高叶酸甜玉米种质资源筛选及其产品开发

发布时间：2020-10-26 04:27

　　 叶酸是人体必需的一种维生素,人体缺乏叶酸会导致神经管缺陷以及巨幼红细胞性贫血等疾病,并与多种心脑血管疾病相关。甜玉米是一种兼具粮、果、蔬三种特点的作物,若能对其天然叶酸的水平进行强化,以安全有效的方式提高人群的叶酸水平,b会广受消费者的欢迎。本研究对两年两地超过两百份甜玉米种质资源的叶酸含量进行测定,建立其叶酸含量基础数据库。结果显示,大部分甜玉米种质资源叶酸含量在40-60μg/100g FW之间,最高可超过100μg/100g FW,其中种植环境对其叶酸含量影响较大。接着本论文通过全基因组关联分析,定位到3个与甜玉米种质资源叶酸表型相关的SNP,对其附近的基因进行分析,发现影响甜玉米叶酸籽粒叶酸性状的基因可能并不来自叶酸合成代谢的通路,这些基因可能通过影响核苷酸代谢从而影响甜玉米籽粒的叶酸水平。本论文还对甜玉米籽粒发育以及萌芽过程中叶酸含量的变化进行测定,并探究了与叶酸合成相关的关键基因的表达水平。在甜玉米籽粒发育过程中,其叶酸含量持续下降,并在授粉后第25天达到极小值;虽然甜玉米芽的叶酸含量在发育过程中也呈下降趋势,但是光照能够使甜玉米芽叶酸含量在胚芽期达到一个峰值,然后再下降,但降幅并不明显。无论在甜玉米籽粒抑或是甜玉米芽的发育过程中,来自蝶啶环通路的DHNA以及GTPCH的相对表达量变化趋势分别与其叶酸含量的变化趋势一致。进而推测,甜玉米合成通路中这两个基因的表达情况可能与甜玉米籽粒中叶酸含量有关。另外,对氨基苯甲酸通路中的ADCS的相对表达量受光照的影响很大,但其对甜玉米芽的叶酸含量影响较小。最后,为了使叶酸在甜玉米籽粒加工过程中得到最大限度的保留,以现榨甜玉米汁为研究对象,设计了四组热加工实验。结果发现:在甜玉米热加工过程中,与加热介质特别是水的接触,是导致叶酸流失的主要原因。因此通过100℃水煮5分钟,然后补加热水榨汁,可以在保留甜玉米籽粒的叶酸的同时,提高甜玉米产品的感官特性。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TS210.4;S513
【部分图文】：

叶酸的基本结构由三个单元组成：喋啶环、对氨基苯甲酸与谷氨酸链（图 1-1）喋啶环与对氨基苯甲酸由一个亚甲基相连，对氨基苯甲酸又通过 γ 肽键与一个或多个型谷氨酸相连。在自然界中，根据其一碳单元的区别（图 1-1）以及谷氨酸链的长短叶酸（folates）有多种形态，并且通常是多种形式共存[8]。理论上，叶酸有超过 150形式，但是目前被发现的，只有不到 50 种。如图 1-1所示，不同的一碳单位可以取代蝶啶环的 N5或/与 N10位。通过不同的促反应，这些一碳取代基可以在细胞内相互转化，成为多种代谢活动的一碳供体，细胞的生理代谢中发挥着极其重要的作用。叶酸中的蝶啶环可以以4H、2H甚至完全化的形式存在。叶酸的蝶啶环在其 5、6、7、8 位被完全还原，被称为四氢叶酸，简为 THF 或 H4folate；蝶啶环在 7、8 位被部分氧化，被称为二氢叶酸，简称 DHFH2folate；蝶啶环如果被完全氧化，并且具有单谷氨酸链，被称为蝶酰谷氨酸或者 P也称 folic acid。

谷氨酸链的长度对叶酸的生理活性具有重大的影响。在一碳代谢的酶应中，多谷氨酸链的叶酸更活跃，因为其离子性更强；但是单谷氨酸却更容易被另外，多谷氨酸链的叶酸更加稳定，因为其与生物大分子结合得更紧密。当遇到应激时，结合态的叶酸比游离态的叶酸更稳定。多谷氨酸链的叶酸由于具有较强子属性，其与膜的亲和性降低。因此，多聚谷氨酸的叶酸通常能够被有效地保留胞内[10]。1.1.2 叶酸在植物体中的合成尽管叶酸十分重要，动物却不能从头合成叶酸，必须从外界摄取。只有植物菌还有一些微生物能够从头合成叶酸。如图 1-2所示，在植物中，THF的生物合成经过 11 步酶促反应，这些反应分别发生在三个不同的亚细胞结构中。植物体在细中合成喋啶环；在叶绿体中合成对氨基苯甲酸（pABA）；而在线粒体中，谷氨酸啶环以及对氨基苯甲酸组合在一起，合成叶酸。

图 1-3 甜玉米的籽粒结构：1-果皮；2-胚乳；3-胚芽；4-花梗；5-糊粉层；6-管细胞；7-外果皮；8-中果皮；9-横向细胞[130]Figure 1-3 The Structure of Sweet Corn Kernel甜玉米胚倾斜地位于甜玉米籽粒的基部，大约占甜玉米籽粒 15%的体积以及 11.14%的质量。但是胚的大小与栽培的环境及条件有关，有一些甜玉米品种的胚只占个籽粒质量的 5%。甜玉米的薄壁组织是甜玉米籽粒中最大的组织，其包含甜玉米籽的大多数营养物质，例如糖类、淀粉以及水溶性维生素等等。甜玉米的薄壁组织主是由胚乳以及位于胚乳外围的糊粉层组成。之前就有研究者表示，叶酸主要分布在燕麦与大麦的胚乳组织中[131, 132]。但对于甜玉米籽粒叶酸的分布，暂时还没有人研究。1.3.2.2 甜玉米籽粒发育过程不同采收期的甜玉米具有不同的用途，其主要有三个采收期：在乳熟期采收的玉米，一般是授粉后的 16 天左右，被用作鲜食玉米，不需要经过加工即可直接食用
【参考文献】

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本文编号：2856490