高異黃酮大豆的遺傳育種及其應(yīng)用研究進(jìn)展

李真+梅淑芳+梅忠

摘要 大豆異黃酮具有顯著的保健、藥理功能，為了推動(dòng)高異黃酮大豆的育種及應(yīng)用，本文對(duì)大豆異黃酮的保健和藥理功能、大豆異黃酮含量的遺傳分析、高異黃酮大豆的種質(zhì)創(chuàng)新及品種選育、高異黃酮大豆高效栽培技術(shù)、大豆異黃酮的檢測(cè)與提取及應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞 大豆異黃酮；遺傳分析；品種選育；應(yīng)用；研究進(jìn)展

中圖分類號(hào) S565.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）19-0028-02

大豆異黃酮主要存在于豆科植物中，是大豆生長(zhǎng)過(guò)程中形成的次生代謝產(chǎn)物，屬于植物雌激素。大量研究表明，大豆異黃酮對(duì)人體有著很好的保健、藥理作用。人體攝入的異黃酮幾乎全部來(lái)自大豆，因此高異黃酮大豆的遺傳分析、高含量品種選育與高效栽培技術(shù)研究也顯得尤為重要。

1 大豆異黃酮的保健和藥理功能

大豆異黃酮對(duì)人體的作用機(jī)制主要表現(xiàn)在抗氧化作用和調(diào)節(jié)作用，其保健和藥理功能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是防癌、抗癌[1]。研究表明，大豆異黃酮在抗直腸癌、子宮內(nèi)膜癌、前列腺癌、乳腺癌的作用非常突出[2]。通過(guò)飲食如富含天然的高異黃酮素的大豆等方式可降低中老年婦女乳腺癌的發(fā)病率[3]。二是防治更年期綜合癥。研究表明，其可增加骨礦物質(zhì)的密度，日常生活中可以通過(guò)經(jīng)常食用大豆及其制品的方式，來(lái)改善中老年女性骨質(zhì)疏松的情況。三是具有保健功效。如保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)、降血脂、防治Ⅱ型糖尿病、防治心血管疾病和中風(fēng)、預(yù)防老年性癡呆、防治肝臟和小腸的內(nèi)毒性炎癥、心肌保護(hù)、抗乙醇攝入以及保護(hù)腎功能等保健功效[4]。舒芙蓉等[5]研究表明，大豆甙元能降低心血管疾病危險(xiǎn)因素，試驗(yàn)證明了大豆異黃酮具有心血管保護(hù)作用，而且對(duì)人體健康無(wú)副作用。

2 大豆異黃酮含量的遺傳與表達(dá)分析

大豆中異黃酮含量的遺傳分析是高異黃酮大豆品種選育的基礎(chǔ)。研究表明，大豆異黃酮含量是數(shù)量性狀，遺傳背景相對(duì)復(fù)雜，運(yùn)用傳統(tǒng)的育種方式較難實(shí)現(xiàn)高異黃酮大豆品種的選育。因此，必須先對(duì)大豆異黃酮含量進(jìn)行QTL分析，尋找與主效基因緊密連鎖的分子標(biāo)記，最終實(shí)現(xiàn)通過(guò)分子標(biāo)記輔助選擇進(jìn)行高異黃酮含量大豆品種選育。傅旭軍等[6]以大豆異黃酮含量差異顯著的2個(gè)材料為親本，構(gòu)建高代重組自交系群體F2∶6，利用SSR標(biāo)記對(duì)8種異黃酮異構(gòu)體含量進(jìn)行遺傳剖析，研究獲得4個(gè)SSR標(biāo)記與總異黃酮含量相關(guān)。

大豆中異黃酮含量主要由合成和分解兩方面決定，一些與大豆異黃酮合成與分解相關(guān)的基因已被研究分析。異黃酮還原酶是大豆異黃酮分解途徑的關(guān)鍵酶之一，在調(diào)控異黃酮含量及成分方面起著重要作用。張古文等[7]分析了大豆異黃酮還原酶基因家族17個(gè)成員，分析表明，17個(gè)成員內(nèi)含子數(shù)目差異較大，不均勻地分布在大豆的1、4、6、9、11、12、16號(hào)染色體上。

大豆中異黃酮含量除了由其合成和分解相關(guān)酶基因決定外，同時(shí)還受轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控，如MYB類轉(zhuǎn)錄因子，目前研究表明，其可以正向調(diào)控大豆異黃酮的積累，但是有研究表明，Gm MYB39過(guò)表達(dá)會(huì)抑制合成大豆異黃酮[8]。

