【摘要】：高粱(Sorghum bicolor L.Moench)是半干旱地區(qū)重要的經(jīng)濟作物之一,其具有較好的耐逆性,在籽粒高產(chǎn)的同時,由于具有豐富的生物量,也作為動物飼料被利用。當(dāng)前,在甜高粱的開發(fā)利用方面多集中在莖稈糖分的獲取,而作為食物來源的籽粒品質(zhì)研究的還較少。本研究選取了 4個普通高粱品種和8個甜高粱品種,對籽粒的組成尤其是淀粉的理化特性進行了系統(tǒng)的分析比較,并對幾個淀粉與蛋白合成重要基因的部分序列進行了比較分析。主要研究結(jié)果如下。1、首先分析了不同類型品種籽粒粉的常規(guī)理化特性。對去殼的籽粒進行干磨和過篩,獲得高粱米粉。通過分析發(fā)現(xiàn),與普通高粱相似(例如GL-1,27.19%),甜高粱中也有部分品種的直鏈淀粉含量較高(例如YT,27.01%)。分析了總酚醛的含量,發(fā)現(xiàn)在甜高粱的不同品種間差異較大,含量較高的品種如GL-4和T-1,在0.3%左右,而較低的品種如GL-6為0.18%;所有高粱品種中的總酚醛含量適中。在膠稠度和蛋白質(zhì)含量方面,與甜高粱品種相比,多數(shù)普通高粱品種的膠稠度較硬,同時蛋白質(zhì)含量也較高�？偟矸酆吭诓煌贩N中差異較大,從40.4%(如TAT)到82.6%(如GL-13)都有。與甜高粱品種相比,普通高粱品種的RVA譜曲線普遍較低。對于峰值粘度(PV),普通高粱和甜高粱品種差異極大,從普通高粱品種GL-1的569.0cP到甜高粱品種GL-13的2143.0cP都有分布。特征值中的崩解值(BDV)在甜高粱品種中較低(23.0到227.0 cP)而在普通高粱品種中較高(307.0到837.0 cP)。普通高粱品種中峰值溫度(PT)較低的品種ARG(83.7 °C)較多數(shù)甜高粱品種要高很多。峰值時間(Pt)在所有品種中差異也較大,從甜高粱GL-6的4.1 min到普通高粱品種GL-1的5.8 min都有。對于回復(fù)值(SBV),從GL-4的405.0 cP到ST的1475.0 cP都有分布。此外,8個甜高粱品種中有3個品種的SBV值高于普通高粱品種中的最高值(如WAH為904.0 cP)。對于最終粘度(FV),從1207.0 cP到2963.0 cP都有分布,該特征值在甜高粱和普通高粱品種間的差異較為顯著。對于熱力學(xué)參數(shù)To、Tp和Tcc,普通高粱品種的糊化溫度較高。一般來說,甜高粱品種的籽粒品質(zhì)較差,因此限制了其作為食物的應(yīng)用。通過我們的研究,證明甜高粱品種在蛋白質(zhì)含量、糊化特性和熱力學(xué)特性方面明顯區(qū)別于普通高粱品種,這可能是其品質(zhì)較差的原因。2、淀粉是高粱籽粒中最重要的部分。因此,本研究分離了不同高粱品種中的淀粉并系統(tǒng)分析了這些不同來源淀粉的理化特性。首先比較了淀粉中直鏈淀粉含量,發(fā)現(xiàn)甜高粱來源淀粉中的直鏈淀粉含量(平均23.52%)極顯著低于普通高粱品種(平均35.61%)。這種極大的直鏈淀粉含量差異可能對于高粱來源淀粉的工業(yè)利用具有很大的價值。熱力學(xué)分析表明不同品種淀粉的熱力學(xué)參數(shù)差異較大(p0.05),其中的熱焓值表現(xiàn)為甜高粱來源的淀粉最高,這與其具有較低的直鏈淀粉含量有很好的對應(yīng)關(guān)系,同時也可能與其淀粉的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過淀粉的水溶性和膨脹力分析,發(fā)現(xiàn)兩類高粱淀粉表現(xiàn)出明顯的差異,分析與其淀粉中的直鏈與支鏈淀粉的比值以及淀粉粒結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此,分析了淀粉的晶體結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)盡管所有淀粉的晶體類型都是A型,但品種間淀粉的相對結(jié)晶度分布范圍較廣,從15.34%到25.14%都有,其中甜高粱淀粉的結(jié)晶度極顯著高于普通品種。此外,利用固體核磁共振分析了淀粉結(jié)晶區(qū)與非結(jié)晶區(qū)的的晶體類型,發(fā)現(xiàn)兩者在甜高粱和普通高粱中也存在一定的差異。進一步,通過高溫凝膠排阻色譜(GPC)分析了淀粉的鏈長分布(CLD),多數(shù)品種的淀粉都可以分為3個峰(部分品種存在4個峰),其中峰1和2表示支鏈淀粉的短分支鏈(A和B鏈)和長分支鏈(長B鏈),峰3表示直鏈淀粉組份。發(fā)現(xiàn)峰1是淀粉中的主要組分,其含量在36.81%到76.02%之間,而峰2所占比重較少,在11.96%到27.22%之間。支鏈的分支度(峰1/峰2)在兩類高粱品種間差異顯著,從2.00%到3.96%都有分布。通過掃描電鏡分析了淀粉粒的形態(tài),發(fā)現(xiàn)甜高粱淀粉粒的外觀相對光滑些,并且淀粉粒表面存在一些凹痕,而普通高粱淀粉粒盡管光滑但沒有凹痕。淀粉粒徑分析表明,不同類型高粱淀粉粒徑分布差異較大,在13.35-15.67um之間,其中盡管甜高粱GL-6和GL-4的直鏈淀粉含量最低(6.71%和5.39%,),但是其淀粉粒徑最大,分比為15.67和15.49um。3、參與高粱蛋白和淀粉合成關(guān)鍵基因序列多樣性的初步分析。淀粉和蛋白質(zhì)是谷物中作為糧食供應(yīng)的重要組成成分。高粱中參與淀粉和蛋白質(zhì)合成的一些關(guān)鍵基因已有報道。本研究分析了高粱中直接參與直鏈淀粉合成的關(guān)鍵基因Wx的序列多樣性。發(fā)現(xiàn)在甜高粱和高粱見Wx基因存在一些差異,但是并沒有檢測到低直鏈淀粉含量Wx等位基因,但是發(fā)現(xiàn)一些品種如ARG和ZS在Wx位點是雜合狀態(tài)的。此外,在Sh2,Bt2和O2基因中鑒定到了一些單堿基(SNPs)和插入缺失(InDels)的差異。同時,也發(fā)現(xiàn)一些品種如TAT,YT和T-1間的Gamma-kafrin基因存在明顯的SNPs差異。
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【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S514;S566.5
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本文編號：2464252