芝麻種子發(fā)育過程中木酚素、粗糙度及粗蛋白質(zhì)的積累變化規(guī)律

芝麻種子發(fā)育過程中木酚素、粗糙度及粗蛋白質(zhì)的積累變化規(guī)律

芝麻是中國的重要油資源。種植面積在世界上的第四個(gè)，產(chǎn)量在第一位1.2c下。它叫“油皇”。它是一種含有3%的營養(yǎng)、健康和醫(yī)療食品。芝麻種子脂肪含量約55%,其中油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸高達(dá)85%,但卻能長時(shí)間存放而不發(fā)生酸敗,主要是因?yàn)橹ヂ橹泻幸活愄禺惖膬?nèi)源抗氧化物質(zhì)———木酚素［4］。木酚素不僅能防止油脂氧化酸敗,而且具有降血脂、降血壓、抗血栓、緩解動(dòng)脈粥樣硬化、增加肝臟解毒活性、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、抑制乳腺癌等作用［5－12］。芝麻木酚素作為天然抗氧化劑,既可以用作食品添加劑,又可以作為功能保健食品,還能用于開發(fā)新藥品,具有巨大的開發(fā)價(jià)值及廣闊的市場前景。芝麻木酚素分為脂溶性和水溶性兩大類。芝麻種子中主要為脂溶性芝麻素和芝麻林素(又稱芝麻酚林),二者在制油過程中形成芝麻酚、芝麻素酚、芝麻林素酚以及它們的異構(gòu)體、低聚物等。部分木酚素類也以配糖體形式存在,如芝麻素酚單糖苷、芝麻素酚二糖苷、芝麻素酚三糖苷、芝麻酚林二糖苷、松脂醇糖苷,它們均為水溶性［13－14］。芝麻種子中木酚素總含量不足1%,芝麻素和芝麻林素含量分別為0.1%~0.7%和0.1%~0.3%,不同品系間存在較大的變異［15－17］。為了加強(qiáng)木酚素的開發(fā)利用,日本、韓國已將木酚素含量定為重要的芝麻育種目標(biāo),開始選育高木酚素含量的品系［18］。目前,國內(nèi)外對木酚素的研究主要集中在檢測方法、加工轉(zhuǎn)化、抗氧化和生理功能方面,關(guān)于芝麻種子發(fā)育過程中木酚素的積累變化研究鮮有報(bào)道。為此,本研究以2個(gè)高木酚素芝麻品系為試驗(yàn)材料,采用高效液相色譜法(HPLC)測定了其7個(gè)發(fā)育時(shí)期種子的芝麻素和芝麻林素含量,對其在種子發(fā)育過程中的積累變化進(jìn)行了初步研究,與此同時(shí),為明確種子中微量組分木酚素與基本組分粗脂肪、粗蛋白質(zhì)在種子發(fā)育過程中積累變化規(guī)律的關(guān)聯(lián)性,還測定并分析了粗脂肪、粗蛋白質(zhì)的積累變化情況,為芝麻的綜合開發(fā)利用提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1試驗(yàn)材料選擇以河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心篩選的2個(gè)高木酚素芝麻品系SJ856、SJ857為試驗(yàn)材料,于2012年5月種植于芝麻研究中心平輿試驗(yàn)基地,行長5m,行距40cm,株距17cm,每個(gè)材料種植20行,管理同一般大田。1.2果汁取樣方法在盛花期,一次性標(biāo)記足夠數(shù)量的始開花朵;開花授粉后第10天開始對蒴果取樣,以后每5d取1次樣,直至蒴果成熟開裂,共取樣7次。每次將采集的蒴果置于自封袋中,統(tǒng)一保存于-20℃冰箱中,備用。1.3工藝流程2.41.3.1含水量剝?nèi)〔煌l(fā)育時(shí)期芝麻蒴果的種子,置于冷凍干燥機(jī)中干燥至恒重,根據(jù)前后質(zhì)量差計(jì)算種子含水量。1.3.2千粒質(zhì)量隨機(jī)選取1000粒干燥種子置于分析天平稱重,重復(fù)3次,計(jì)算干基千粒質(zhì)量。