山東部分小麥種質(zhì)的多酚氧化酶活性分析

重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/小麥玉米國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南 250100）

摘 要：選取430份山東地方品種、124份育成品種和180份高代品系進(jìn)行籽粒多酚氧化酶（PPO）活性測(cè)定，從中篩選到27份PPO活性較低的品種（系），可作為優(yōu)質(zhì)的低PPO活性的種質(zhì)資源。

關(guān)鍵詞：山東；小麥；種質(zhì)；PPO活性；品質(zhì)改良

中圖分類號(hào)：S512.1+10.1（252）文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2013）03-0025-03

小麥?zhǔn)鞘澜缧缘闹匾Z食作物之一，2011年全球總貿(mào)易額達(dá)6.8億噸，提供了人類20%的能量消費(fèi)，同時(shí)小麥也是重要的蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)來(lái)源[1，2]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人們生活水平的提高，消費(fèi)者在注重面制品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的同時(shí)也越發(fā)重視其外觀品質(zhì)，對(duì)面條、饅頭、餃子、包子等傳統(tǒng)面食的表觀色澤提出了更高的要求。

多酚氧化酶（PPO）是影響面制品色澤的主要因素， 面粉或籽粒的高PPO活性會(huì)造成面制品褐變，嚴(yán)重影響小麥面粉及其面食品的品質(zhì)[3～6]。尤其面條的表觀品質(zhì)與PPO的活性有很大的關(guān)系，Baik等（1995）[4]研究表明，面粉的PPO活性

大量研究表明小麥籽粒PPO活性存在很大差異，主要受多基因型控制。Jimenez和 Anderson等[8，9]通過(guò)遺傳分析推測(cè)控制小麥 PPO的主效基因?yàn)?1～2個(gè)，同時(shí)指出針對(duì) PPO底物的專化性存在多個(gè)等位基因。葛秀秀等（2004）[10]認(rèn)為PPO活性受2對(duì)獨(dú)立主基因控制。可見(jiàn)，通過(guò)遺傳改良途徑降低小麥品種的PPO活性，是小麥品質(zhì)育種的重要策略。小麥種質(zhì)資源是遺傳改良的基礎(chǔ)，分析小麥種質(zhì)的PPO活性，可為有效地進(jìn)行品質(zhì)改良奠定基礎(chǔ)。本研究測(cè)定了430份山東地方品種、124份育成品種和180份高代品系的PPO活性，從而了解當(dāng)前的品質(zhì)育種狀況，為今后小麥品質(zhì)育種的親本選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法1.1 供試材料

供試的小麥種質(zhì)包括430份山東地方品種、124份育成品種和180份高代品系，由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所資源研究室保存。

1.2 試驗(yàn)方法

小麥籽粒PPO活性的測(cè)定，參照Anderson等[9]的方法進(jìn)行，略有改動(dòng)。每份材料稱取3份含15粒種子（提前稱量各份種子的重量）的樣品，放入20 ml玻璃瓶中，加入4.5 ml反應(yīng)試劑，放在混旋器上混合，使樣品充分濕潤(rùn)并與反應(yīng)試劑充分接觸以便于反應(yīng)的進(jìn)行；把樣品瓶放在往復(fù)振蕩機(jī)上振蕩（樣品充分暴露在空氣中），同時(shí)計(jì)時(shí)，0.5 h后再放在混旋器上迅速混合，使樣品顏色一致；馬上將樣品放在冰塊上以終止反應(yīng)；以空白L-DOPA/MOPS溶液作為對(duì)照進(jìn)行比色，使用可見(jiàn)分光光度計(jì)，取1.0 cm比色皿，在475 nm下測(cè)定上清液的吸光度A。

反應(yīng)試劑現(xiàn)配現(xiàn)用，成分如下：50 mol/L、pH 6.5的MOPS[3-（N-morpholino） propanesulfonic acid]緩沖液（1.0465 g+100 ml水）；10 mol/L L-DOPA（L-3，4-dihydroxyphenyl alanine）溶液（0.1972 g+100 ml MOPS）。

1.3 結(jié)果計(jì)算

PPO活性=A/（30 min×15粒種子克數(shù)） ×103。A為在475 nm下測(cè)定的上清液吸光度；PPO活性單位為A475/（min·g·103）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型種質(zhì)的PPO活性差異

