大豆脂肪氧化酶突变体种质鉴定及其功能标记的开发与应用

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大豆是重要的植物蛋白和油脂来源,在人类食品营养健康中扮演重要角色。大豆脂肪氧化酶(LOX)被称为抗营养因子,能催化不饱和脂肪酸的酶促反应,使豆制品产生令人不愉快的豆腥味,从而影响豆制品的营养品质。LOX缺失大豆品种制作的豆制品不仅豆腥味低,且具有较高的营养价值,因此,培育LOX缺失的低豆腥味品种是大豆营养品质育种的重要研究方向。本研究通过比较三种不同LOX生化鉴定方法的优缺点、开发LOX缺失突变体分子标记检测技术,为低豆腥味大豆分子育种提供理论参考;另一方面,通过对LOX缺失种质主要营养品质的评价分析,筛选出具有不同优异性状的专用品种,为培育低豆腥味大豆品种提供优异育种亲本。1大豆脂肪氧化酶生化鉴定方法优缺点比较本研究以LOX缺失的大豆近等基因系(Century和Suzuyutaka)和低豆腥味大豆品种为材料,采用比色法、变性聚丙烯凝胶电泳(SDS-PAGE)和等点聚焦聚丙烯凝胶电泳(IEF-PAGE)技术鉴定脂肪氧化酶缺失情况,比较三种生化鉴定方法的优缺点。结果显示比色法简便快捷,试剂需要现配现用;SDS-PAGE方法简单成本低,但分辨率较差;而IEF-PAGE检测准确性较高,但成本也较高;综合上述三种鉴定方法,针对大量种质材料筛选可先采用比色法进行快速初筛,然后结合IEF-PAGE法进行精准鉴定,既可加速低豆腥味大豆育种进程,同时可降低检测成本。2脂肪氧化酶缺失种质主要营养品质评价分析LOX缺失近等基因系Century和Suzuyutaka的主要营养品质(蛋白质、脂肪、脂肪酸、异黄酮、可溶性糖、维生素E和类胡萝卜素)的分析发现,Century近等基因系的主要营养品质组分差异十分显著;而Suzuyutaka近等基因系主要在蛋白质、脂肪和类胡萝卜素含量方面差异显著。通过对低豆腥味大豆品种的主要营养品质比较分析,筛选到具有不同优异性状的专用品种,可以定向改良LOX缺失品种的品质性状,促进优质专用大豆品种的选育。其中,中黄18为高蛋白品种(lox2),中黄78为高油和高类胡萝卜素品种(lox3),中黄68为高异黄酮和高维生素E品种(lox2),中黄203为高异黄酮和高类胡萝卜素品种(lox2),中黄31为高异黄酮品种(lox2),中黄102为高可溶性糖品种(lox2)。这些大豆品种可作为优异育种亲本,应用于低豆腥味大豆遗传改良和豆制品加工,以促进大豆产业的可持续发展。3大豆脂肪氧化酶缺失体功能标记的开发本研究采用脂肪氧化酶缺失近等基因系(Century和Suzuyutaka)和育成品种为材料,克隆三种脂肪氧化酶突变体基因lox1、lox2和lox3,比较不同lox基因序列的差异,根据差异序列设计特异性引物,采用琼脂糖凝胶电泳、毛细管电泳法和KASP标记法,开发不同LOX突变基因(lox1-303 bp、lox3-266 bp、lox2-KASP和lox3-KASP)的功能标记,为育种过程中的基因型鉴定提供理论基础。4大豆脂肪氧化酶缺失功能标记的育种应用利用开发的标记鉴定低豆腥味大豆育成品种和育种后代材料的基因型,结合比色法生化验证,筛选出28份缺失脂肪氧化酶-2基因(lox2)的低豆腥味大豆新品系,比较杂交育种后代材料的产量和主要品质性状,发现群体中大豆脂肪氧化酶突变体与野生型株高、单株产量、蛋白质和脂肪含量没有显著性差异。结合农艺和品质性状,筛选出6份高产低豆腥味新品系,为低豆腥味大豆分子育种提供可靠的育种材料。
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