高異黃酮大豆的遺傳育種及其應用研究進展

李真+梅淑芳+梅忠

摘要 大豆異黃酮具有顯著的保健、藥理功能，為了推動高異黃酮大豆的育種及應用，本文對大豆異黃酮的保健和藥理功能、大豆異黃酮含量的遺傳分析、高異黃酮大豆的種質創新及品種選育、高異黃酮大豆高效栽培技術、大豆異黃酮的檢測與提取及應用進行了綜述。

關鍵詞 大豆異黃酮；遺傳分析；品種選育；應用；研究進展

中圖分類號 S565.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）19-0028-02

大豆異黃酮主要存在于豆科植物中，是大豆生長過程中形成的次生代謝產物，屬于植物雌激素。大量研究表明，大豆異黃酮對人體有著很好的保健、藥理作用。人體攝入的異黃酮幾乎全部來自大豆，因此高異黃酮大豆的遺傳分析、高含量品種選育與高效栽培技術研究也顯得尤為重要。

1 大豆異黃酮的保健和藥理功能

大豆異黃酮對人體的作用機制主要表現在抗氧化作用和調節作用，其保健和藥理功能主要體現在以下幾個方面：一是防癌、抗癌[1]。研究表明，大豆異黃酮在抗直腸癌、子宮內膜癌、前列腺癌、乳腺癌的作用非常突出[2]。通過飲食如富含天然的高異黃酮素的大豆等方式可降低中老年婦女乳腺癌的發病率[3]。二是防治更年期綜合癥。研究表明，其可增加骨礦物質的密度，日常生活中可以通過經常食用大豆及其制品的方式，來改善中老年女性骨質疏松的情況。三是具有保健功效。如保護神經系統、降血脂、防治Ⅱ型糖尿病、防治心血管疾病和中風、預防老年性癡呆、防治肝臟和小腸的內毒性炎癥、心肌保護、抗乙醇攝入以及保護腎功能等保健功效[4]。舒芙蓉等[5]研究表明，大豆甙元能降低心血管疾病危險因素，試驗證明了大豆異黃酮具有心血管保護作用，而且對人體健康無副作用。

2 大豆異黃酮含量的遺傳與表達分析

大豆中異黃酮含量的遺傳分析是高異黃酮大豆品種選育的基礎。研究表明，大豆異黃酮含量是數量性狀，遺傳背景相對復雜，運用傳統的育種方式較難實現高異黃酮大豆品種的選育。因此，必須先對大豆異黃酮含量進行QTL分析，尋找與主效基因緊密連鎖的分子標記，最終實現通過分子標記輔助選擇進行高異黃酮含量大豆品種選育。傅旭軍等[6]以大豆異黃酮含量差異顯著的2個材料為親本，構建高代重組自交系群體F2∶6，利用SSR標記對8種異黃酮異構體含量進行遺傳剖析，研究獲得4個SSR標記與總異黃酮含量相關。

大豆中異黃酮含量主要由合成和分解兩方面決定，一些與大豆異黃酮合成與分解相關的基因已被研究分析。異黃酮還原酶是大豆異黃酮分解途徑的關鍵酶之一，在調控異黃酮含量及成分方面起著重要作用。張古文等[7]分析了大豆異黃酮還原酶基因家族17個成員，分析表明，17個成員內含子數目差異較大，不均勻地分布在大豆的1、4、6、9、11、12、16號染色體上。

大豆中異黃酮含量除了由其合成和分解相關酶基因決定外，同時還受轉錄因子調控，如MYB類轉錄因子，目前研究表明，其可以正向調控大豆異黃酮的積累，但是有研究表明，Gm MYB39過表達會抑制合成大豆異黃酮[8]。

3 高異黃酮大豆的種質創新及品種選育

在大豆異黃酮含量的遺傳、表達分析的基礎上，培育出高產、優質、適應性強的高異黃酮大豆新品種，對大豆異黃酮的加工利用具有特別重要的意義，而作為育種基礎的高異黃酮大豆的種質資源顯得尤為重要。孫 愷等[9]采用輻射誘變處理ZN01干種子進行了高異黃酮大豆的種質創新，篩選獲得了異黃酮含量高于5‰的突變株SHIS-01，研究顯示SHIS-01突變體的大部分異黃酮組分含量顯著高于野生型，這為高異黃酮大豆的新品種選育奠定了良好的基礎。

