山東部分小麥種質的多酚氧化酶活性分析

重點實驗室/小麥玉米國家工程實驗室，山東濟南 250100）

摘 要：選取430份山東地方品種、124份育成品種和180份高代品系進行籽粒多酚氧化酶（PPO）活性測定，從中篩選到27份PPO活性較低的品種（系），可作為優質的低PPO活性的種質資源。

關鍵詞：山東；小麥；種質；PPO活性；品質改良

中圖分類號：S512.1+10.1（252）文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2013）03-0025-03

小麥是世界性的重要糧食作物之一，2011年全球總貿易額達6.8億噸，提供了人類20%的能量消費，同時小麥也是重要的蛋白質、維生素和礦物質來源[1，2]。隨著經濟的發展與人們生活水平的提高，消費者在注重面制品營養品質的同時也越發重視其外觀品質，對面條、饅頭、餃子、包子等傳統面食的表觀色澤提出了更高的要求。

多酚氧化酶（PPO）是影響面制品色澤的主要因素， 面粉或籽粒的高PPO活性會造成面制品褐變，嚴重影響小麥面粉及其面食品的品質[3～6]。尤其面條的表觀品質與PPO的活性有很大的關系，Baik等（1995）[4]研究表明，面粉的PPO活性

大量研究表明小麥籽粒PPO活性存在很大差異，主要受多基因型控制。Jimenez和 Anderson等[8，9]通過遺傳分析推測控制小麥 PPO的主效基因為 1～2個，同時指出針對 PPO底物的?；源嬖诙鄠€等位基因。葛秀秀等（2004）[10]認為PPO活性受2對獨立主基因控制?？梢姡ㄟ^遺傳改良途徑降低小麥品種的PPO活性，是小麥品質育種的重要策略。小麥種質資源是遺傳改良的基礎，分析小麥種質的PPO活性，可為有效地進行品質改良奠定基礎。本研究測定了430份山東地方品種、124份育成品種和180份高代品系的PPO活性，從而了解當前的品質育種狀況，為今后小麥品質育種的親本選擇提供依據。

1 材料與方法1.1 供試材料

供試的小麥種質包括430份山東地方品種、124份育成品種和180份高代品系，由山東省農業科學院作物研究所資源研究室保存。

1.2 試驗方法

小麥籽粒PPO活性的測定，參照Anderson等[9]的方法進行，略有改動。每份材料稱取3份含15粒種子（提前稱量各份種子的重量）的樣品，放入20 ml玻璃瓶中，加入4.5 ml反應試劑，放在混旋器上混合，使樣品充分濕潤并與反應試劑充分接觸以便于反應的進行；把樣品瓶放在往復振蕩機上振蕩（樣品充分暴露在空氣中），同時計時，0.5 h后再放在混旋器上迅速混合，使樣品顏色一致；馬上將樣品放在冰塊上以終止反應；以空白L-DOPA/MOPS溶液作為對照進行比色，使用可見分光光度計，取1.0 cm比色皿，在475 nm下測定上清液的吸光度A。

反應試劑現配現用，成分如下：50 mol/L、pH 6.5的MOPS[3-（N-morpholino） propanesulfonic acid]緩沖液（1.0465 g+100 ml水）；10 mol/L L-DOPA（L-3，4-dihydroxyphenyl alanine）溶液（0.1972 g+100 ml MOPS）。

1.3 結果計算

PPO活性=A/（30 min×15粒種子克數） ×103。A為在475 nm下測定的上清液吸光度；PPO活性單位為A475/（min·g·103）。

2 結果與分析

2.1 不同類型種質的PPO活性差異

由表1看出，所測定734份種質的PPO活性變異幅度為2.90～53.41 A475/（min·g·103）。其中地方品種的PPO活性變幅為3.61～53.41 A475/（min·g·103），育成品種的PPO活性變幅為2.90～40.23 A475/（min·g·103），而當前本課題組的高代品系的PPO活性變幅為8.77～47.55 A475/（min·g·103）。從PPO活性的平均值看，地方品種和前期的育成品種分別為13.63和14.21 A475/（min·g·103），差異不顯著；高代品系的PPO活性值為23.22 A475/（min·g·103），與地方品種和前期育成品種差異顯著。本研究將PPO活性值低于5 A475/（min·g·103）的小麥種質認定為低PPO活性種質，其中地方品種低PPO活性種質14份，為被測地方品種的3.25%；前期育成品種低PPO活性種質13份，占被測定育成品種的10.5%；而高代品系中沒有低于5 A475/（min·g·103）的小麥種質。

