大豆球蛋白高11S/7S比值种质创新

郭方亮 张智勇 张倩雪 包雪莲 周祎 刘涵淼 叶英杰

摘    要：通过对204份大豆种质进行聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析，筛选出5份球蛋白含量11S/7S比值高于3的种质，以之为亲本进行有性杂交，从F2代分离群体中，筛选出了3份球蛋白11S/7S比值高于3.4的种质，大大拓宽了我国蛋白质组分改良育种的种质基础。

关键词：大豆；球蛋白；高11S/7S比值；新型种质资源

文章编号：1005-2690（2023）06-0011-03       中国图书分类号：S565.1       文献标志码：B

大豆贮藏蛋白是多种蛋白的复合体，根据沉降系数可分为2S球蛋白、7S球蛋白、11S球蛋白和15S球蛋白，其中7S与11S为主要组分，占大豆贮藏蛋白的70％左右[1-3]，是大豆蛋白制品营养价值及功能特性的主要决定组分和影响因子，二者在营养品质及加工特性方面都有显著的差别。有研究表明，7S球蛋白在营养、功能、加工特性等方面均低于11S，7S球蛋白含量减少会导致11S球蛋白含量补偿性地增加，调节11S/7S的比例，可以改良大豆蛋白的营养品质，改善大豆蛋白的加工特性[4]，且7S球蛋白的3个亚基（α′、α、β）是大豆的主要致敏原[5-6]，约有14.0％的人对大豆蛋白有不同程度的过敏[7-8]，因此降低7S球蛋白相对含量，培育高11S/7S比值的品种，成为大豆育种工作者的研究热点。如今我国有关提高大豆球蛋白11S/7S比值方面的研究基本处于大豆种质资源的筛选阶段[9]，目前尚无高11S/7S比值的大豆新品种育成[10]。因此，选育高11S/7S比值、高产、优质、高抗的大豆新品种意义重大，具有极大的市场潜力。

1 材料与方法

1.1 试验材料

204份大豆种质，包含76份农家种和128份育成品种。

1.2 杂交种选育

采用常规杂交育种方法，人工去雄、授粉，获得F1代杂交种，次年将F1代杂交种单粒点播、单株收获，得到F2代分离群体。

1.3 SDS-PAGE梯度电泳法

参考韩艳婧（2017）[11]和谢雄泽（2017）[12]的SDS-PAGE梯度電泳法，测得大豆全蛋白凝胶电泳条带。

1.4 农艺性状分析

对植株的花色、叶形、绒毛色、生育期进行记录，每垄选取长势均匀、连续的10株大豆为考种样本，对其主要农艺性状进行记录，3次重复取平均值。

1.5 蛋白油分含量测定

利用Perten 8620近红外谷物分析仪测定蛋白质含量及脂肪含量。

1.6 数据分析

用Quantity one（4.6.1）对凝胶胶片各亚基进行分析，计算出7S与11S球蛋各亚基相对含量，进而算出总量和比值。用WPS office软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 204份大豆种质球蛋白11S/7S比值分析

204份大豆种质球蛋白11S/7S比值均值为1.71，NJ009的比值最大为3.31，NJ065的比值最小为0.75，极差为3.06。如图1所示，11S/7S比值介于0～1的种质有13个，占比6.4％；比值介于1～2的种质有137个，占比67.16％；比值介于2～3的种质有49个，占比24.02％；比值高于3的种质有5个，占比2.5％，分别为NJ009、蒙豆32、NJ012、东农44、黑河49，其比值分别为3.31、3.27、3.26、3.18和3.02。