3 高異黃酮大豆的種質(zhì)創(chuàng)新及品種選育

在大豆異黃酮含量的遺傳、表達(dá)分析的基礎(chǔ)上，培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)性強(qiáng)的高異黃酮大豆新品種，對(duì)大豆異黃酮的加工利用具有特別重要的意義，而作為育種基礎(chǔ)的高異黃酮大豆的種質(zhì)資源顯得尤為重要。孫 愷等[9]采用輻射誘變處理ZN01干種子進(jìn)行了高異黃酮大豆的種質(zhì)創(chuàng)新，篩選獲得了異黃酮含量高于5‰的突變株SHIS-01，研究顯示SHIS-01突變體的大部分異黃酮組分含量顯著高于野生型，這為高異黃酮大豆的新品種選育奠定了良好的基礎(chǔ)。

鑒于大豆異黃酮的良好保健藥理功效，高異黃酮大豆的新品種選育工作陸續(xù)展開，目前選育的高異黃酮大豆的品種有中黃68（5.14‰）、東農(nóng)51（4.557‰）、東農(nóng)53（4.28‰）、中豆27（3.70‰）、墾鑒豆43（4.82‰）、吉育94（4.23‰），主要集中于東北大豆產(chǎn)區(qū)。其中，特用大豆新品種中黃68是由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所選育的，其顯著特點(diǎn)是高異黃酮含量低豆腥味[10]。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)大豆研究所選育的東農(nóng)53是高油高異黃酮大豆新品種[11]。

4 高異黃酮大豆配套栽培技術(shù)

為了獲得良好的效益，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中選育高異黃酮大豆（良種）之后必須研究并形成與之配套的高效栽培技術(shù)（良法）。朱洪德等[12-13]對(duì)高異黃酮大豆的栽培技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究。一是整地施基肥。高異黃酮大豆的栽培需要合理輪作，選擇水肥氣熱等土壤條件良好的3年內(nèi)沒(méi)種過(guò)豆類的地塊，結(jié)合施基肥（腐熟的有機(jī)肥為主）提高地力，適度深翻。二是精選良種，適時(shí)播種。精選籽粒飽滿、發(fā)育良好的種子，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚣捌贩N特性適時(shí)播種，播前種子用藥劑消毒，合理密植。三是合理水肥管理。因地制宜地進(jìn)行測(cè)土配方施肥，有機(jī)肥與化肥相結(jié)合，可以適時(shí)利用大豆專用葉面肥進(jìn)行根外追肥，一般在初花期至鼓粒初期進(jìn)行噴施1～2次。“看天看土看植株”適時(shí)排灌水。四是綜合防治病蟲害。農(nóng)業(yè)防治、物理防治和化學(xué)防治相結(jié)合，包括選擇抗病害品種、合理輪作、深耕、除草、科學(xué)水肥管理提高植株自身抵抗力，捕蟲燈、粘蟲板等物理防治及適時(shí)對(duì)癥的農(nóng)藥化學(xué)防治。五是適時(shí)采收。人工收獲方式，一般在90%的葉片脫落、莖稈呈棕黃色時(shí)進(jìn)行；機(jī)械收獲方式，當(dāng)莖稈上全部葉片脫落、籽粒已歸圓時(shí)進(jìn)行。

5 大豆異黃酮的檢測(cè)、提取及應(yīng)用

高異黃酮大豆開發(fā)應(yīng)用包括：針對(duì)不同人群，高異黃酮大豆作為日常飲食（包括保證高異黃酮含量的豆制品）合理攝入天然大豆異黃酮；對(duì)大豆異黃酮的檢測(cè)、提取來(lái)開發(fā)滿足市場(chǎng)需求的各類大豆異黃酮產(chǎn)品。

大豆異黃酮的檢測(cè)、提取的研究是高異黃酮大豆開發(fā)高端產(chǎn)品應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前測(cè)定大豆異黃酮的方法主要有免疫檢測(cè)法，液-質(zhì)聯(lián)用法，氣-質(zhì)聯(lián)用法，高效液相色譜法，毛細(xì)管電泳法，紫外分光光度法。陳風(fēng)春等[14]建立了一種快速溶劑萃取-高效液相色譜檢測(cè)方法，該方法可以同時(shí)測(cè)定食品中的6種大豆異黃酮組分。李怡然等[15]優(yōu)化了高效液相檢測(cè)程序，并測(cè)定了大豆異黃酮4種組分的含量。endprint

