谷子、小麦籽粒蛋白、淀粉构成及结构差异分析
谷子起源于我国，已有年的栽培历史，营养均衡，历史上曾是养育中华民族的主粮。小麦起源于亚洲西部，公元前年左右，我国开始种植小麦。蛋白质、淀粉是作物籽粒的主要营养成分，二者共同决定了作物的品质及产量，对作物具有重要意义。谷子和小麦的淀粉、蛋白质结构、形状以及成分均存在较大差别，这也是造成它们营养品质、加工品质以及适口性等差别的主要原因，也是造成谷子逐步退出主粮地位以及制约其产业发展的关键所在。
近期，刘丹等人在《华北农学报》上发表了题为“谷子、小麦籽粒蛋白、淀粉构成及结构差异分析”的论文。该研究利用扫描电镜对小麦、谷子籽粒结构进行观察，探明小麦和谷子中淀粉、蛋白质的形态差异及排布特征，并通过对谷蛋白和醇溶蛋白的提取，研究谷蛋白和醇溶蛋白在分子量及组成上的差异，为探明谷子和小麦品质间差异形成的原因提供理论依据，为进一步通过分子手段改良小米品质提供技术支撑，为拓宽谷子品质改良的途径提供新的思路。
研究表明，小麦品种都含有高分子量谷蛋白亚基和低分子量谷蛋白亚基，而谷子的籽粒中谷蛋白很少，且与小麦相比，谷蛋白的分子量很低，说明谷子含有谷蛋白的水平很低，并且都是一些分子较小的谷蛋白，与小麦谷蛋白存在明显差异（图1、图2）。
图1谷子总蛋白及谷蛋白
注：1.小麦(中国春),0.g籽粒总蛋白;2－6.0.12,0.15,0.18,0.21,0.24g谷子籽粒总蛋白;7－11.0.12,0.15,0.18,0.21,0.24g谷子籽粒谷蛋白
图2小麦谷蛋白亚基
醇溶蛋白研究发现，小麦中醇溶蛋白具有明显的品种间特异性，醇溶蛋白的组成具有品种间特异性（图3A）。对于天津市农作物研究所的冬麦资源分析发现，冬麦材料的醇溶蛋白在ω、γ、β、α区均存在明显差异，品种特异性差异显著（图3B）。谷子不同品种醇溶蛋白含量可能存在一定差异，并且醇溶蛋白存在品种间特异性（图4）。
图3小麦醇溶蛋白
图4谷子醇溶蛋白
通过扫描电镜观察表明，谷子和小麦籽粒中均含有淀粉粒和蛋白体。小麦淀粉包含A、B、C3种淀粉粒，淀粉体间隙紧密填充蛋白体，谷子淀粉体呈多边形，体积小于小麦淀粉体，且仅含有2种类型的淀粉粒（图5）。
图5谷子、小麦籽粒电镜观察
注：谷子冀谷32为常规品种、JK4-为恢复系、51A为不育系；小麦津强1号(春小麦，强筋)、津农10号(冬小麦，中筋)、轮选(冬小麦，中筋)
综上所述，谷子、小麦的淀粉类型、谷蛋白含量存在明显差异，醇溶蛋白具有品种间特异性，谷子的醇溶蛋白带谱数量明显低于小麦。目前，谷子品质形成的研究进展缓慢，而品质的成因主要由蛋白和淀粉决定，因此通过开展蛋白体结构和淀粉特征等表型研究，从而为从分子水平解析谷子品质的形成及影响因素奠定基础，也为从转基因及基因组编辑等方面改良谷子品质提供理论依据。
原文信息：刘丹,赵子龙,梁丹,曹婷婷,李素敏,王从磊,时晓伟,杨晓然,张明,朱铭,王建贺,冯刚,李素英.谷子、小麦籽粒蛋白、淀粉构成及结构差异分析[J].华北农学报,,35(2):72-78.
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