筛选大豆突变种群中的低植酸突变体并测量其总磷、植酸磷、蛋白质以及二价阳离子的含量外文翻译资料
2023-01-06 11:21:51
筛选大豆突变种群中的低植酸突变体并测量其总磷、植酸磷、蛋白质以及二价阳离子的含量
原文作者Sweta Kumari1,Sanjay Kumar Lal2 and Archana Sachdev1*
1生物化学，印度农业研究所（IARI），印度新德里科
2遗传学，印度农业研究所（IARI），印度新德里科
摘要：植酸（肌醇六磷酸）是磷在植物组织中的主要储存形式之一。肌醇环上附着的6个磷基团形成高密度的负电荷，使分子能结合若干种矿物阳离子，由此阻止对矿物阳离子的吸收，降低磷的利用率。同时，植酸盐不能被单胃动物消化，造成磷元素对水的污染。本研究的目的是从大豆突变种群中筛选出含有低植酸含量且高蛋白质、金属含量的突变系。17种不同基因型大豆经化学（甲基磺酸乙酯）和物理（伽马射线）诱变处理后，产生了34种突变种群。依据对黄色花叶病毒（YMV）的抵抗能力将M2-M10进行筛选。分析M10代植株中的植酸（PA）、蛋白质和矿物质水平，发现了IR-JS-101-4, IR-V-101-3, IR-DS-118-2, IR-DS-119-4 and IR-DS-122-2这5种突变体，它们与其亲本相比植酸和植酸磷（PA-P）含量显著减少。突变种群中种子总磷（P）含量与PA和PA-P（r = 0.98）显著相关，在五种低植酸含量的突变种系中总磷与PA和PA-P（R分别= 0.52和0.48）也显著相关。突变种群的植酸和种子蛋白含量呈显著的正相关（r=0.33），在低植酸种系中呈显著的负相关（r=0.74）。在突变植株中，植酸和二价阳离子含量呈不显著的负相关性（R铁 = 0.05，R锌 = 0.07，R钙 =0.04，R锰 = 0.09），但在低植酸种系中，植酸和铁(r= 0.8)含量呈显著的负相关性。因此，在本研究中低植酸突变体可作为培育低植酸（LPA）大豆的良好种质资源来源。
关键词：钙; EMS;铁; gamma;射线照射; LPA;锰;矿物;植酸;大豆;锌
简称：AAS-原子吸收光谱法; EMS-乙烷基甲烷磺酸盐; LPA-低植酸; P-磷酸; PA-植酸
介绍
大豆是发展中国家（包括印度）快速发展起来的一种经济且营养的食物，近日也被描述为“本世纪的功能性食品”。大豆饲料作为蛋白质的重要来源被广泛应用于动物饲养。然而，大豆因其中植酸干扰单胃动物消化蛋白质和矿物质而表现出抗营养性。植酸又被称为肌醇1,2,3,4,5,6-六磷酸（PA），是大多数植物种子（60至80％）中的主要储磷化合物。因为植酸的结构特点，植酸又是一种强有力的螯合剂，它能很容易地结合像铁、锌、钙和锰这样的金属阳离子，使这些金属离子不能溶解、利用，从而降低其生物利用度。在种子成熟过程中，蛋白质储存处往往会积累肌醇六磷酸配合物，这些球状体可与铁、锌、钙和锰等组成复合盐，（Raboy，1997）。单胃动物几乎不能消化这些植酸和植酸盐，造成食品和饲料的营养问题和环境问题（Raboy，2001）。这些负面影响使人们要增加减少植酸集约化养殖的项目。、筛选常规育种的植株，并选择低植酸的突变体，以此抑制种子合成和储存植酸，这种低植酸种子随后被（Mendoza等，1998; Hambidge等人，2005年）证明可以增加磷和矿物质阳离子的利用效率。
在过去的十年中，人们为得到低植酸作物付出了很多努力。gamma;射线诱变育种（Larson等人，2000; Yuan等人，2007）和化学诱变（Raboy等人，2000; Dorsch等，2003）已被用于生产各种谷物和豆类的低植酸突变体。许多谷物已分离出低植酸突变体，如大麦已通过化学诱变（Larson等人，2000; Liu等，2007年），大豆通过化学和物理诱变（Wilcox等大豆，2000; Hitz等人，2002;Yuan等，2007），大麦通过化学诱变（Guttieri等人，2004年），菜豆通过化学诱变，水稻通过物理和化学诱变（Larson等人，2000; Liu等，2007年）。此外，基因工程已经成为生产低植酸（LPA）作物的有效方法。转基因大豆已经表达出了重组真菌植酸酶（Denbow等人，1998）和过表达了大豆植酸酶（GMP）基因（Chiera等人，2004）；近来通过RNAi技术使肌醇-1-磷酸合酶（MIPS）基因不表达（生菜等人，2006），已成功减少大豆种子的植酸磷。
表1. 通过使用不同剂量gamma;射线和0.1％乙基甲烷磺酸（EMS）产生的34种M10品系以及其相应的亲本系（标准基因型）。
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编号 |
种群 |
亲本系 |
诱变剂量 |
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1 |
IR-DS-101 |
DS-9702(先进的育种方式) |
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2 |
IR-DS-102 |
PUSA-9712（释放多种） |
0.25千戈瑞 |
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3 |
IR-JS-101 |
JS 335a（释放多种） |
0.25千戈瑞 |
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4 |
IR-SL-101 |
SL 688（释放多种） |
0.25千戈瑞 |
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5 |
IR-PK-101 |
PK 1024（释放多种） |
0.25千戈瑞 |
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6 |
IR-MACS-101 |
MACS-730(先进的育种方式) |
0.25千戈瑞 |
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7 |
IR-V-101 |
V42（黑色的种子） |
0.25千戈瑞 |