鑒于大豆異黃酮的良好保健藥理功效，高異黃酮大豆的新品種選育工作陸續展開，目前選育的高異黃酮大豆的品種有中黃68（5.14‰）、東農51（4.557‰）、東農53（4.28‰）、中豆27（3.70‰）、墾鑒豆43（4.82‰）、吉育94（4.23‰），主要集中于東北大豆產區。其中，特用大豆新品種中黃68是由中國農業科學院作物科學研究所選育的，其顯著特點是高異黃酮含量低豆腥味[10]。東北農業大學大豆研究所選育的東農53是高油高異黃酮大豆新品種[11]。

4 高異黃酮大豆配套栽培技術

為了獲得良好的效益，在實際生產過程中選育高異黃酮大豆（良種）之后必須研究并形成與之配套的高效栽培技術（良法）。朱洪德等[12-13]對高異黃酮大豆的栽培技術進行了相關研究。一是整地施基肥。高異黃酮大豆的栽培需要合理輪作，選擇水肥氣熱等土壤條件良好的3年內沒種過豆類的地塊，結合施基肥（腐熟的有機肥為主）提高地力，適度深翻。二是精選良種，適時播種。精選籽粒飽滿、發育良好的種子，根據當地氣候及品種特性適時播種，播前種子用藥劑消毒，合理密植。三是合理水肥管理。因地制宜地進行測土配方施肥，有機肥與化肥相結合，可以適時利用大豆專用葉面肥進行根外追肥，一般在初花期至鼓粒初期進行噴施1～2次。“看天看土看植株”適時排灌水。四是綜合防治病蟲害。農業防治、物理防治和化學防治相結合，包括選擇抗病害品種、合理輪作、深耕、除草、科學水肥管理提高植株自身抵抗力，捕蟲燈、粘蟲板等物理防治及適時對癥的農藥化學防治。五是適時采收。人工收獲方式，一般在90%的葉片脫落、莖稈呈棕黃色時進行；機械收獲方式，當莖稈上全部葉片脫落、籽粒已歸圓時進行。

5 大豆異黃酮的檢測、提取及應用

高異黃酮大豆開發應用包括：針對不同人群，高異黃酮大豆作為日常飲食（包括保證高異黃酮含量的豆制品）合理攝入天然大豆異黃酮；對大豆異黃酮的檢測、提取來開發滿足市場需求的各類大豆異黃酮產品。

大豆異黃酮的檢測、提取的研究是高異黃酮大豆開發高端產品應用的關鍵環節，目前測定大豆異黃酮的方法主要有免疫檢測法，液-質聯用法，氣-質聯用法，高效液相色譜法，毛細管電泳法，紫外分光光度法。陳風春等[14]建立了一種快速溶劑萃取-高效液相色譜檢測方法，該方法可以同時測定食品中的6種大豆異黃酮組分。李怡然等[15]優化了高效液相檢測程序，并測定了大豆異黃酮4種組分的含量。endprint

目前，常用的大豆異黃酮的提取方法主要有超聲波萃取法、超臨界流體萃取法、微波萃取法、溶劑萃取法、大孔吸附樹脂層析柱法、離心法及離子交換法等。高榮海等[16]對超聲波輔助提取法和溶劑提取法進行了比較研究，結果表明，超聲波輔助提取法是理想的提取大豆異黃酮較為方法，同時有提取時間短的優點。史宣明[17]用水醇溶液對大豆異黃酮進行萃取，并選用樹脂吸附與物理化學相結合的方法對大豆異黃酮進行提純，最終得到了含量為40%的大豆異黃酮產品。為了滿足市場需求，同時也研究了生產大豆異黃酮含量為20%～80%的產品。北京化工大學等利用多種技術結合，最終獲得了大豆異黃酮含量為90%的產品。

6 參考文獻

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