1.3.3粗脂肪、粗蛋白質(zhì)含量分別參照GB/T5512-2008、GB/T14489.2-2008的方法進(jìn)行。1.3.4芝麻素、芝麻林素積累量參照NY/T1595-2008的方法進(jìn)行,具體操作步驟如下:精確稱取冷凍干燥后的芝麻種子0.2000g,加入石英砂0.5000g,用研缽研磨至粉末狀,然后無損轉(zhuǎn)移至10mL容量瓶中,殘留粉末用提取液(80%乙醇)沖洗干凈,轉(zhuǎn)移至容量瓶中,超聲波處理15min,定容至10mL。用2個(gè)0.45μm濾膜過濾后,用高效液相色譜儀進(jìn)行檢測,進(jìn)樣10μL。高效液相色譜條件為:Kromasil色譜柱(C18,150mm×4.6mm,5μm),柱溫30℃,檢測波長287nm,流動(dòng)相為甲醇(V)∶水(V)=70∶30,總流速0.8mL/min。2結(jié)果與分析2.1雙向電鏡sj657種子干基千粒質(zhì)量三或由圖1-A可以看出,隨著芝麻種子逐漸發(fā)育,2個(gè)芝麻品系干基千粒質(zhì)量先近似直線上升后下降。授粉后10d時(shí)干基千粒質(zhì)量平均為0.39g,僅為最大值(2.99g)的13.04%,之后近似直線上升,35d時(shí)達(dá)到最大值,40d時(shí)下降為最大值的83.28%。SJ856種子干基千粒質(zhì)量隨授粉天數(shù)增加而穩(wěn)定增加,SJ857則有一定的波動(dòng),說明SJ857干物質(zhì)積累過程受環(huán)境因素(溫度、光照、水分等)影響較大。由圖1-B可以看出,隨著芝麻種子逐漸發(fā)育,2個(gè)芝麻品系種子含水量逐漸下降。授粉后10d時(shí),芝麻種子含水量平均為86.46%,之后近似直線下降,25~30d時(shí)趨于平穩(wěn),35d后又迅速下降;不同時(shí)期SJ857種子含水量均高于SJ856,但變化趨勢基本一致。2.2麻黃黨組織中粗蛋白質(zhì)積累量d由圖2-A可以看出,隨著芝麻種子逐漸發(fā)育,2個(gè)芝麻品系粗脂肪積累量先近似直線上升后下降。授粉后10d時(shí),粗脂肪積累量平均為0.0952mg/粒,僅為最大積累量(1.6335mg/粒)的5.57%;20d時(shí)粗脂肪積累量(0.9058mg/粒)達(dá)到最大值的55.45%;25d時(shí)粗脂肪積累量(1.0931mg/粒)達(dá)到最大值的66.92%;35d時(shí)粗脂肪積累量達(dá)到最大值;然而,40d時(shí),粗脂肪積累量(1.3425mg/粒)則下降至最大值的82.19%。由圖2-B可以看出,隨著芝麻種子逐漸發(fā)育,2個(gè)芝麻品系粗蛋白質(zhì)積累量呈先近似直線上升后下降的趨勢。授粉后10d時(shí),粗蛋白質(zhì)積累量為0.0685mg/粒,僅為最大積累量(0.6900mg/粒)的9.93%;20d時(shí),粗蛋白質(zhì)積累量(0.3625mg/粒)達(dá)到最大積累量的52.54%;25d時(shí),粗蛋白質(zhì)積累量(0.4261mg/粒)達(dá)到最大積累量的61.75%;35d時(shí),粗蛋白質(zhì)積累量達(dá)到最大值;40d時(shí),粗蛋白質(zhì)積累量(0.5908mg/粒)則下降至最大值的85.62%。SJ857粗脂肪和粗蛋白質(zhì)積累量波動(dòng)幅度均大于SJ856,進(jìn)一步說明SJ857受環(huán)境因素影響較大。2.3天麻林素積累量有關(guān)d由圖3-A、B可以看出,芝麻素和芝麻林素積累量均隨著芝麻種子逐漸發(fā)育而增加,在授粉后35d時(shí)積累量分別達(dá)到最大值,均呈前期積累快、中后期積累慢的特點(diǎn),且芝麻林素的積累快于芝麻素。