( 1 9 8 5 ) 研究认为，a 亚基的产生由显。炷基n c g y 2 控 制，而a 亚丝的缺失由一隐性基因c g y 2 控制。t s u k a d a 等1 1 7 1 ( 1 9 8 6 ) 认为b 亚基由一个隐性基 因c g y 3 控制，纯合c g y 3 c 窖y 3 无b 亚基，c 夸y 2 和c g y 3 紧密连锁，并提出c g y 2 a 和c g y 2 b 分别代表a 亚基正常型和慢型的基因，并认为b 弧基的表现受环境因素的影响而很难对其基 因进行遗传分析。m h a y a s h i 等t 2 7 1 ( 1 9 9 8 ) 在研究7 s 全缺失突变体的特点时指出，s o u t h e m 和n o r t h e r n 杂交分析表明缺失并非7 s 球蛋白亚基基因缺失或结构缺陷，而很可能发生在 m r n a 转录水平。 1 1 3 2 1 1 s 球蛋白亚基基因 l l s 球蛋白的基因家族至少有5 个成员，即g y l + g y 5 ，分别编码a 1 。b 仲、a 2 b l a 、b z a l b 、 a s a 4 8 3 和a 3 8 4 【2 8 琊】。每个大豆球蛋白基因编码一种由单一m r n a 翻译而成的球蛋白豫基前 体，该前体是由信号序列、酸性( a ) 肽、短肽接头和碱性( b ) 肽组成1 2 9 1 。c h o 3 0 j 等( 1 9 8 9 ) 分析了这些基因的遗传规律及组织形式，认为g y l 、g y 2 紧密连锁于一个遗传位点，两基 因之间相隔3 k b ，g y 3 、g y 4 、和g y 5 分别位于基因组的3 个位点，遵循盂德尔分离规律独立 遗传。k a i z u m a 等【3 1 | ( 1 9 9 0 ) 报道，通过7 射线处理筛选出的缺失组l ( a l a b l b 、a l b b 2 和 a 2 b l a ) 的变异类型表现为单一隐性基因控制。k i t a m u r a 等【2 5 1 ( 1 9 8 4 ) 以1 1 s 球蛋白缺少 a s b 3 亚基品种( 雷电) 与缺失a 皿基品种( 毛振) 杂交，对f 2 _ j 1 f 3 代分析结果表明，a s a 4 8 3 亚 基缺失由隐性基因g y 4 控制，与a 亚基的缺失基l 垂i c g y l 无连锁关系。k i t a m u r a 等【3 2 l ( 1 9 9 3 ) 利用一个野生大豆缺失a 3 8 4 亚基的新突变体与缺失组i 全部亚基和缺失a s a 4 8 3 亚基亲本杂 交，对f 2 5 6 0 粒种子采用s d s p a g e 检测l l s 球蛋白，结果显示a 3 8 4 亚基的存在与缺失符合 3 ：1 比例，a 5 气b 3 亚基的存在与缺失也符合3 ：1 比例，表明a 3 8 4 亚基和a s a 4 8 3 亚基的缺 失均由单一隐性基因控制。组i 亚基则像一个集团，在f 2 子粒检测中未发现其不同亚基的 重组类型。在f 2 代中出现8 种基因型，包括1 种具有全部1 1 s 球蛋白的原始型、3 种单突变体 类型、3 种双突变体类型和1 种缺失全部l l s 亚基的三突变体类型。分离比例为2 7 ：9 ：9 ： 9 ：3 ：3 ：3 ：1 ，表现出控制组i 、a 3 8 4 和k a 5 8 3 三个基因位点呈独立分配。他们研究指出， 1 1 s 亚基双隐性和三隐性等位基因导致i i s 球蛋白含量降低，但值得注意的是，7 s 蛋白则没 有明显的增加；相反7 s 低含量品系中，l l s 蛋白则大量提高补偿7 s 的降低。t e r a i s h i 等例 ( 2 0 0 1 ) 研究指出，虽然a 、a 和b 亚基是由归属于不同连锁群的多基因家族编码的，但 有一个单主效基因s c e 一1 ( 7 s 蛋白的抑制基因) ，控制着它们的缺失。该缺失性状不是因 为7 s 蛋白亚基基因的改变或缺失造成的，而是由于缺少转录基因造成的，这表明s c g 一1 抑 制所有结构基因的表达。连锁分析表明s c g 1 座位与a 和b 亚基基因位于同一染色体的同 区段，三者之涮紧密连锁。此外，包含s c g 1 、a 和1 3 亚基基因位点的染色体区段甲基化， 说明缺失与多拷贝基因沉默有关。s c g 1 对大豆的生长发育无明显影响，因此在调控大豆 种子蛋白组分方面s c g 一1 是个有用的基因资源。现在，编码1 1 s 各亚基的c d n a 序列或基 因全序列已经相继被克隆 3 4 - 3 6 1 。 