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青稞(Hordeum vulgare L.var. nudum Hook.f.),即裸大麦,是兼食用、饲用和酿造于一体的作物,有着重要的利用价值。淀粉是青稞籽粒中含量最多、最重要的碳水化合物,淀粉含量、直支淀粉比将会直接影响淀粉的功能特性,进而影响淀粉的应用领域。我国青藏高原青稞的栽培和食用历史悠久,特色青稞资源极其丰富。目前关于青藏高原青稞淀粉特性的报道还不多见,筛选和培育特色淀粉青稞利于拓展青稞的应用领域,从而提高其经济价值。
本研究以114份青藏高原青稞品种(系)为实验材料,通过SDS-PAGE对材料的胚乳淀粉颗粒结合蛋白(SGAPs)进行分离,确定各蛋白的分子量大小、组合类型和多态性等。然后按照国标法测试材料的籽粒总淀粉含量和直链淀粉含量,通过微型糊化粘度仪分析相应的淀粉糊化特性,最后使用显微镜观察比较了青稞的淀粉颗粒形态特征。主要结果如下:
1、114种青稞中共分离出20种不同的SGAP条带,条带分子量为35.00~112.39KDa,分布频率为12.28~97.37%。材料含有的SGAPs条带数从10到14不等,超过一半的材料含11种SGAP条带。20种条带形成16种组合类型,其中西藏地区青稞包含所有16个组合类型,四川地区青稞包含其中12个组合类型。青藏高原青稞籽粒淀粉颗粒结合蛋白的差异很大,遗传多样性丰富。
2、114份青稞的总淀粉含量、直链淀粉含量、直支淀粉比、峰值粘度、糊化温度和峰值温度的变幅分别为51.26~66.70%、14.64~29.74%、0.17~0.42、194~1135BU、58.8~65.2℃和81.4~92.4℃,相应的平均值分别为59.82%、23.60%、0.31、722.30BU、62.1℃和88.8℃。群体在总淀粉含量、直链淀粉含量、直支淀粉比、峰值粘度、糊化温度和峰值温度上的分布具有明显的正态性:所有胚乳淀粉体的淀粉粒都里复粒结构。对西藏和四川的材料进行了分组比较,两地区的青稞在直链淀粉含量和直支淀粉比上的差异达到显著水平。
3、筛选出18份具有特殊淀粉特性的青稞品种,其中5份材料的总淀粉含量超过65%,包括NB63-1、NB67、甘孜白六棱、98221-1和NB63;3份材料的直链淀粉含量大于29%,包括藏青85、藏青3号和喜马拉6号;8份材料的直支淀粉比小于0.25,包括99033-6、春青稞、阿坝330、Jan-03、米麦114、396、NB63-1和92013:7份材料的糊化温度低于60℃,同时材料的峰值粘度大于IOOOBU,并且峰值温度低于90℃,包括足捉春、Jan-03、阿坝330、米麦114、春青稞、20003和阿青5号。
4、各淀粉特性间存在高度相关性。直链淀粉含量和直支淀粉比与糊化温度成极显著正相关,与峰值粘度成极显著负相关,与A型淀粉粒数量和大小呈负相关。不同SGAPs组合的品种之间,淀粉含量和淀粉糊化特性间差异均达显著水平。SGAP2、SGAP5、SGAP6和SGAP7可能对籽粒直链淀粉含量、直支淀粉比和糊化温度有正向效应;SGAP3、SGAP9~SGAP20可能对峰值粘度有正向效应。
本研究对青藏高原青稞淀粉资源进行了较为全面的评价,对该区青稞淀粉特性有了系统的认识。研究筛选出的特殊青稞品种可作为青稞育种和青稞淀粉工业应用的潜在资源,淀粉特性差异巨大的众多青稞品种也为拓宽青稞应用领域提供了丰富的资源保障。本研究对部分SGAPs在性质上的鉴定和功能上的初步推断为青稞材料的筛选提供了指导,也为品质育种提供了理论参考。