授粉后10d時(shí),種子中芝麻素積累量為0.4292μg/粒,為最大積累量(17.1034μg/粒)的2.51%;20d時(shí)芝麻素積累量(11.4477μg/粒)達(dá)到最大值的66.93%;25d時(shí)芝麻素積累量(13.6728μg/粒)達(dá)到最大值的79.94%;35d時(shí)芝麻素積累量達(dá)到最大值;40d時(shí),芝麻素積累量(9.7551μg/粒)則下降至最大值的57.04%。授粉后10d時(shí),芝麻林素積累量為0.5341μg/粒,為最大積累量(6.1341μg/粒)的8.71%;20d時(shí)芝麻林素積累量(4.9544μg/粒)達(dá)到最大值的80.77%;25d時(shí)芝麻林素積累量(5.1901μg/粒)達(dá)到最大值的84.61%;35d時(shí)芝麻林素積累量達(dá)到最大值;40d時(shí),芝麻林素積累量(4.0847μg/粒)則下降至最大值的66.59%。3結(jié)論和討論3.1天麻黨組織對種子干物質(zhì)積累的影響本研究結(jié)果顯示,芝麻授粉后隨著種子的逐步發(fā)育,種子含水量逐漸減少,干物質(zhì)不斷積累,授粉后35d時(shí)干物質(zhì)積累達(dá)到最大值,但40d時(shí)下降至最大積累量的83.42%。粗脂肪、粗蛋白質(zhì)的積累過程與干物質(zhì)積累過程一致。張秀榮等［19］研究表明,芝麻每蒴籽粒干質(zhì)量在授粉后36d達(dá)到最大值,粗脂肪、粗蛋白質(zhì)分別在33,36d積累量最高;李曉丹等［20］研究指出,芝麻種子總脂肪酸含量在授粉后36d達(dá)到峰值,而后下降約18%,這些與本研究結(jié)果在成分含量變化趨勢方面基本一致。芝麻授粉后35d時(shí)干物質(zhì)積累量達(dá)到頂峰,此時(shí)種子在生理上已經(jīng)完全成熟,35d后則進(jìn)入迅速脫水期,即完熟期,此時(shí),芝麻營養(yǎng)生殖器官(葉片、蒴果等)進(jìn)行光合作用的能力已經(jīng)降低,種子的呼吸作用消耗以及生殖器官至營養(yǎng)器官的能量倒流可能是種子干物質(zhì)積累量后期下降的主要原因,故適時(shí)收獲對最高產(chǎn)量的獲得非常重要。玉米、小麥等作物中已經(jīng)提出蠟熟期是收獲的最佳時(shí)期。由于芝麻是無限花序作物,同一植株上蒴果成熟期差異很大,很難界定最佳的收獲時(shí)期。生產(chǎn)上一般以下部3~5個(gè)節(jié)位蒴果開裂時(shí)作為成熟期,但此時(shí)中上部蒴果仍未達(dá)到生理成熟,因此,開花結(jié)蒴集中應(yīng)該作為芝麻產(chǎn)量育種的重要指標(biāo)。3.2天麻木酚素的積累與分配本研究發(fā)現(xiàn),芝麻授粉后隨著種子的逐漸發(fā)育,芝麻木酚素逐漸積累,芝麻素和芝麻林素均在授粉后35d時(shí)達(dá)到峰值;但二者合成積累時(shí)期及速率差異較大。授粉后10d時(shí),芝麻素積累量僅為最大值的2.51%,20d時(shí)則達(dá)到最大值的66.93%,25d時(shí)達(dá)到最大值的79.94%,35d時(shí)芝麻素積累量達(dá)到最大值,40d時(shí),下降至最大值的57.04%。授粉后10d時(shí),芝麻林素積累量為最大值的8.71%,20d時(shí)達(dá)到最大值的80.77%,25d時(shí)達(dá)到最大值的84.61%,35d時(shí)芝麻林素積累量達(dá)到最大值,40d時(shí)下降至最大值的66.59%。這與Ono等［21］和Ke等［22］在芝麻素及芝麻林素的相對含量上的研究結(jié)果相似,他們僅測定了相對含量,并未計(jì)算出絕對積累量。對芝麻品系資源木酚素組分含量的大量測定表明