工业用高淀粉玉米及其品质改良研究

1、工业用高淀粉玉米及其品质改良长期以来玉米一直是粮食和饲料的主要资源。目前，玉米已从单纯的粮食作物、饲料作物逐步向经济作物和工业原料过渡；由单纯产量型向定向品质型、专用型转变。以美国为例，1972年用于食品和非食品工业的玉米占全国玉米总量的9%，至1992年则增加到18%，达377.19108kg；我国1981年淀粉总产量仅为42104t，1997年已达270104t，玉米淀粉约占80%以上，淀粉产量的年增长率为14%左右。玉米淀粉在医药、化工、食品、纺织、造纸、建筑、石油化工和塑料业等具有广泛的用途。因此，加速工业用高淀粉玉米品种的培育和改良已势在必行。1 高淀粉玉米的概念和分类 高淀粉玉米根

2、据据其籽粒中所所含碳水化合合物的比例和和结构分为：混和高淀粉粉玉米，高支支链淀粉玉米米和高直链淀淀粉玉米。混混合高淀粉玉玉米是指普通通玉米籽粒中中粗淀粉含量量在75%以上的的工业专用型型玉米。根据据轻工部颁布布的高淀粉玉玉米分级标准准：一级为玉玉米籽粒中粗粗淀粉含量为为75%以上，二二级为72%以上，三级级为69%以上。普普通玉米淀粉粉是直链淀粉粉和支链淀粉粉的混合体，两两者所占的比比重分别大约约为28%和72%。我们们通过品质育育种和改良可可不同程度地地改变玉米胚胚乳中直链淀淀粉和支链淀淀粉的含量和和比例。将玉玉米籽粒胚乳乳中几乎含有有100%的支支链淀粉的类类型叫支链淀淀粉玉米（糯糯玉米或

3、蜡质质玉米）；将将胚乳中直链链淀粉含量在在50%880%的玉米米叫高直链淀淀粉玉米。2 影响玉玉米淀粉含量量遗传基因及及高淀粉玉米米品质育种方方法 2.1 糯玉玉米（支链淀淀粉）基因型型及选育方法法：19099年Colliins把来源源于我国的糯糯质玉米基因因定名为wxx；糯玉米籽籽粒，由于发发生单基因突突变（Wx变为wx），在纯纯合的隐性基基因WxWxx的控制下，可可以将支链淀淀粉含量提高高到100%。糯质玉米米胚乳不透明明，晦暗，类类似蜂蜡状又又称蜡质玉米米。糯质玉米米基因作用是是累加的，其其基因点上有有若干个等位位基因，它们们是WX，Wx2和Wx。Wx对后二者者为显性，后后二者均为隐隐性

4、基因。首首先是从选育育优良自交系系入手，一般般采取方法为为：（1）从糯玉米米农家种中直直接选育一环环系。（2）糯普异型型杂交：用配配合力和抗性性较好的普通通玉米自交系系和糯玉米农农户种杂交选选育糯玉米二二环系。（33）糯普异型型杂交成对一一次回交选育育糯玉米二环环系。选择优优良的普通玉玉米自交系与与糯玉米农家家种杂交，第第二年在同组组合内回交，而而回交的后代代用轮回亲本本成对互测配配合力，从中中选优良系自自交至稳定。目目前主要运用用Wx基因既可可以在籽粒中中表达，也可可以在花粉上上表达。通过过2%的KI溶液染色色呈红棕色并并渐渐变成暗暗棕色，而普普通玉米则呈呈蓝色的识别别方法。运用用回交转育，

5、回回交、自交交交替进行将优优良的普通玉玉米自交系转转育成含Wxx基因的糯玉玉米同型系。由由于控制糯玉玉米Wx的基因只只是改变了玉玉米胚乳淀粉粉的性质，对对产量并无太太大影响。糯糯质玉米的配配合力一般低低于马齿玉米米配合力，糯糯质玉米杂交交种产量也略略低于马齿玉玉米杂交种产产量，而采用用这一方法育育成的糯玉米米产量基本上上与普通玉米米相同。谢军军（19900年）报道，吉吉林省糯玉米米资源淀粉含含量比普通玉玉米略低，平平均为64.6%677%。中国农农科院品资所所（19911）测定的1998619988年共计计4790份糯糯玉米资源结结果为：糯玉玉米与普通玉玉米种质资源源的粗淀粉含含量没有明显显差

6、异。笔者者认为作为粒粒用型糯玉米米，应属中晚晚熟品种，籽籽粒中支链淀淀粉含量1000%，总淀淀粉含量700%，产量在在9000kkg/hm22以上为宜。 2.2 高直链淀粉粉的基因型表表现及选育方方法：影响籽籽粒直链淀粉粉含量的突变变基因主要有有ae，du和su2，这三三种突变基因因都增加了直直链淀粉的含含量，但以aae基因最为为显著。该基基因是19552年由Vineeyard和和Bear在一一个普通玉米米中发现了这这个可加倍直直链淀粉含量量的单隐性基基因，后由KKramerr等人（19558）建立以以ae符号作为为该基因在第第5染色体上的的永久性符号号。纯合隐性性基因ae可以把直直链淀粉提高

