花生维生素E含量近红外模型构建及生育酚甲基转移酶基因（γ-TMT）序列分析

发布时间：2020-07-16 09:02

【摘要】：花生是我国主要的经济作物,富含蛋白和油脂等多种营养成分。维生素E抗氧化,可保护机体细胞免受自由基毒害。提高花生维生素E含量对于增进人体健康、延长食品及食用油货架期具有重要意义。维生素E含量测定长期以来依赖于液相色谱等技术,由于缺乏成本低廉、速度快、稳定可靠的选择鉴定技术,花生高维生素E育种迄今进展缓慢。近红外技术已应用于多个作物的品质改良,在花生上已成功建立了能准确预测油酸、脂肪、蛋白含量的近红外模型,但花生维生素E含量近红外模型迄今未见报道。生育酚甲基转移酶(γ-TMT)是生育酚生物合成过程中的关键酶,决定着α-生育酚相对含量。花生栽培种为异源四倍体,对应两个亚基因组应有两个γ-TMT基因,但目前仅从中获得1个γ-TMT基因。本研究的目的在于构建花生维生素E近红外模型,为花生高维生素E育种提供选择手段;克隆花生栽培种两个亚基因组γ-TMT基因,并分析其编码区序列差异与α-生育酚含量的关系,为通过分子育种手段培育高?-生育酚花生品种创造条件。主要研究结果如下:1、采用反相高效液相色谱法(RF-HPLC)对48份花生材料子仁中的维生素E含量进行了测定。结果表明,总维生素E含量变幅为8.2124~17.066 mg/100g,平均值10.985mg/100g;α-生育酚含量变变幅为4.121~7.383 mg/100g,平均值5.487 mg/100g;γ-生育酚含量变幅为1.545~9.375 mg/100g,平均值4.87 mg/100g;δ-生育酚含量变幅为0.262~1.2 mg/100g,平均值0.627 mg/100g。α-生育酚与γ-生育酚相对含量呈极显著负相关(r=-0.99)。2、采集了48份自然风干花生多粒和单粒种子近红外光谱,结合其后的RF-HPLC法维生素E含量测定结果,采用交叉检验,分别构建了多粒自然风干花生种子样品维生素E总量和α-生育酚含量的近红外定量分析模型以及单粒自然风干花生种子样品α-生育酚含量的近红外定量分析模型。经优化,多粒维生素E总量的最佳光谱预处理方法为“一阶导数+多元散射矫正”,谱区范围为7506~6094.3 cm~(-1)(厘米波数)、5454~4242.8 cm~(-1),维数为8,模型的决定系数(R~2)为88.34,根均方差(RMSECV)为0.423;多粒α-生育酚含量的最佳光谱预处理方法为“一阶导数+矢量归一化”,谱区范围为7506~4242.8 cm~(-1),维数为10,模型R~2为90.05,RMSECV为0.203;单粒α-生育酚含量的最佳光谱预处理方法为“一阶导数+MSC”,谱区范围为7506~4242.8cm~(-1),维数为8,模型R~2为82.87,RMSECV为0.28。3、从花生栽培种A、B两个亚基因组中成功克隆出2个生育酚甲基转移酶基因(γ-TMT),分别命名为Ahγ-TMT1和Ahγ-TMT2。生物信息学分析表明,Ahγ-TMT1编码区全长为3111bp,Ahγ-TMT2编码区全长为3124bp,都含有6个外显子和5个内含子,开放阅读框(ORF)长均为1059bp,编码352个氨基酸。基于γ-TMT氨基酸序列构建的系统进化树表明,花生与同为豆科的大豆和日本百脉根亲缘关系最近。4、根据花生维生素E含量测定结果,选取24份代表性材料克隆γ-TMT基因,并分析编码区核苷酸序列和氨基酸序列变化。材料间Ahγ-TMT2编码区核苷酸序列无差异,Ahγ-TMT1编码区核苷酸序列有3处差异造成了氨基酸的改变,但相关性分析表明维生素E总量和各异构体含量无关。至于是否像其他作物中γ-TMT基因启动子区域变异导致了α-生育酚含量的提高,尚待进一步研究。
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S565.2
【图文】：

