论文部分内容阅读
随着人们对大麦保健功效的认知不断增强,大麦作为健康食品用途越来越引起科技工作者的关注。对于大麦营养组分而言,大麦籽粒含有较多的蛋白质、矿质元素、赖氨酸;在功能组分方面,β-葡聚糖、酚类物质、维生素E、脂质也是食用品质的重要指标。值得关注的是,大麦脂类(三酰甘油)组分品质较高,含有较高比例的不饱和脂肪酸,例如棕榈酸(C16:0)、油酸(C18:1)、亚油酸(C18:2)以及亚麻酸(C18:3)。通过大麦营养组分和功能组分的相关性分析我们发现蛋白质与纤维素关联性比较大,并且籽粒中的总黄酮与其它两个功能组分维生素E以及β-葡聚糖均有较大的关联性。另外,紫粒或黑粒大麦因其颜色新奇而被应用于各种创新型食谱中。紫粒大麦颜色形成是由于包含各种颜色的化合物,其中主要有酚酸、类黄酮、聚黄酮几大类。但是,目前对于紫粒大麦颜色形成的分子调控机制,尚且没有研究报道。我们对紫粒大麦转录因子HvTTG1的初步性功能研究,于后期紫粒大麦的培育有一定的参考价值,对紫粒大麦应用到新食谱中也具有一定的指导意义。为了分析大麦籽粒营养组分之间的关系,我们首先测定了91份大麦种质资源的基本营养功能组分并对其进行相关性分析,结果发现在91份大麦种质材料中,纤维素的含量范围是7.56~13.17%,平均含量是10.78%(±0.58%),均高于其它几种组分。根据相关性分析结果,我们发现大麦籽粒中纤维素含量是最高的,而且纤维素与蛋白质含量之间的相关性达到了31.58%(P<0.05),远高于其它组分之间的相关性,这说明纤维素指标变化可以反映籽粒蛋白质含量的变化。另外,我们发现总黄酮与β-葡聚糖之间的相关性系数在29.18%(P<0.05),与维生素E的相关性系数在29.05%(P<0.05)。我们对大麦籽粒纤维与蛋白质之间,以及总黄酮与β-葡聚糖、维生素E的相关性研究,这为大麦育种中协同选育功能保健组分提供了参考。为了分析大麦功能组分之间的相关性,我们以上海本地栽培品种“上海双楞扁大麦”(shuanglengbian,SLB)为研究对象,利用其子代颜色发生分离的特性,获取紫粒(purple-seeded,PS)以及黄粒(yellow-seeded,YS)两份材料,利用液相色谱-质谱联用仪(liquid chromatograph mass spectrometer,LC-MS)发现紫粒大麦种皮表儿茶素(epicatechin,EC)含量要显著高于黄粒大麦(紫粒中表儿茶素含量291.65 ng/g,黄粒中表儿茶素含量是244.31 ng/g)。黄粒中表儿茶素的含量,比紫粒降低了19.38%,达到了极显著的水平(P<0.01)。我们进一步分析了紫粒与黄粒大麦的脂质组学差异,结果发现,紫粒中脂质组分单酰甘油(monoacylglyceride,MG)、二酰甘油(diacylglyceride,DG)、三酰甘油(triacylglyceride,TG),相对于黄粒,分别提高了1种、12种以及67种,共80种;降低的是3种、19种以及96种,一共118种。深入分析后发现,黄粒中提高2倍以上的有10种,分别为MG(18:4),DG(16:0/16:1),DG(20:1/18:3),DG(56:8),TG(16:0/10:0/20:4),TG(16:2/18:2/20:5),TG(18:3/17:2/18:2),TG(18:4/16:0/18:1),TG(4:0/14:1/18:3),TG(6:0/8:0/22:5),另外,我们发现,紫粒中脂质组分MG(18:2)、DG(18:2/18:2),DG(18:3/18:2)均比黄粒含量高。前人的研究发现,转录调控蛋白TT2(TRANSPARENT TESTA 2)、TT8(TRANSPARENT TESTA 8)以及TTG1(TRANSPARENT TESTA GLABRA 1),三者是公认的调节种皮类黄酮、聚黄酮代谢的重要因子,下游靶基因包括二氢黄酮醇(dihydroflavonol 4-reductase,DFR),无色花青素双加氧酶(leucoanthocyanidin dioxygenase,LDOX),花青素还原酶(anthocyanidin reductase,ANR)等。MYB和bHLH蛋白可以相互作用形成MYB-bHLH蛋白复合体,或者三类转录因子相互作用形成MYB-bHLH-WD40复合物(MBW复合物),直接调控花青素代谢途径结构基因的转录与表达。为了初步研究紫粒大麦颜色形成的调控机制,我们比较了20份黄粒与紫粒大麦中公认的调控种皮颜色的转录因子HvTTG1序列,发现黄粒与紫粒大麦根据HvTTG1序列可以分成两个集合。我们利用同源比对的手段,克隆“SLB”中转录因子HvTTG1并在拟南芥中超表达,结果发现转基因植株的叶片变成紫色。我们初步认为HvTTG1在大麦紫粒种皮颜色形成中起到潜在的调控作用,并且紫粒大麦相对黄粒大麦,籽粒含有更高的亚油酸、亚麻酸。我们同时发现大麦籽粒中蛋白质的变化,与纤维素含量的变化有着较大的相关性。我们的研究对紫粒大麦应用到新食谱中,具有一定的指导意义。