郭方亮 張智勇 張倩雪 包雪蓮 周祎 劉涵淼 葉英杰

摘 ? ?要：通過(guò)對(duì)204份大豆種質(zhì)進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）分析，篩選出5份球蛋白含量11S/7S比值高于3的種質(zhì)，以之為親本進(jìn)行有性雜交，從F2代分離群體中，篩選出了3份球蛋白11S/7S比值高于3.4的種質(zhì)，大大拓寬了我國(guó)蛋白質(zhì)組分改良育種的種質(zhì)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：大豆；球蛋白；高11S/7S比值；新型種質(zhì)資源

文章編號(hào)：1005-2690（2023）06-0011-03 ? ? ? 中國(guó)圖書(shū)分類號(hào)：S565.1 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

大豆貯藏蛋白是多種蛋白的復(fù)合體，根據(jù)沉降系數(shù)可分為2S球蛋白、7S球蛋白、11S球蛋白和15S球蛋白，其中7S與11S為主要組分，占大豆貯藏蛋白的70％左右[1-3]，是大豆蛋白制品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及功能特性的主要決定組分和影響因子，二者在營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及加工特性方面都有顯著的差別。有研究表明，7S球蛋白在營(yíng)養(yǎng)、功能、加工特性等方面均低于11S，7S球蛋白含量減少會(huì)導(dǎo)致11S球蛋白含量補(bǔ)償性地增加，調(diào)節(jié)11S/7S的比例，可以改良大豆蛋白的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，改善大豆蛋白的加工特性[4]，且7S球蛋白的3個(gè)亞基（α′、α、β）是大豆的主要致敏原[5-6]，約有14.0％的人對(duì)大豆蛋白有不同程度的過(guò)敏[7-8]，因此降低7S球蛋白相對(duì)含量，培育高11S/7S比值的品種，成為大豆育種工作者的研究熱點(diǎn)。如今我國(guó)有關(guān)提高大豆球蛋白11S/7S比值方面的研究基本處于大豆種質(zhì)資源的篩選階段[9]，目前尚無(wú)高11S/7S比值的大豆新品種育成[10]。因此，選育高11S/7S比值、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高抗的大豆新品種意義重大，具有極大的市場(chǎng)潛力。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

204份大豆種質(zhì)，包含76份農(nóng)家種和128份育成品種。

1.2 雜交種選育

采用常規(guī)雜交育種方法，人工去雄、授粉，獲得F1代雜交種，次年將F1代雜交種單粒點(diǎn)播、單株收獲，得到F2代分離群體。

1.3 SDS-PAGE梯度電泳法

參考韓艷婧（2017）[11]和謝雄澤（2017）[12]的SDS-PAGE梯度電泳法，測(cè)得大豆全蛋白凝膠電泳條帶。

1.4 農(nóng)藝性狀分析

對(duì)植株的花色、葉形、絨毛色、生育期進(jìn)行記錄，每壟選取長(zhǎng)勢(shì)均勻、連續(xù)的10株大豆為考種樣本，對(duì)其主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行記錄，3次重復(fù)取平均值。

1.5 蛋白油分含量測(cè)定

利用Perten 8620近紅外谷物分析儀測(cè)定蛋白質(zhì)含量及脂肪含量。

1.6 數(shù)據(jù)分析

用Quantity one（4.6.1）對(duì)凝膠膠片各亞基進(jìn)行分析，計(jì)算出7S與11S球蛋各亞基相對(duì)含量，進(jìn)而算出總量和比值。用WPS office軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 204份大豆種質(zhì)球蛋白11S/7S比值分析

204份大豆種質(zhì)球蛋白11S/7S比值均值為1.71，NJ009的比值最大為3.31，NJ065的比值最小為0.75，極差為3.06。如圖1所示，11S/7S比值介于0～1的種質(zhì)有13個(gè)，占比6.4％；比值介于1～2的種質(zhì)有137個(gè)，占比67.16％；比值介于2～3的種質(zhì)有49個(gè)，占比24.02％；比值高于3的種質(zhì)有5個(gè)，占比2.5％，分別為NJ009、蒙豆32、NJ012、東農(nóng)44、黑河49，其比值分別為3.31、3.27、3.26、3.18和3.02。

