小麦淀粉理化特性遗传改良探究进展

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1、小麦淀粉理化特性遗传改良探究进展　　摘要：近年来小麦淀粉理化特性遗传改良取得了显著进展，育成一系列高、低直链淀粉含量和糯性小麦，所用方法主要是常规杂交选育，化学诱变和转基因技术也得到广泛应用。但小麦淀粉理化特性遗传改良仍然存在诸多限制，最主要的是种质资源匮乏，另外淀粉检测技术也在很大程度上限制了淀粉特性的改良。关键词：小麦；淀粉；理化特性；遗传改良中图分类号：S512.101文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）08-0137-04小麦淀粉的用途非常广泛，不仅可以制作面包、面条、馒头等各种食品，还可用于造纸

2、和纺织，也可作为生产葡萄糖浆、胶带等的原料[1～3]。淀粉占小麦籽粒干重的60%～70%、面粉的65%～75%，与籽粒和面粉产量关系密切[4]。对加拿大33个春小麦的研究表明，淀粉含量与籽粒产量呈正相关（r=0.56，P=0.01）[5]。许多学者提出了各种提高籽粒产量的措施，如促进光合器官中碳水化合物的合成及其向籽粒的分配，但归根结底还是促进籽粒中淀粉的合成和积累[6～9]。15淀粉分为直链淀粉和支链淀粉。淀粉在小麦胚乳中以淀粉粒的形式存在。淀粉粒由结晶层和未定形层交替形成的重复生长环组成。支链淀粉链成束排列，在束内淀粉

3、链以双螺旋排列成整齐的结晶层，结构致密；直链淀粉在淀粉粒内以单螺旋形式存在，主要分布在淀粉粒未定形区[1～3，10，11]。淀粉的合成需要一系列酶的参与，ADP-葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）催化合成ADP-葡萄糖，成为淀粉合成的直接底物，对淀粉生物合成起着重要的枢纽作用。小麦AGPase酶活性升高，淀粉含量升高，籽粒产量增加[1～3，10，11]。淀粉合酶（SS）催化淀粉的形成，分为两类：淀粉粒结合淀粉合酶（GBSS，又称Wx蛋白），负责直链淀粉的合成，普通六倍体小麦含有三种Wx蛋白亚基（Wx-A1、Wx-B1和Wx-

4、D1）；可溶性淀粉合成酶（SSS），主要在支链淀粉合成中起作用。淀粉分支酶（SBE）形成支链。Wx蛋白突变/缺失或利用RNAi抑制GBSS活性，直链淀粉含量下降；支链淀粉合成相关的基因突变，直链淀粉含量相对升高[2，3，12，13]。1淀粉理化特性对小麦营养保健和加工品质至关重要15淀粉在胚乳中沉积的特性对淀粉含量、籽粒硬度、淀粉粒大小分布与形状、脂类的结合、支链淀粉结构、直/支链淀粉比例等均有重要影响，进而影响到利用时淀粉对热和水的反应，最终表现出不同的理化特性和加工品质[14～16]。淀粉粒的大小和分布是决定小麦磨粉/

5、加工品质的重要因素。软质小麦淀粉粒和蛋白骨架结合疏松，而硬质小麦结合致密，在磨面过程中，软质小麦在淀粉粒和蛋白骨架之间破裂，而硬质小麦在淀粉粒和蛋白骨架内部破裂，因此硬质小麦淀粉破碎率高，和面时吸水也多，适合制作面包、面条，而软质小麦正相反，适合制作饼干、糕点[17]。直链淀粉含量对面包体积和质地有巨大影响，含量过低，面团发粘，尽管面包体积有所增大，但结构变差，气泡大而不匀，总体质量下降[18]；而直链淀粉含量过高，面包品质也显著下降[19]。淀粉理化特性对馒头和面条加工品质也有重要影响。Huang等（1996）[20]研

6、究表明，淀粉糊化参数中，除峰值时间外，所有粘度参数均与馒头比容呈正相关，其中峰值粘度与馒头体积、比容、结构和评分间的相关系数分别达到显著和极显著水平。面条的食用品质主要受淀粉（面粉）品质性状的影响，多数面条品质参数，特别是食用品质（如面条软度、光滑性及口感等）受面粉中淀粉特性的影响，直链淀粉含量较低的小麦品种或面粉在面条软度、粘性、光滑性、口感和综合评分等品质参数上有较好的表现[21]。15淀粉的糊化特性主要与淀粉粒大小和比例、直链淀粉的含量、直链淀粉与支链淀粉的比例有关[14～17]。高的峰值粘度和稀懈值、低的最终粘度和

7、反弹值总是与低的直链淀粉含量同时出现[22]。直链淀粉含量接近零时，为糯小麦，其淀粉（支链淀粉）结晶程度高，回生慢，可以推迟烘烤食品的凝沉进程，延长烘烤食品的货架寿命，从而可以替代昂贵的添加剂来提高面团的水合力[18，23，24]。直链淀粉含量升高可以形成更多的抗性淀粉[25]。抗性淀粉是一种新型膳食纤维，对于肥胖、糖尿病、心血管疾病、结肠癌等一系列迅速蔓延的慢性非传染性疾病具有很好的预防和治疗作用[42]，尽管目前抗性淀粉产品主要来源于玉米，但由于小麦加工食品的多样性及其独特的口感，人们更希望在小麦抗性淀粉研究方面取得突

8、破。因此，淀粉理化特性对小麦产量、营养保健和加工品质都有非常重要的影响，淀粉理化特性遗传改良也成为世界范围内研究的热点[2，3，12，13]。2小麦淀粉品质遗传改良成效显著从目前情况看，杂交选育仍是小麦淀粉品质改良的主要和首选方法。目前得到的糯性小麦大多是用此种方法得到的[23]，我国的优质面包、面条小