1 1 4 大豆籽粒贮藏蛋白组分及其亚基的变异 1 1 s 芹1 2 7 s 球蛋白由于氨基酸组成和结构不同，其功能性和营养性有较大的差异【3 7 j 。如 7 s 疏水氨基酸多，表面活性强；但分子中含二硫键和巯基少，所以凝胶的硬度低【3 8 】。1 1 s 中含有丰富的二硫键及巯基，它所形成的凝胶硬度强【3 9 1 。在每单位蛋白中1 1 s 球蛋白中含 硫氨基酸的含量是7 s 球蛋白中的4 倍f 4 0 】。可见，大豆蛋白中l l s 和7 s 的相对含量直接影响大 豆蛋白的功能性，从而影响其应用。所以，国内外对l l s 和7 s 球蛋白的研究非常重视。 1 1 4 ，1 大豆籽粒贮藏蛋白组分1 1 s 7 s 比值的种质筛选研究 k i t a m u r a 等1 9 】( 1 9 8 1 ) 利用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳对1 7 0 0 份大豆种质贮 藏蛋白分析表明，1 i s 7 s t t 值平均为1 1 2 。并发现毛振( k e b u d ) 雨 i 秣食豆( 公5 0 3 ) 两种质具 有较高的1 1 s 7 s 比值，分别为1 6 1 5 口2 5 9 ，它们的含硫氨基酸比正常品种高1 2 倍，而蛋白 质含量与f 常品种相似，因此他们认为，通过增加1 1 s 1 7 s 比值丽不降低蛋白含量来提高大 豆种子中贮藏蛋白古硫氨基酸是可行的。雷勃钧等1 4 u ( 1 9 8 4 ) 采用聚丙烯酰胺凝胶电泳对 我国东北地区部分野生大豆、半野生大豆及栽培大豆的进行的l l s 和7 s 球蛋白含量分析表 明，从野生大豆、半野生大豆到栽培大豆类型1 1 s 蛋臼逐渐增加，7 s 蛋白逐渐减少，同时 还发现了一个富含l l s 的半野生大豆( 龙7 9 0 6 2 0 ) 。徐豹等【4 2 1 ( 1 9 9 0 ) 利用聚丙烯酰胺凝 胶电泳分析了我国不同纬度2 1 3 份野生大豆种子贮藏蛋白的1 1 s 1 7 s i ： 二值，平均值为1 0 6 ，比 值范围为0 3 6 4 4 0 ，获得了一份1 1 s 7 s l l 值为4 4 0 的品种。 除对大豆种质进行筛选外，国外研究者己通过杂交育种和辐射诱变育种培育出了离 1 1 s 7 s 比值的品系。o g a w a 等t 4 3 l ( 1 9 8 9 ) 利用毛振f l ( o o d a t ) 、n o 1 秣食豆( 公5 0 3 ) 杂 交组合培育出一些遗传上稳定但7 s 低含量品系，这些7 s 低含量品系的特点是7 s 球蛋白a 亚基缺失，a 和b 亚基显著下降。对7 s 低含量品系与普通品种的7 s 和1 1 s 球蛋白、总蛋白、 蛋白体及氨基酸组成进行比较表明，7 s 低含量品系的7 s 球蛋白仅为普通品种的一半，而1 1 s 球蛋白则比普通品种高1 4 ，但蛋白质组成的显著改变并未影响总蛋白含量及蛋白体的发 育及形态。而且4 个代表性的7 s 低含量品系平均含硫氨基酸含量比普通品种高2 0 。7 s 与 1 l s 呈显著的负相关( r = 0 8 4 ) 。这些结果表明，1 1 s 球蛋白可能补偿7 s 的降低，从而保i e 7 s 低含量品系的子粒总蛋白数量。t a k a h a s h i 等【鲥l ( 1 9 9 4 ) 出经t 射线处理的k a r i k e i 4 3 a 缺失， a 和b 低1 后代中鉴定出一个a 和a 缺失，b 低，1 1 s t s 比值极高的大豆突变品系。对该品系3 个世代的脱察检测，尽管7 s 蛋白显著下降，但总蛋白含量则没有减少，同时也未发现对生 理特性有不利影响。 1 1 4 2 大豆籽粒贮藏蛋白7 s 、l l s 组分亚基变异类型 对大豆贮藏蛋白7 s 、l l s 组分亚基变异的研究，国内报道极少，仅见胡志昂等( 1 9 8 6 ) 用s d s 梯度聚丙烯酰胺凝胶电泳分析了我国8 2 份栽培大豆和1 2 7 份野生大豆的的种子蛋 白，发现在野生大豆种子蛋白的一些亚基有迁移率的变异，尤以8 亚基的变异最为常见， 并报道了一例a i 亚基快、a 4 区慢的电泳变异。而国外学者对此研究的较多。在常规筛选方 面，k i t a m u r a 等【9 1 ( 1 9 8 1 ) 从日本大豆种质中发现毛振( k e b u f i ) 缺乏a t 亚基，秣食豆( 公 5 0 3 ) 的a t 和b 亚基为减半类型。s t a s w i c k 和n i e l s e n ( 1 9 8 1 ) 发现了缺失a 5 a 4 8 3 亚基类型 的品种r a i d e n 4 6 1 。