膳食纤维对稻米品质和消化特性的影响及高膳食纤维突变体的基因定位

发布时间：2017-12-12 17:27

  本文关键词：膳食纤维对稻米品质和消化特性的影响及高膳食纤维突变体的基因定位

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【摘要】：膳食纤维是不能被小肠消化吸收,在大肠内部分或全部发酵的可食性植物组分或类似的碳水化合物,包括高分子量膳食纤维、低分子量膳食纤维、多糖类似物和抗性淀粉。膳食纤维是平衡膳食的重要内容,摄入不足会增加诸多慢性疾病的发生风险。谷物胚乳细胞壁是膳食纤维的主要来源,而胚乳细胞壁的非淀粉多糖(Non-starch polysaccharide, NSP)是谷类食物中膳食纤维的主要组成成分。此外,抗性淀粉也是谷物膳食纤维的重要组分,具有膳食纤维的生理功效,能够有效控制餐后血糖水平,预防和控制肥胖、Ⅱ型糖尿病和心血管疾病等代谢综合症。作为世界上一半以上人口的主粮,稻米是高血糖指数食品。因此,有利于人体健康的功能型水稻品种改良是今后研究的新方向。本论文研究了NSP对稻米食味品质和淀粉消化特性的影响；通过精米离体消化后残渣进行形态学观察,运用碳水化合物分析测定的方法鉴定获得了一个新型高膳食纤维突变体,并对其遗传特性进行了分析。论文的主要研究结果陈述如下：1.支链淀粉参与抗性淀粉的形成,可能与胚乳细胞壁互作进而影响淀粉的消化。高抗性淀粉水稻突变系RS4(RS, ca.10%)与野生型R7954一样具有正常的种子活力,抗性淀粉可以被自身淀粉酶水解,不影响种子发芽。内源淀粉酶对R7954的直链淀粉和支链淀粉同步水解,而在RS4中则优先利用支链淀粉。种子萌发10d后,RS4种子内仍残留部分淀粉,其X衍射图谱仅16.90°和21.62°出现衍射峰。残留淀粉中支链淀粉和抗性淀粉比例都很高,并且与胚乳细胞壁紧密贴合,可能作为抗消化因子影响淀粉消化。2.稻米非淀粉多糖影响稻米的品质和消化特性,且该影响具有NSP类型和水稻品种依赖性。胚乳细胞壁水解或部分水解后,米粉糊化温度(GT)、胶稠度(GS)和膨胀力(SP)升高；热胶粘度(HPV)、消减值(SB)、冷凝胶硬度(HD)和咀嚼度(CH)下降；快消化淀粉含量(RDS)减少,慢消化淀粉(SDS)含量增加,去除或部分去除NSP可改善稻米的蒸煮食味品质。此外,不同的NSP组分对于稻米蒸煮品质和消化特性的影响也不同。本研究中,NSP的存在与否对籼型糯稻的淀粉消化特性影响最大,对籼稻R7954的品质特性影响较大,而对两个粳稻的品质特征和消化特性的影响相对较小。3.基于高膳食纤维突变体cw理化特性,建立了高通量筛选高膳食纤维水稻的方法。对高膳食纤维突变体cw和野生型R7954、粳稻Nipponbare的精米进行离体消化后,cw的各NSP组分均和RS含量也显著高于野生型,淀粉离体消化速率显著低于R7954和Nipponbare。且突变体cw离体消化后保持完整米粒形态,碘染后呈现蓝紫色,而对照R7954和Nipponbare的消化残余物米粒形态消失呈棉絮状。基于该形态特征建立的高通量筛选高膳食纤维水稻的方法可以很好地区分水稻群体中的高与低膳食纤维株系。4.籽粒膳食纤维性状在籼粳稻背景下受一对隐性和一对显性核基因控制,在籼籼背景下受一对隐性核基因控制。隐性突变基因cw(t)被精细定位于第8染色体标记RM22540和cw11之间,其物理距离为175 kb。基于F4群体的候选基因关联分析结果表明,cw来源的GBSSI、AGPS2、SSIIIa及其对应的遗传位点与高TDF型正相关。灌浆过程中淀粉酶活力与抗性淀粉含量分析表明,灌浆初期(花后5d), SSS的酶活力与RS的合成积累正相关;开花5d之后,AGPase和SBE的淀粉酶活力与RS的合成与积累负相关,DBE的酶活力与RS的合成积累正相关。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S511

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