2.2 親本來(lái)源及特征特性

如表1所示，親本來(lái)源方面，NJ009和NJ012均為農(nóng)家種，前者收集于內(nèi)蒙古通遼市庫(kù)倫旗，后者收集于扎魯特旗，蒙豆32、東農(nóng)44和黑河49均為審定品種。經(jīng)聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）分析，篩選出NJ012為α′-亞基缺失型種質(zhì)，其他親本亞基表現(xiàn)均為正常型。雜交親本的花色、葉形、絨毛色均一致。熟性方面，除了NJ009為中熟外，其他親本均為早熟。株高方面，NJ012的株高最高，為95.00 cm，蒙豆32的株高最低，為65.50 cm，二者相差29.50 cm。主莖節(jié)數(shù)方面，東農(nóng)44的主莖節(jié)數(shù)最多，為18.80節(jié)，蒙豆32的節(jié)數(shù)最少，為14.10節(jié)，二者相差4.70節(jié)。有效分枝方面，蒙豆32的分枝數(shù)最多，為1.90個(gè)，NJ009的分枝最少，為0.10個(gè)，二者相差1.80個(gè)。百粒重方面，NJ009的百粒重最大，為21.47 g，黑河49的百粒重最小，為19.52 g，二者相差1.95 g。NJ009、NJ012以及黑河49為高蛋白種質(zhì)，蒙豆32為高油品種，東農(nóng)44為高油、高蛋白品種。

2.3 大豆球蛋白高11S/7S比值新型種質(zhì)資源的獲得

采用常規(guī)雜交育種方法，人工去雄、授粉，F(xiàn)1代成功收獲12個(gè)雜交組合，共計(jì)206粒種子，對(duì)F1代種子逐粒進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）分析，并對(duì)其進(jìn)行球蛋白11S/7S比值測(cè)定，發(fā)現(xiàn)比值與受體親本一致。將F1代種子單粒點(diǎn)播、單株收獲，得到F2代分離群體，對(duì)其進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）分析，并對(duì)其進(jìn)行球蛋白11S/7S比值測(cè)定，獲得3份高11S/7S比值種質(zhì)，命名為DD01、DD02和DD03。如表2和圖2所示，L1泳道為親本NJ012，L2泳道為親本NJ009，L3泳道為親本東農(nóng)44，L4泳道為α′-亞基缺失型種質(zhì)DD01，L5泳道為種質(zhì)DD02，二者的供體親本均為NJ012，受體親本均為NJ009，11S/7S比值分別為3.59和3.51；L6泳道為種質(zhì)DD03，其供體親本為東農(nóng)44，受體親本為NJ009，11S/7S比值為3.42。

2.4 F2代球蛋白高11S/7S比值種質(zhì)的主要農(nóng)藝性狀分析

DD01和DD02為同一親本組合下兩個(gè)不同類型的高11S/7S比值種質(zhì)，DD01為α′-亞基缺失型，DD02為亞基正常型，其F2代植株的農(nóng)藝性狀相同。如表3所示，3個(gè)種質(zhì)的熟性均為早熟，DD03的株高比DD01和DD02高17.8 cm；DD03的底莢高度比DD01和DD02高3.5 cm；DD03的主莖節(jié)數(shù)比DD01和DD02多1.4節(jié)；DD01和DD02無(wú)有效分枝，DD03的分枝為1.4個(gè)；DD03的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重以及百粒重均高于DD01和DD02，分別高8.3個(gè)、40.55粒、8.18 g和0.7 g。