h a r a d a 等( 1 9 8 3 ) t 4 7 l 认为在日本大豆种质中缺失a s a a b 3 亚基的类型比较 普遍。d a v i e s 等( 1 9 8 5 ) 1 2 6 l 则报道了四种电泳迁移率变化的类型：慢ar 、慢a 、a a 双带和 b 亚基的变异，其中慢a 咬异只是在5 m 尿素的s d s 电泳中才表现出来。t s u k a d a 等【7 l ( 1 9 8 6 ) 发现了b 亚基和慢a 的类型。h a r a d a 等i2 4 l ( 1 9 8 9 ) 发现了几个b 亚基缺失的材料。在同 本野生大豆种质中，k i t a m u r a 等【3 2 l ( 1 9 9 3 ) 发现了a 3 8 4 缺失的类型，h a j i k a 等【4 8 i ( 1 9 9 6 ) 发现了7 s 球蛋白( b c o n g l y c i n i n ) 全缺失的类型，而t e r a i s h i 等 3 3 i ( 2 0 0 1 ) 则发现个缺 失a 、a 和6 亚基的类型。在人工诱导方面，通过y 辐射诱导，o d a n a k a 和k a i z u m a 【4 9 1 ( 1 9 8 9 ) 发现了缺失a 、1 3 亚基和组i ( a t a b l b 、a z b l 。和b z a l b ) 的两种类型，t a k a h a s h i 等( 1 9 9 4 ) 由经y 射线处理的k a r i k e i 4 3 4 ( a 缺失。a 和b 低) 后代中鉴定出一个a 和a 缺失，b 低的类 型h a y a s h i 等【2 7 】( 1 9 9 8 ) 发现了7 s 球蛋白( 1 3 c o n g l y c i n i n ) 全缺失的类型。不过，通过 诱变获得的材料常伴有黄萎病、不育或致死等不正常现象。t a k a h a s h i 等i 5 0 】( 2 0 0 3 ) 利用 各种亚基缺失材料采用聚合杂交的方法，获得了一个1 1 s 和7 s 全缺的品系。 1 1 5 大豆籽粒贮藏蛋白的合成和积累动态 1 1 5 1 大豆籽粒贮藏蛋白的合成 大豆种子贮藏蛋白主要在发育的大豆子叶中合成，并以蛋白体形式沉积。首先m r n a 指导的1 1 s 和7 s 蛋白在粗面内质网上合成，其中1 1 s 蛋白的m r n a 并不分别指导4 0 k d 亚 基和2 0 k d 亚基的合成，而是只合成6 0 k d 的前体，这个前体含有一个短信号肽，它引导蛋白质 进入 h 面内质网内腔；当7 s 和l l s 蛋白分泌进入内质网膜腔内时，7 s 蛋白进行糖基化， 而1 1 s 蛋白不进行糖基化。此后，7 s 和1 1 s 蛋白通过液泡膜进入液泡，同时大液泡通过 液泡膜分隔、一些部位的缢缩和出芽三种方式形成小液泡。郑易之等【5 l j ( 1 9 9 0 ) 提出蛋白质 在液泡中积累有三种方式：在一类液泡中，蛋白质逐渐沉积在液泡膜的部分内表面，这部分 膜及其刚着的蛋白质以出芽方式形成蛋白体；在另一类液泡中，蛋白质聚集成团块，游离于 液泡之中，只有少量蛋白质沉积在液泡膜上；还有一类液泡，其中古有絮状、呈均匀分布 的蛋白质。在液泡中，l l s 蛋白前体分解为酸性多肽和碱性多肽，然后酸性多肽和碱性多 肽结合成为1 1 s 蛋白质分子，最后1 1 s 蛋白和糖基化的7 s 蛋白结合在同一个蛋白体中。 陈敏等垆2 】( 1 9 8 7 ) 对栽培、半野生和野生大豆种子发育过程中贮藏蛋白的合成和运输进行了 比较研究发现：栽培大甄子叶细胞内蛋白质发育为单点中t b 式，野生大豆子时细胞内蛋白 体的形成为多点边缘式：栽培大豆种子贮藏蛋白合成、运输不同步，主要以内质网膨胀小 泡形式在子叶细胞内运输贮藏蛋白至沉积部位，野生大豆内质网直接与蛋白体相连，而且 有高尔基囊泡和内质网分泌泡为细胞内贮藏球蛋白运输的另一途径，加快了贮藏蛋白在子 叶细胞内的运输。 1 1 5 2 大豆籽粒贮藏蛋白的积累动态 关于大豆子叶中7 s f 1 ：1 1 1 s 球蛋白积累的时间进程已有许多报告。郑易之( 1 9 9 2 ) 以及 其他多数人的工作都表明，7 s 蛋白质在开花后1 5 2 0 天开始合成，同时3 5 天后1 1 s 蛋白质 开始积累，以后这两种蛋白质的含量明显增加。o c h i a i y a n a g i 等( 1 9 7 8 ) 报道y 7 s 球蛋自 在开花后4 0 天才开始合成，再经1 0 天l l s 球蛋白开始积累。其中的差异可能是与所用的实 验品种或生长条件不同有关。 关于大豆种子贮藏蛋白积累的时j 日j 进程的报道