2.2 低PPO活性小麥種質

表2列出了本研究中測定的PPO活性低于5 A475/（min·g·103）的小麥種質，其中小于3 A475/（min·g·103）的種質有育成品種魯資65213和地方品種大粒半芒；PPO活性在3～4 A475/（min·g·103）的種質有地方品種大青秸和白禿頭，育成品種濰麥7號、魯麥22號、淄麥7號和淄麥16號；PPO活性在4～5 A475/（min·g·103）的種質有地方品種大白芒、脖兒青（蘭眼）、三月黃火麥、紅臭麥、銀包金、無芒蟈子頭、紅禿子頭、腰子紅、三月黃小麥、 紅糖良麥、瑞金麥和松樹樓，育成品種有泰麥20-2、淄麥12、濟核916、菏麥9803、魯麥3號、濟麥20號和煙農22。

3 討論

小麥籽粒PPO活性的高低受多種因素的影響，如環境、基因型等，但是大量研究表明基因型是決定小麥種質PPO活性的最重要因素[7，8]。因此，通過遺傳育種途徑培育低PPO活性的品種，是改善小麥面制品色澤的策略。本研究中篩選到27份低PPO活性種質，可以作為優異種質用于品質育種。

多年來增白劑的使用，在一定程度上改善了面制品的色澤，因此，很多育種單位對面制品色澤品質的選擇有所忽視，本研究中所測定的180份高代品系PPO活性均大于8 A475/（min·g·103）。2011年5月1日起我國禁止使用面粉增白劑，而面制品的色澤和白度是中國傳統食品的重要指標，因此育種單位仍需將低PPO活性作為一個重要的選擇指標。

參 考 文 獻：

[1] United States Department of Agriculture. World agricultural supply and demand estimates[EB/OL]. Report No. WASDE-511.http：//usda01.library.cornell.edu/usda/waob/wasde//2010s/2012/wasde-10-11-2012.pdf，2012.

[2] Food and Agriculture Organization of the United Nations[EB/OL].http：//www.fao.org/countryprofiles/default/en/？lang=en，2011.

[3] Kruger J E， Matsuo R R， Preston K.A comparison of methods for the prediction of Cantonese noodle colour [J].Can.J.Plant Sci.， 1992， 72： 1021-1029.

[4] Baik B K， Czuchajowska Z， Pomeranz Y.Discoloration of dough for oriental noodles [J].Cereal Chemistry， 1995， 72：198-205.

[5] Morris C F， Jeffers H C， Engle D A.Effect of processing， formula and measurement variables on alkaline noodle color： towards an optimized laboratory system [J].Cereal Chemistry， 2000，77： 77-85.

[6] He Z H， Yang J， Zhang Y， et al.Pan bread and dry white Chinese noodle quality in Chinese winter wheats [J].Euphytica，2004， 139： 257-267.

[7] Fuerst E P， Anderson J V， Morris C F.Delineating the role of polyphenol oxidase in the darkening of alkaline wheat noodles [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2006， 54： 2378-2384.

[8] Jimenez M， Dubcovsky J.Chromosome location of genes affecting polyphenol oxidase activity in seeds of common and durum wheat [J].Plant Breeding， 1999，118：395-398.

[9] Anderson J V， Morris C F.An improved whole-seed assay for screening wheat germplasm for polyphenol oxidase activity [J].Crop Science， 2001，41： 1697-1705.

[10]葛秀秀，張立平，何中虎，等.冬小麥 PPO活性的主基因+多基因混合遺傳分析[J].作物學報，2004，30（1）：18-20.