由表1看出，所測(cè)定734份種質(zhì)的PPO活性變異幅度為2.90～53.41 A475/（min·g·103）。其中地方品種的PPO活性變幅為3.61～53.41 A475/（min·g·103），育成品種的PPO活性變幅為2.90～40.23 A475/（min·g·103），而當(dāng)前本課題組的高代品系的PPO活性變幅為8.77～47.55 A475/（min·g·103）。從PPO活性的平均值看，地方品種和前期的育成品種分別為13.63和14.21 A475/（min·g·103），差異不顯著；高代品系的PPO活性值為23.22 A475/（min·g·103），與地方品種和前期育成品種差異顯著。本研究將PPO活性值低于5 A475/（min·g·103）的小麥種質(zhì)認(rèn)定為低PPO活性種質(zhì)，其中地方品種低PPO活性種質(zhì)14份，為被測(cè)地方品種的3.25%；前期育成品種低PPO活性種質(zhì)13份，占被測(cè)定育成品種的10.5%；而高代品系中沒(méi)有低于5 A475/（min·g·103）的小麥種質(zhì)。

2.2 低PPO活性小麥種質(zhì)

表2列出了本研究中測(cè)定的PPO活性低于5 A475/（min·g·103）的小麥種質(zhì)，其中小于3 A475/（min·g·103）的種質(zhì)有育成品種魯資65213和地方品種大粒半芒；PPO活性在3～4 A475/（min·g·103）的種質(zhì)有地方品種大青秸和白禿頭，育成品種濰麥7號(hào)、魯麥22號(hào)、淄麥7號(hào)和淄麥16號(hào)；PPO活性在4～5 A475/（min·g·103）的種質(zhì)有地方品種大白芒、脖兒青（蘭眼）、三月黃火麥、紅臭麥、銀包金、無(wú)芒蟈子頭、紅禿子頭、腰子紅、三月黃小麥、 紅糖良麥、瑞金麥和松樹(shù)樓，育成品種有泰麥20-2、淄麥12、濟(jì)核916、菏麥9803、魯麥3號(hào)、濟(jì)麥20號(hào)和煙農(nóng)22。

3 討論

小麥籽粒PPO活性的高低受多種因素的影響，如環(huán)境、基因型等，但是大量研究表明基因型是決定小麥種質(zhì)PPO活性的最重要因素[7，8]。因此，通過(guò)遺傳育種途徑培育低PPO活性的品種，是改善小麥面制品色澤的策略。本研究中篩選到27份低PPO活性種質(zhì)，可以作為優(yōu)異種質(zhì)用于品質(zhì)育種。

多年來(lái)增白劑的使用，在一定程度上改善了面制品的色澤，因此，很多育種單位對(duì)面制品色澤品質(zhì)的選擇有所忽視，本研究中所測(cè)定的180份高代品系PPO活性均大于8 A475/（min·g·103）。2011年5月1日起我國(guó)禁止使用面粉增白劑，而面制品的色澤和白度是中國(guó)傳統(tǒng)食品的重要指標(biāo)，因此育種單位仍需將低PPO活性作為一個(gè)重要的選擇指標(biāo)。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] United States Department of Agriculture. World agricultural supply and demand estimates[EB/OL]. Report No. WASDE-511.http：//usda01.library.cornell.edu/usda/waob/wasde//2010s/2012/wasde-10-11-2012.pdf，2012.

[2] Food and Agriculture Organization of the United Nations[EB/OL].http：//www.fao.org/countryprofiles/default/en/？lang=en，2011.

[3] Kruger J E， Matsuo R R， Preston K.A comparison of methods for the prediction of Cantonese noodle colour [J].Can.J.Plant Sci.， 1992， 72： 1021-1029.

[4] Baik B K， Czuchajowska Z， Pomeranz Y.Discoloration of dough for oriental noodles [J].Cereal Chemistry， 1995， 72：198-205.

[5] Morris C F， Jeffers H C， Engle D A.Effect of processing， formula and measurement variables on alkaline noodle color： towards an optimized laboratory system [J].Cereal Chemistry， 2000，77： 77-85.

[6] He Z H， Yang J， Zhang Y， et al.Pan bread and dry white Chinese noodle quality in Chinese winter wheats [J].Euphytica，2004， 139： 257-267.

[7] Fuerst E P， Anderson J V， Morris C F.Delineating the role of polyphenol oxidase in the darkening of alkaline wheat noodles [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2006， 54： 2378-2384.

[8] Jimenez M， Dubcovsky J.Chromosome location of genes affecting polyphenol oxidase activity in seeds of common and durum wheat [J].Plant Breeding， 1999，118：395-398.

[9] Anderson J V， Morris C F.An improved whole-seed assay for screening wheat germplasm for polyphenol oxidase activity [J].Crop Science， 2001，41： 1697-1705.

[10]葛秀秀，張立平，何中虎，等.冬小麥 PPO活性的主基因+多基因混合遺傳分析[J].作物學(xué)報(bào)，2004，30（1）：18-20.