【摘要】：甜玉米作為一種甜質(zhì)型玉米,比普通玉米具有更為豐富的營養(yǎng)物質(zhì),因而備受廣大消費(fèi)者的青睞,成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。但目前關(guān)于甜玉米籽粒中類胡蘿卜素的研究卻較少。為此,本文對163份甜玉米自交系籽粒中的類胡蘿卜素進(jìn)行了組分含量分析,并利用全基因組關(guān)聯(lián)分析技術(shù)深入挖掘與類胡蘿卜素合成相關(guān)的候選基因;同時(shí)探索了甜玉米籽粒發(fā)育過程中類胡蘿卜素的動(dòng)態(tài)積累規(guī)律,明確甜玉米的最佳采收期;然后根據(jù)甜玉米與類胡蘿卜素的品質(zhì)特性,開發(fā)了一款高葉黃素類甜玉米飲料。具體研究結(jié)果如下:(1)2015年與2016年的163個(gè)自交系籽粒中的類胡蘿卜素含量豐富且變異范圍較大,均在1.0~62μg/g鮮重之間波動(dòng),且主要集中在1.0~30μg/g鮮重之間。其中,連續(xù)兩年中均表現(xiàn)出高類胡蘿卜素含量(20μg/g鮮重)的自交系有34個(gè),具有較穩(wěn)定的遺傳特性,是篩選高類胡蘿卜素甜玉米親本的首選。(2)連續(xù)兩年的163個(gè)自交系按總類胡蘿卜素含量的差異均可分為3大類,即總類胡蘿卜素高含量類型、中高含量類型和低含量類型。其中,2015年和2016年的總類胡蘿卜素高含量類型均包含48個(gè)自交系,總類胡蘿卜素含量分別為24.65~61.71μg/g鮮重和21.55~53.84μg/g鮮重,平均總類胡蘿卜素含量分別為34.65μg/g鮮重和29.08μg/g鮮重。這一類自交系具有較高的類胡蘿卜素含量,值得高度關(guān)注。此外,在兩年中均為總類胡蘿卜素高含量類型的自交系有27個(gè),是一類籽粒類胡蘿卜素含量高且遺傳穩(wěn)定的資源,可直接用于高類胡蘿卜素甜玉米品種培育。(3)自交系籽粒中最主要的類胡蘿卜素組分是葉黃素和玉米黃質(zhì),分別占總含量的39.14%和39.58%(2015年)、34.71%和30.36%(2016年);其次是α-隱黃質(zhì)和β-隱黃質(zhì),分別占總含量的7.05%和6.01%(2015年)、7.38%和18.52%(2016年);再次是β-胡蘿卜素,占總含量的1.89%(2015年)和3.24%(2016年);α-胡蘿卜素、ε-胡蘿卜素、δ-胡蘿卜素、γ-胡蘿卜素及番茄紅素的含量均較低,所占比例均不超過2%。(4)利用全基因組關(guān)聯(lián)分析技術(shù)成功挖掘到與類胡蘿卜素合成相關(guān)的57個(gè)候選基因,其中與葉黃素、α-隱黃質(zhì)、β-隱黃質(zhì)、β-胡蘿卜素和ε-胡蘿卜素含量相關(guān)的候選基因分別有27個(gè)、5個(gè)、7個(gè)、12個(gè)和6個(gè)。除了9個(gè)候選基因的編碼產(chǎn)物為假定蛋白,其他候選基因的編碼產(chǎn)物對細(xì)胞質(zhì)膜形成、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、RNA合成加工及蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化修飾等有一定影響,且在一定程度上參與糖、脂肪、蛋白質(zhì)等基礎(chǔ)代謝物的調(diào)控。其中,GRMZM2G036290和GRMZM2G300348的編碼產(chǎn)物直接參與類胡蘿卜素的生物合成,是類胡蘿卜素合成途徑過程中的關(guān)鍵酶。(5)甜玉米籽粒發(fā)育的研究表明,上游基因_(Zm)PDS、_(Zm)ZDS和_(Zm)CRTISO的表達(dá)能有效調(diào)控籽粒發(fā)育過程中總類胡蘿卜素的積累。番茄紅素的積累與上游基因_(Zm)PDS、_(Zm)ZDS、_(Zm)CRTISO和下游基因_(Zm)CHYB、_(Zm)ZEP的表達(dá)緊密相關(guān)。_(Zm)CHYE的持續(xù)低水平表達(dá)為α-葉黃素類的大量積累提供了可能。_(Zm)CHYB和_(Zm)ZEP能通過協(xié)同作用有效調(diào)節(jié)玉米黃質(zhì)的積累,較高的_(Zm)CHYB與_(Zm)CHYE表達(dá)量之比能有效提高玉米黃質(zhì)的積累。葉黃素、玉米黃質(zhì)、α-隱黃質(zhì)和β-隱黃質(zhì)是甜玉米的主要類胡蘿卜素組分,且與籽粒總抗氧化能力顯著相關(guān)(p㩳0.05)。甜玉米授粉后的第25至30天為類胡蘿卜素的最佳積累期。(6)設(shè)計(jì)了15個(gè)滅菌處理方式以探索能最大限度保留甜玉米飲料中葉黃素類活性物質(zhì)的滅菌條件,結(jié)果表明,100°C滅菌10分鐘為最佳滅菌條件,可最大限度地保留甜玉米飲料中的葉黃素類物質(zhì),使得每750 mL甜玉米飲料中葉黃素類含量高達(dá)3.53毫克。此外,滅菌溫度和時(shí)間對甜玉米飲料中葉黃素類物質(zhì)的影響具有疊加效應(yīng),滅菌溫度和時(shí)間的同時(shí)增加會(huì)加劇飲料中葉黃素類物質(zhì)的分解。天然高葉黃素類甜玉米飲料配方及工藝條件為:料液比1:3,復(fù)合穩(wěn)定劑(CMC 0.61 g/L、瓜爾豆膠0.30 g/L、結(jié)冷膠0.20g/L),25 min預(yù)煮后高速打漿60秒,調(diào)配均質(zhì)后100°C 10 min滅菌處理,成品低溫冷藏保存。
【圖文】：

6圖 1-1 高等植物中類胡蘿卜素的生物合成途徑[10]Figure 1-1 Carotenoid biosynthetic pathway in high plants高等植物類胡蘿卜合成途徑中的主要酶及其基因前，研究者們已對植物體內(nèi)類胡蘿卜素合成途徑中的主要酶及相關(guān)基因進(jìn)

圖 2-3 163 個(gè)自交系籽粒總類胡蘿卜素含量分布Figure 2-3 Distribution in total caroteinoids content in kernels of 163 inbred lines通過對圖 2-2 的進(jìn)一步觀察可發(fā)現(xiàn)，參考線 1 下方同一豎直方向同時(shí)出現(xiàn)白點(diǎn)和的情況較多，這說明大部分低類胡蘿卜素含量的自交系在兩年中均表現(xiàn)低含量，呈較穩(wěn)定的遺傳特性，且從頻率分布直方圖中也可看出兩年的低類胡蘿卜素自交系個(gè)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TS255.44;S513

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2614339