大豆球蛋白高11S/7S比值種質(zhì)創(chuàng)新

郭方亮 張智勇 張倩雪 包雪蓮 周祎 劉涵淼 葉英杰

摘 ? ?要：通過對204份大豆種質(zhì)進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：1005-2690（2023）06-0011-03 ? ? ? 中國圖書分類號：S565.1 ? ? ? 文獻標志碼：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]，是大豆蛋白制品營養(yǎng)價值及功能特性的主要決定組分和影響因子，二者在營養(yǎng)品質(zhì)及加工特性方面都有顯著的差別。有研究表明，7S球蛋白在營養(yǎng)、功能、加工特性等方面均低于11S，7S球蛋白含量減少會導(dǎo)致11S球蛋白含量補償性地增加，調(diào)節(jié)11S/7S的比例，可以改良大豆蛋白的營養(yǎng)品質(zhì)，改善大豆蛋白的加工特性[4]，且7S球蛋白的3個亞基（α′、α、β）是大豆的主要致敏原[5-6]，約有14.0％的人對大豆蛋白有不同程度的過敏[7-8]，因此降低7S球蛋白相對含量，培育高11S/7S比值的品種，成為大豆育種工作者的研究熱點。如今我國有關(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，具有極大的市場潛力。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

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，測得大豆全蛋白凝膠電泳條帶。

1.4 農(nóng)藝性狀分析

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

1.5 蛋白油分含量測定

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

1.6 數(shù)據(jù)分析

用Quantity one（4.6.1）對凝膠膠片各亞基進行分析，計算出7S與11S球蛋各亞基相對含量，進而算出總量和比值。用WPS office軟件對數(shù)據(jù)進行分析。

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，占比6.4％；比值介于1～2的種質(zhì)有137個，占比67.16％；比值介于2～3的種質(zhì)有49個，占比24.02％；比值高于3的種質(zhì)有5個，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 親本來源及特征特性

如表1所示，親本來源方面，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，NJ009的分枝最少，為0.10個，二者相差1.80個。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個雜交組合，共計206粒種子，對F1代種子逐粒進行聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）分析，并對其進行球蛋白11S/7S比值測定，發(fā)現(xiàn)比值與受體親本一致。將F1代種子單粒點播、單株收獲，得到F2代分離群體，對其進行聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）分析，并對其進行球蛋白11S/7S比值測定，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無有效分枝，DD03的分枝為1.4個；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、40.55粒、8.18 g和0.7 g。

3 結(jié)論與討論

本研究對204份大豆種質(zhì)進行聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）分析，用分析軟件對其凝膠條帶進行球蛋白11S/7S比值測定，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，其營養(yǎng)品質(zhì)和農(nóng)藝性狀特征尚不穩(wěn)定。課題組會繼續(xù)進行回交加代處理，從而獲得高世代穩(wěn)定的高11S/7S比值品系，后續(xù)還會對其營養(yǎng)品質(zhì)及加工特性進行測定，明晰其與球蛋白11S/7S比值的相關(guān)性，進而參加國家或內(nèi)蒙古自治區(qū)的大豆區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗，打破國內(nèi)無高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)實踐中，為蛋白質(zhì)組分改良育種提供現(xiàn)實依據(jù)，助力大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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