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8 |
IR-DS-103 |
PUSA-20（释放多种） |
0.25千戈瑞 |
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9 |
IR-DS-104 |
PUSA22（释放多种） |
0.25千戈瑞 |
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10 |
IR-DS-105 |
PUSA 24（释放多种） |
0.25千戈瑞 |
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11 |
IR-DS-106 |
PUSA 37（释放多种） |
0.25千戈瑞 |
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12 |
IR-DS-107 |
PUSA 40（释放多种） |
0.25千戈瑞 |
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13 |
IR-JS-102 |
JS 335b（释放多种） |
0.25千戈瑞 |
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14 |
IR-PK-102 |
PK1368（释放多种） |
0.25千戈瑞 |
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15 |
IR-JS-103 |
JS 335c（释放多种） |
0.25千戈瑞 |
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16 |
IR-JS-104 |
JS 335d（释放多种） |
0.25千戈瑞 |
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17 |
IR-DS-108 |
DS-74（黑色的种子；先进的育种方式） |
0.1 %的乙基甲烷磺酸 |
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18 |
IR-DS-109 |
DS-74 |
0.1 %的乙基甲烷磺酸 |
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19 |
IR-DS-110 |
DS-74 |
0.1 %的乙基甲烷磺酸 |
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20 |
IR-DS-111 |
DS-74 |
0.1 %的乙基甲烷磺酸 |
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21 |
IR-DS-112 |
DS-74 |
0.1 %的乙基甲烷磺酸 |
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22 |
IR-DS-113 |
DS-74 |
0.1 %的乙基甲烷磺酸 |
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23 |
IR-DS-114 |
DS-74 |
0.1 %的乙基甲烷磺酸 |
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24 |
IR-DS-115 |
DS-74 |
0.1 %的乙基甲烷磺酸 |
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25 |
IR-DS-116 |
DS-74 |
0.1 %的乙基甲烷磺酸 |
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26 |
IR-DS-117 |
DS-74 |
0.1 %的乙基甲烷磺酸 |
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27 |
IR-DS-118 |
DS-74 |
0.1 %的乙基甲烷磺酸 |
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28 |
IR-DS-119 |
DS-74 |
0.1 %的乙基甲烷磺酸 |
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29 |
IR-DS-120 |
DS-74 |
0.1 %的乙基甲烷磺酸 |
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30 |
IR-DS-121 |
PUSA 20（释放多种） |
0.20千戈瑞 |
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31 |
IR-DS-122 |
PUSA 24（释放多种） |
0.20千戈瑞 |
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32 |
IR-DS-123 |
PUSA 37（释放多种） |
0.20千戈瑞 |
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33 |
IR-DS-124 |
PUSA 40（释放多种） |
0.20千戈瑞 |
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34 |
IR-DS-125 |
JS 335b（释放多种） |
0.20千戈瑞 |
abcd从不同渠道获得大量的原始种子。
Ockenden等（2006）通过研究大麦、玉米、水稻和小麦的植酸含量与矿物质营养之间的关系，观察突变的影响，认识低植酸玉
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