3 結(jié)論與討論

本研究對(duì)204份大豆種質(zhì)進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）分析，用分析軟件對(duì)其凝膠條帶進(jìn)行球蛋白11S/7S比值測(cè)定，篩選出5份比值高于3的種質(zhì)：NJ009、蒙豆32、NJ012（α′-亞基缺失型）、東農(nóng)44、黑河49，比值分別為3.31、3.27、3.26、3.18和3.02。以這些種質(zhì)為親本進(jìn)行有性雜交，采用常規(guī)雜交育種方法，人工去雄、授粉，獲得F1代雜交種，將F1代雜交種單粒點(diǎn)播、單株收獲，得到F2代分離群體，使用聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-

PAGE）分析和球蛋白11S/7S比值測(cè)定，從F2代分離群體中篩選出3份球蛋白11S/7S比值高于3.4的新型種質(zhì)資源：DD01（α′-亞基缺失型）、DD02、DD03，比值分別為3.59、3.51、3.42。

本研究獲得的球蛋白高11S/7S比值種質(zhì)為F2分離世代，其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和農(nóng)藝性狀特征尚不穩(wěn)定。課題組會(huì)繼續(xù)進(jìn)行回交加代處理，從而獲得高世代穩(wěn)定的高11S/7S比值品系，后續(xù)還會(huì)對(duì)其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及加工特性進(jìn)行測(cè)定，明晰其與球蛋白11S/7S比值的相關(guān)性，進(jìn)而參加國(guó)家或內(nèi)蒙古自治區(qū)的大豆區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)，打破國(guó)內(nèi)無(wú)高11S/7S比值大豆品種育成的空白，盡快獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高抗的高11S/7S比值大豆新品種，并投入到生產(chǎn)實(shí)踐中，為蛋白質(zhì)組分改良育種提供現(xiàn)實(shí)依據(jù)，助力大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

［1］Kinsella J E. Functional properties of Soya proteins［J］.Journal of the American Chemical Society，1979，

56（3）：242-258.

［2］Derbyshire E，Wright D J，Boulter D. Legumin and vicilin，storage proteins of legume seeds［J］.Phytochemistry，1976，15（1）：3-24.

［3］Hill J E，Breidenbach R W.Proteins of soybean seeds：I.Isolation and characterization of the major

components［J］.Plant Physiology，1974，53（5）：742-746.

［4］孫雪.大豆7S和11S球蛋白在含促溶劑的反膠束萃取過(guò)程中分子結(jié)構(gòu)與功能性關(guān)系變化研究［D］.濟(jì)南：濟(jì)南大學(xué)，2021.

［5］Ogawa T，Samoto M，Takahashi K.Soybean allergens and hypoallergenic soybean products［J］.Journal of

Nutritional Science and Vitaminology，2000，46（6）：271-279.

［6］Krishnan H B，Kim W S，Jang S，et al.All three subunits of soybean β-Conglycinin are potential food

allergens［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2009，57（3）：938-943.

［7］Ogawa T，Tsuji H，Kitamura K，et al. Identification of thesoybean seed 34-kDa oil-body-associated protein［J］.

Biosci Biotechnol Biochem，1993（57）：1030-1033.

［8］Franke A A，Halm B M，Ashburn L A.Isoflavones in children and adults consuming soy［J］.Archives of

Biochemistry & Biophysics，2008（2）：161-170.

［9］黃麗華.大豆種質(zhì)貯藏蛋白11S和7S組分的變異以及與功能性關(guān)系的研究［D］.長(zhǎng)沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2003.

［10］藕冉，王清泉，王磊，等.大豆7S球蛋白亞基與脂氧酶雙缺失性狀遺傳解析［J］.中國(guó)油料作物學(xué)報(bào)，2018，40（1）：42-48.

［11］韓艷婧.7Sα′-亞基缺失型低致敏大豆新材料的選育、評(píng)價(jià)與應(yīng)用［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

［12］謝雄澤.脂氧酶與7S球蛋白亞基雙缺失種質(zhì)資源創(chuàng)制及品質(zhì)性狀鑒定［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.