高直链淀粉玉米育种回顾和今后的方向(南北学院)左上华

教育   2024-10-18 06:52   吉林  


上世纪90年代,宋先生课题组开展了多种类型玉米育种,其中就有高直链淀粉玉米育种。通过引进ae基因玉米材料,将当时优良玉米品种的亲本转育成高直链淀粉玉米,组配高直链淀粉玉米杂交种,在这个新领域探索了近十年。在此就当年选育过程中的一点认识做一下回顾,欢迎各位老师批评指正。

玉米籽粒淀粉是一种天然高分子化合物,淀粉组成可以分为两类,直链淀粉与支链淀粉。普通玉米淀粉是直链淀粉与支链淀粉的混合体,两者所占比重占大约分别为28%和72%左右。支链淀粉含量几乎100%为糯玉米,直链淀粉含量超过50%以上的为高直链玉米。

一、直链淀粉的一些特性
1、直链淀粉遇碘呈蓝色;
2、直链淀粉不产生胰岛素抗性;
3、具有抗润胀性,水溶性较差,不溶于脂肪;
4、直链淀粉的成膜性和强度很好,粘附性和稳定性较支链淀粉差;
5、直链淀粉糊化温度较高,糯淀粉为73℃,而直链淀粉为81.35℃;
6、很难被胃和小肠分解吸收,在人体内被利用的方式几乎和纤维素类似,是由大肠内的一些细菌进行发酵降解,促进人体的消化,降低血糖峰值,降低胆固醇。
7、直链淀粉具有近似纤维的性能,用直链淀粉制成的薄膜,具有好的透明度、柔韧性、抗张强度和水不溶性,可应用于密封材料、包装材料和耐水耐压材料的生产。

二、直链淀粉有广泛的应用领域和市场价值。
最常见玉米粉丝、玉米凉粉就是直链淀粉含量较高的玉米品种淀粉制作,大家熟悉的海南米粉是用直链淀粉含量高的大米制作;
用直链淀粉制成一种半透明纸,做食品包装材料,纸可食用;
高直链淀粉食品,低脂肪、低热量食品,是糖尿病人,胆结石及高血压病人的理想食品;
直链淀粉还用作口香糖、酸奶、罐头、香肠、糕点、夹心饼干、奶酪、冰淇淋、饮料、口服液及化妆品的添加剂;
涂料、粘合剂等广泛应用于密封材料、包装材料和耐水耐压材料;
光解塑料最佳原料,取代聚苯乙烯生产可降解塑料,具有极好的透明度、柔韧性、抗张强度、水不溶性,解决白色污染。

三、直链淀粉的遗传基础和研究工作进展。
高直链淀粉玉米受隐性ae基因的控制,可将籽粒中直链淀粉含量提高到50%左右,在ae基因纯和后,通过对ae 的修饰基因选择,使直链淀粉提高到60%,70%乃至100%。我们当年只是ae单基因的选育,缺乏对ae基因的修饰基因的选择,直链淀粉含量在50%左右徘徊,利用价值受限。

部分自交系ae单基因转育后直链淀粉含量


四、今后育种领域努力的方向。
我国玉米种质资源中高直链淀粉种质非常稀少,特别是>50%高直链淀粉材料空缺。由于国外对这类特殊用途玉米保密,资源不许外传。因此,急功近利不行,还得从基础做起,从群体做起,有必要创造出含 ae 基因而遗传差异巨大的基础群体,开展以直链淀粉含量为目标的轮回选择。

目前高直链淀粉玉米杂交种的产量低于普通玉米和糯玉米杂交种的产量,仅为普通玉米的65%-75%,差异达20%-30%。在回交转育 ae 基因会引起产量降低,主要是因籽粒饱满度下降引起。 因此在回交转育过程中须注意籽粒饱满度的选择,既要考虑籽粒直链淀粉含量,还要考虑总淀粉含量以及农艺性状。

目前谷物淀粉中直链淀粉含量测定的方法有比色法、排阻液相色谱法、伴刀豆球蛋白A法、近红外法及热重法等,其中比色法操作简单,也是标准中最常采用的方法。简便快速的检测手段,让以直链淀粉含量为选择目标的轮回选择事半功倍。

国际市场价格为2000-2500美元/吨,国内工业上需要的直链淀粉多从美国进口,价格为普通玉米淀粉的十倍。由于直链淀粉的特殊作用,高直链淀粉玉米在食品与工业品市场上占有较稳定的地位,其研究和开发具有重要的意义。

甜加糯玉米(sh2sh2wxwx)越来越受到人们的欢迎,高直链背景甜玉米(sh2sh2aeae)不知是一种什么样的风味?
                                         左上华  2024.10

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