图 1.1 生育酚和生育三烯酚的结构(Guo et al.2009)Fig.1.1 The structures of tocopherols and tocotrienols表 1.1 生物活性的相对值Table 1.1 The relative antioxidant activity(%)组分CompoundsR1 R2相对活性（%）Relative Activity %α-生育酚/生育三烯酚 CH3 CH3 100/30β-生育酚/生育三烯酚 CH3 H 50/5γ-生育酚/生育三烯酚 H CH3 10/0δ-生育酚/生育三烯酚 H H 3/0式的维生素 E 的生物活性有很大差异，其中芳香环上甲基化最多的如表 1.1，以 α-生育酚的生物活性为百分百计算出其他形式维生素 E

图 1.2 光和生物中的生育酚合成途径（Volodymyr et al.2012）Fig.1.2 The tocopherol biosynthetic pathway in photosynthetic organisms.注：HPT: homogentisate phytyltransferase 尿黑酸植基转移酶;HGA:homogentisic a酸;PDP: phytyl diphosphate 植基二磷酸;MPBQ: 2-methyl-6-phytyl-1,4-benzoquinol -植基苯醌; DMPBQ: 2,3- dimethyl-6-phytyl-1,4-benzoquinol 2,3-二甲基-6-植基-;MPBQ MT: MPBQ methyltransferase MPBQ转甲基酶;TC: tocopherol cyclase 生育环MT: γ-tocopherol methyltransferase γ-生育酚甲基转移酶.4 维生素 E 合成途径的关键酶 在过去十几年，已经从多种光合生物中鉴定出生育酚生物合成途径的酶基因（Aal. 2011; Chaudhary and Khurana 2009; Me’ne-Saffrane′ and DellaPenna 2010）。对这些遗传操作和生化研究，有助于鉴定出重要的生育酚合成中间体和限速反应。生育酚生

图 2.1 维生素 E 混合液的高效液相色谱图Fig. 2.1 HPLC chromatogram of vitamin E mixture 2.3.1.1 标准曲线方程式 根据标准溶液的不同浓度和峰面积的关系，分别建立了维生素 E 各异构体的线性回归方程，如表 2.2。表 2.2 VE 各异构体标准回归方程Table 2.2 Vitamin E standard curve regression equation标准品 线性回归方程 线性范围(ug ml) R2α-生育酚 C=0.231X 10～120 0.995β-生育酚 C=0.458X 10～120 0.998γ-生育酚 C=0.099X 10～120 0.998

【参考文献】

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2 张建书;王强;刘红芝;刘丽;王丽;;不同地区花生品种VE、植物甾醇组成与含量的分析比较[J];食品科学;2012年22期

3 李拴柱;万勇善;刘风珍;;花生γ-生育酚甲基转移酶基因(γ-TMT)的克隆及序列分析[J];作物学报;2012年10期

4 董文召;张新友;韩锁义;汤丰收;;中国花生发展及主产区的演变特征分析[J];中国农业科技导报;2012年02期

5 吕培军;薛蕾;伍晓明;高桂珍;李丹;陈碧云;许鲲;闫贵欣;;HPLC法分析油菜种子油中维生素E的组成与含量[J];植物遗传资源学报;2011年04期

6 宋丽华;刘立峰;陈焕英;穆国俊;卢萍萍;;花生籽仁蛋白质含量近红外光谱模型的建立[J];中国农学通报;2011年15期

7 张建成;王传堂;王秀贞;唐月异;张树伟;李贵杰;;花生自然风干种子油酸、亚油酸和棕榈酸含量的近红外分析模型构建[J];中国农学通报;2011年03期

8 周筱丹;董晓芳;佟建明;;维生素E的生物学功能和安全性评价研究进展[J];动物营养学报;2010年04期

9 唐月异;张建成;王秀贞;崔凤高;王传堂;;GenBank中花生栽培种基因组DNA及EST序列的SNP分析[J];花生学报;2010年02期

10 禹山林;朱雨杰;闵平;杨庆利;曹玉良;王传堂;刘旭;周学秋;;傅立叶近红外漫反射非破坏性测定花生种子主要脂肪酸含量[J];花生学报;2010年01期

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2 王传堂;生物技术和近红外技术在花生育种中的应用[D];中国海洋大学;2010年

本文编号：2757802