脂肪酶和脂肪氧化酶影响稻谷储藏的作用机制研究

来源 :中国科学院合肥物质科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alexiss
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稻谷是不耐储藏的粮食品种。影响稻谷储藏的主要因素有陈化变质、储藏害虫以及霉变等。本文从研究影响稻谷耐储藏特性的脂肪代谢关键酶的作用入手,利用离子束诱变创建脂肪酶(Lipase)和脂肪氧化酶同功酶(LOX)活性低的耐储藏材料的近等位基因系和开发脂肪酶、脂肪氧化酶同功酶检测技术,并利用生化技术和蛋白组学分析方法,研究导致稻谷陈化变质的脂肪代谢的启动机制、分析稻谷寄主抗虫性的生化基础。其主要结果如下:   ⑴利用作物脂肪氧化酶同功酶的检测专利技术筛选出不同的LOX种质,通过42个月自然老化和人工加速老化实验发现,脂肪氧化酶LOX-1、LOX-2活性低水稻品种可以明显的延缓其稻谷的陈化变质速度。通过离子束诱变建立脂肪酶和脂肪氧化酶LOX-1、LOX-2活性不同的耐储藏材料的近等位基因系。   ⑵为揭示导致稻谷陈化变质的机制,从脂肪代谢途径的角度,对脂肪酶和脂肪氧化酶的生理生化特性展开研究。在研究中性脂肪酶反应机理的基础上,开发了种胚小样本精确的定量检测专利技术。不同脂肪酶活性的近等位基因系稻谷的人工加速老化实验研究发现,中性脂肪酶活性降低可延缓稻谷陈化变质。另外,建立一种水稻种子碱性脂肪酶平板检测方法,研究表明,碱性脂肪酶活性与稻谷老化速率成正相关。在研究作物脂肪氧化酶同功酶的检测专利技术的反应机制的基础上,研究离子束诱变的耐储藏特性差异的近等位基因系材料1377和1297表明:两个近等位基因系在种子发育和储藏过程中脂肪氧化酶LOX-1活性差异显著。   ⑶进一步利用双向电泳和质谱技术分析近等位基因系材料1377和1297表明:两者种子蛋白组在热激蛋白、脂肪氧化、抗氧化途径等6个与稻谷耐储藏特性有关的酶和蛋白上有区别,并且证实差异最大的蛋白点D2是水稻LOX-1。通过近等位基因系材料1377和1297的LOX-1基因序列的差异性分析发现4个碱基发生变化(3260:T-A;3267:G-C;3272:GA-TT),翻译蛋白后有3个氨基酸发生差异(L-H;W-C;R-I),为稻谷耐储藏相关的主要基因研究打下坚实的基础。   ⑷通过自然储藏42个月发现LOX-3缺失能减轻储藏害虫的危害。通过研究人工加速老化处理LOX-3缺失和不缺失材料对害虫趋性的影响,并结合Suzuki et al研究LOX-3缺失和不缺失的材料的储藏过程中挥发性物质的变化实验,发现陈化稻谷的小分子挥发性物质己醛(hexanal)、戊醛(pentanal)、戊醇(pentanol)与储藏害虫的趋性之间可能存在一定的关系。   本文从获得耐储藏基因型材料入手,以生化方法和蛋白组学方法作为手段,研究稻谷耐储藏机制。上述研究对延缓种子衰老,揭示稻谷耐储藏机制以增加其耐储藏性,提高粮食储备能力,确保国家粮食安全具有重要的意义。
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