2.2 亲本来源及特征特性

如表1所示，亲本来源方面，NJ009和NJ012均为农家种，前者收集于内蒙古通辽市库伦旗，后者收集于扎鲁特旗，蒙豆32、东农44和黑河49均为审定品种。经聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析，筛选出NJ012为α′-亚基缺失型种质，其他亲本亚基表现均为正常型。杂交亲本的花色、叶形、绒毛色均一致。熟性方面，除了NJ009为中熟外，其他亲本均为早熟。株高方面，NJ012的株高最高，为95.00 cm，蒙豆32的株高最低，为65.50 cm，二者相差29.50 cm。主茎节数方面，东农44的主茎节数最多，为18.80节，蒙豆32的节数最少，为14.10节，二者相差4.70节。有效分枝方面，蒙豆32的分枝数最多，为1.90个，NJ009的分枝最少，为0.10个，二者相差1.80个。百粒重方面，NJ009的百粒重最大，为21.47 g，黑河49的百粒重最小，为19.52 g，二者相差1.95 g。NJ009、NJ012以及黑河49为高蛋白种质，蒙豆32为高油品种，东农44为高油、高蛋白品种。

2.3 大豆球蛋白高11S/7S比值新型种质资源的获得

采用常规杂交育种方法，人工去雄、授粉，F1代成功收获12个杂交组合，共计206粒种子，对F1代种子逐粒进行聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析，并对其进行球蛋白11S/7S比值测定，发现比值与受体亲本一致。将F1代种子单粒点播、单株收获，得到F2代分离群体，对其进行聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析，并对其进行球蛋白11S/7S比值测定，获得3份高11S/7S比值种质，命名为DD01、DD02和DD03。如表2和图2所示，L1泳道为亲本NJ012，L2泳道为亲本NJ009，L3泳道为亲本东农44，L4泳道为α′-亚基缺失型种质DD01，L5泳道为种质DD02，二者的供体亲本均为NJ012，受体亲本均为NJ009，11S/7S比值分别为3.59和3.51；L6泳道为种质DD03，其供体亲本为东农44，受体亲本为NJ009，11S/7S比值为3.42。

2.4 F2代球蛋白高11S/7S比值种质的主要农艺性状分析

DD01和DD02为同一亲本组合下两个不同类型的高11S/7S比值种质，DD01为α′-亚基缺失型，DD02为亚基正常型，其F2代植株的農艺性状相同。如表3所示，3个种质的熟性均为早熟，DD03的株高比DD01和DD02高17.8 cm；DD03的底荚高度比DD01和DD02高3.5 cm；DD03的主茎节数比DD01和DD02多1.4节；DD01和DD02无有效分枝，DD03的分枝为1.4个；DD03的单株荚数、单株粒数、单株粒重以及百粒重均高于DD01和DD02，分别高8.3个、40.55粒、8.18 g和0.7 g。

3 结论与讨论

本研究对204份大豆种质进行聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析，用分析软件对其凝胶条带进行球蛋白11S/7S比值测定，筛选出5份比值高于3的种质：NJ009、蒙豆32、NJ012（α′-亚基缺失型）、东农44、黑河49，比值分别为3.31、3.27、3.26、3.18和3.02。以这些种质为亲本进行有性杂交，采用常规杂交育种方法，人工去雄、授粉，获得F1代杂交种，将F1代杂交种单粒点播、单株收获，得到F2代分离群体，使用聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-

PAGE）分析和球蛋白11S/7S比值测定，从F2代分离群体中筛选出3份球蛋白11S/7S比值高于3.4的新型种质资源：DD01（α′-亚基缺失型）、DD02、DD03，比值分别为3.59、3.51、3.42。

本研究获得的球蛋白高11S/7S比值种质为F2分离世代，其营养品质和农艺性状特征尚不稳定。课题组会继续进行回交加代处理，从而获得高世代稳定的高11S/7S比值品系，后续还会对其营养品质及加工特性进行测定，明晰其与球蛋白11S/7S比值的相关性，进而参加国家或内蒙古自治区的大豆区域试验和生产试验，打破国内无高11S/7S比值大豆品种育成的空白，尽快获得高产、优质、高抗的高11S/7S比值大豆新品种，并投入到生产实践中，为蛋白质组分改良育种提供现实依据，助力大豆产业发展。

参考文献：

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