7、高到55%65%，甚甚至达到800%。Haunoold和Lindssey（1960）曾曾指出，高直直链淀粉突变变体的表现型型鉴定是困难难的，但有时时一种外观“半透明”的胚乳与高高直链淀粉的的特性是结合合在一起的。他他们还注意到到一定的黄色色遗传背景下下，高直链淀淀籽粒颜色对对原始黄色的的饰变。Crrane19964年曾报报道，比较高高的直链淀粉粉与成熟籽粒粒的轻度凹陷陷或皱缩是有有关的。aee基因虽然可可以显著提高高直链淀粉的的含量，但它它可以引起籽籽粒总淀粉含含量的下降和和含水量的增增加。目前高高直链淀粉玉玉米杂交种的的平均产量只只有普通玉米米的65%75%。目目前世界上只只有美国已将将含有

8、ae基因的玉玉米杂交种商商品化，含ddu、su2基因的的杂交种也进进入了示范阶阶段。商品化化的直链淀粉粉玉米有三种种类型：一种种为五级（含含直链淀粉550%600%）；第二二种为七级（含含直链淀粉770%800%）；第三三种为八级（含含直链淀粉880%900%）。高直直链淀粉玉米米育种，现世世界上主要是是利用ae基因。通通过回交和自自交交替进行行的方法是获获得高直链淀淀粉自交系的的一个较理想想的方法。这这种方法的缺缺点是育种周周期长，每两两个世代才能能完成一次回回交。但我们们如果在每个个世代对回交交单株进行测测交鉴定，选选杂合突变基基因型连续回回交。具体程程序是从回交交第二代开始始，在回交的的

9、同时取被回回交单株花粉粉与纯合隐性性亲本测交。收收获后鉴定测测交果穗，仅仅保留测交鉴鉴定表现11分离的回回交果穗。如如此重复便可可以达到每个个世代回交一一次的目的。 2.3混合高高淀粉玉米的的选育方法：根据11个省市（市市）、自治区区所选育并推推广的88个杂交种种的品质分析析结果看：普普通玉米粗淀淀粉平均为668.1577%，其中粗粗淀粉含量大大于70%的占64.662%，最高高含量达766.6%。从从28个省、市市（区）提供供的76099份玉米种质质资源的淀粉粉品质分析表表明：我国玉玉米种质资源源的粗淀粉含含量为68.31%，大大部分在600%72%，最高可达达75.755%，粗淀粉粉含量大

10、于772%的资源源有230份。这这说明从普通通玉米中通过过育种材料的的定向选择，完完全可以培育育出粗淀粉含含量达75%的专用型高高淀粉玉米品品种。因此，我我们应调整育育种目标，选选择淀粉含量量高的优质种种质或合成优优质群体做为为育种素材，并并通过添置快快速品质分析析设备，加强强早代选系的的品质分析，通通过累加效应应，达到提高高淀粉含量的的效果，力争争早日培育出出粗淀粉含量量在75%的工业业专用型高淀淀粉玉米新品品种，产量与与目前主栽玉玉米相同。3 高淀粉粉玉米在工业业中的加工利利用途径 3.1 混合高淀粉粉玉米中粗淀淀粉的加工利利用：淀粉经经一定量酸碱碱催化可制成成淀粉糖（葡葡萄糖、果糖糖、麦

11、芽糖、果果葡糖浆），果果葡糖浆是食食品和饮料工工业的重要原原料。葡萄糖糖氢化可制成成山梨醇，它它是一种重要要的食品添加加剂，山梨醇醇人体可以代代谢，但不易易被微生物所所利用，可防防止变败，所所以作为面包包和蛋糕的添添加剂可防止止食品干裂，保保持食品的柔柔软新鲜，延延长保质期和和防止变质。山山梨醇代谢不不引起血糖升升高，可作为为糖尿病人的的甜食品；山山梨醇在口腔腔中不会引起起pH值降低，可可以作为防龋龋食品的原料料。山梨醇是是生产维生素素C的起始原料料；利用山梨梨醇可生产表表面活性剂，在在纺织业中作作为乳化剂加加工合成纤维维，防止静电电产生，在印印染业中可作作助染剂。山山梨醇作代甘甘油，在化妆妆

12、品，卷烟和和油漆行业中中的用途更为为广泛。在医医药工业中，精精制的山梨醇醇可作为降脑脑压制剂；山山梨醇经硝化化生成硝基失失水山梨醇，是是治疗冠心病病的良药。33.2支链链淀粉在工业业中的加工利利用途径：由由于支链淀粉粉具有较好的的稳定性、溶溶解性、粘滞滞性、透明性性，适于作增增稠予制剂、乳乳化剂、粘着着剂等而广泛泛用于香肠、汤汤羹类罐头、冷冷冻食品、膨膨化食品、快快餐方便食品品，固体饮料料、软饮料、糕糕点、冰淇淋淋、果酱、饼饼干等食品的的添加剂。工工业方面，广广泛应用于胶胶带，粘合剂剂。在造纸业业、纺织业、建建筑业、石油油化工等工业业也有广泛的的用途。 3.3直链淀淀粉在工业中中的加工利用用途径：直链链淀粉是由一一种可以制成成像玻璃纸一一样薄的透明明薄膜的线型型分子构成。直直链淀粉可以以制造可降解解塑料制品、赛赛璐玢、胶片片和其它产品品。特别是在在农用薄膜加加工业、包装装业、纺织业业、食品工业业、建筑业、石石油化工等工工业中有着大大量的需求。研研究表明，直直链淀粉是生生产生物降解解膜的主要原原料。在纺织织业中，直链链淀粉作为玻玻璃状定型胶胶料，是优质质的浆纱原料料；在食品业业中，由于直直链淀粉凝胶胶速度快非常常适于