目前，常用的大豆異黃酮的提取方法主要有超聲波萃取法、超臨界流體萃取法、微波萃取法、溶劑萃取法、大孔吸附樹脂層析柱法、離心法及離子交換法等。高榮海等[16]對(duì)超聲波輔助提取法和溶劑提取法進(jìn)行了比較研究，結(jié)果表明，超聲波輔助提取法是理想的提取大豆異黃酮較為方法，同時(shí)有提取時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。史宣明[17]用水醇溶液對(duì)大豆異黃酮進(jìn)行萃取，并選用樹脂吸附與物理化學(xué)相結(jié)合的方法對(duì)大豆異黃酮進(jìn)行提純，最終得到了含量為40%的大豆異黃酮產(chǎn)品。為了滿足市場(chǎng)需求，同時(shí)也研究了生產(chǎn)大豆異黃酮含量為20%～80%的產(chǎn)品。北京化工大學(xué)等利用多種技術(shù)結(jié)合，最終獲得了大豆異黃酮含量為90%的產(chǎn)品。

6 參考文獻(xiàn)

[1] 顧和平，陳新，陳華濤，等.大豆異黃酮藥理效應(yīng)研究進(jìn)展[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（9）：19-22.

[2] MILNER J A，ROMAGNOLO D F.Bioactive compounds and cancer[M].New York Dordrecht Heidelberg London：Springer，2010：633-670.

[3] 任國(guó)峰，楊俊峰，王萌，等.大豆異黃酮攝入對(duì)乳腺癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)影響的薈萃分析[J].大豆科學(xué)，2012，12（5）：817-821.

[4] 梅忠，孫健，孫愷，等.大豆異黃酮的保健功效、生物合成及種質(zhì)發(fā)掘與遺傳育種[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，2014，28（7）：1208-1213.

[5] 舒芙蓉，秦玉，曾媛，等.大豆甙元對(duì)超重并肥胖人群的干預(yù)效應(yīng)[J].重慶醫(yī)學(xué)，2014，43（17）：2116-2118.

[6] 傅旭軍，朱申龍，朱丹華，等.大豆異黃酮含量相關(guān)SSR分子標(biāo)記的研究[J].分子植物育種，2016，14（1）：125-134.

[7] 張古文，劉娜，馮志娟，等.大豆異黃酮還原酶基因的鑒定及生物信息學(xué)分析[J].大豆科學(xué)，2016，35（6）：912-917.

[8] 張玉芹，陸翔，李擎天，等.大豆品質(zhì)調(diào)控基因克隆和功能研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，49（22）：4299-4309.

[9] 孫愷，孫健，舒小麗，等.高異黃酮大豆突變體的篩選及其特性初步研究[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，2016，30（11）：2088-2095.

[10] 孫君明，韓粉霞，閆淑榮，等.高異黃酮低豆腥味大豆新品種中黃68的選育[J].大豆科學(xué)，2015，34（5）：900-905.

[11] 寧海龍，李文濱，李文霞，等.高油高異黃酮含量大豆新品種東農(nóng)53號(hào)的選育[J].作物雜志，2010（4）：104.

[12] 朱洪德，謝甫緣，費(fèi)志宏，等.高油高異黃酮大豆墾鑒豆43配套栽培技術(shù)[J].中國(guó)種業(yè)，2006（6）：47.

[13] 朱洪德，謝甫綈，費(fèi)志宏，等.高油高異黃酮大豆新品種墾農(nóng)21的選育和配套栽培技術(shù)[J].種子，2006，25（5）：92-95.

[14] 陳風(fēng)春，劉忠文，張亦紅，等.快速溶劑萃取-液相色譜法測(cè)定食品中大豆異黃酮的含量[J].營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2010，32（4）：393-396.

[15] 李怡然，趙麗芹，李愛(ài)科，等.豆?jié){中水溶性大豆異黃酮檢測(cè)方法的建立[J].大豆科學(xué)，2014，33（3）：429-433.

[16] 高榮海，趙秀紅，鄭艷，等.大豆異黃酮提取工藝的比較研究[J].糧食加工，2008，33（4）：41-44.

[17] 史宣明.大豆異黃酮的生產(chǎn)實(shí)踐[J].中國(guó)油脂，2005，30（4）：40-41.endprint