優(yōu)質(zhì)蛋白玉米的研究利用和發(fā)展前景 |
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來源: 作者: 發(fā)布時間:2013-07-27 11:37 |
優(yōu)質(zhì)蛋白玉米又稱高賴氨酸玉米。是指賴氨酸含量較高即蛋白質(zhì)優(yōu)質(zhì)的玉米品種。長期以來,人們的注意力主要集中在玉米產(chǎn)量的提高上,從而忽視了其品質(zhì)。隨著科學技術的進步和國民經(jīng)濟的發(fā)展以及人們對副食需求的不斷增加,人們對優(yōu)質(zhì)玉米的認識有了更深的了解。發(fā)展玉米生產(chǎn)不單單是要解決溫飽問題,更重要的是逐步向飼用、深加工等高效玉米產(chǎn)業(yè)化方向邁進。近年來,隨著普通玉米生產(chǎn)的相對飽和,優(yōu)質(zhì)玉米在其食用價值和飼用價值等方面表現(xiàn)得尤為突出,它的發(fā)展將快速刺激今后玉米加工業(yè)。飼料工業(yè)及畜牧飼養(yǎng)水平和產(chǎn)量的提高,必將為今后玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來新的革命,同時也將引起全社會的廣泛關注。 1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.1國外研究狀況 早在1914年,Osborne等人就發(fā)現(xiàn)玉米種子蛋白質(zhì)的氨基酸組成不完全,缺少賴氨酸和色氨酸,因而生物學價值利用不高。但是對如何通過遺傳育種途徑對玉米蛋白質(zhì)質(zhì)量進行改良,長期以來一直沒有找到有效的手段。直到l994年,Mertz等人通過大量的生化研究,首次發(fā)現(xiàn)隱性突變基因一一Opaque-2(簡稱O2)純合體的胚乳中,賴氨酸含量比普通玉米提高70%,全子粒賴氨酸含量高出l倍,色氨酸含量高l倍以上。隨后Nelson等又發(fā)現(xiàn)了具有同等作用的fl2基因。自此以后,以蛋白質(zhì)品質(zhì)改良為目標的玉米育種取得了顯著進展。在60-70年代,美國幾乎所有的種子公司都開展了高賴氨酸玉米育種。1969年推出了第一個高賴氨酸玉米雜交種U-24,其賴氨酸含量比普通玉米高l倍,蛋白質(zhì)比普通玉米高50%。 999中國苗木網(wǎng),www.cqhuayin.com 1974年種植面積己達1.3余萬公頃,占全美玉米種植面積的5%以上。 早期的高賴氨酸玉米由于O2和fl2基因引起的軟質(zhì)胚乳缺陷,加之容易感粒腐病,產(chǎn)量相對偏低以及子粒水分含量偏高,易破碎,不透明,外觀品質(zhì)不佳等問題,進一步推廣受到了限制。多數(shù)種子公司和研究機構也因此中斷了這個項目。后來在聯(lián)合國開發(fā)總署的資助下,墨西哥國際小麥改良中心(CIMMYT)從1972年起改用O2遺傳修飾基因累積的遺傳方法,將O2的粉質(zhì)胚乳全部或部分地飾變成硬質(zhì)透明胚乳,并得到一批子粒表現(xiàn)型與普通玉米相近的高賴氨酸玉米高代群體,在墨西哥、危地馬拉等國家開始了實驗推廣。 蘇聯(lián)于1976年在克拉斯諾達爾州推廣高賴氨酸玉米,其中“303φH’,單交種,不但營養(yǎng)價值高,產(chǎn)量也高于普通玉米雜交種,在高水肥條件下每公頃產(chǎn)量可達6-8t。此外羅馬尼亞、巴西、意大利等國也從60年代中期開始引進高賴氨酸玉米品種資源,育成了一些高賴氨酸玉米雜交種。1987年美國和拉丁美洲等12個國家聯(lián)合制定了拉丁美洲玉米改良計劃(LAMP),1995年美國在LAMP基礎上又實施了美國玉米種質(zhì)的擴增計劃(GEM),先后投入數(shù)千萬美元,其目標之一就是發(fā)展優(yōu)質(zhì)蛋白玉米。 1.2國內(nèi)研究狀況 我國高賴氨酸玉米的選育和研究起步于70年代,1972年高賴氨酸玉米種質(zhì)資源引入我國。在李競雄先生的倡導和支持下,開展了我國的優(yōu)質(zhì)蛋白玉米研究工作。目前全國己有幾十個單位相繼開展了這項工作,與此同時,中國農(nóng)科院、中國農(nóng)大。中國科學院等院校和科研單位還對高賴氨酸玉米開展了專題研究。中國農(nóng)科院、中國農(nóng)大和中國科學院遺傳研究所等單位起步最早。經(jīng)過我國育種家多年的努力,優(yōu)質(zhì)蛋白玉米育種取得了重大突破。已先后育成了一批高賴氨酸玉米雜交種,如中單206、農(nóng)大102、中南l號、高玉l號、本高11、魯單203、中單9409等高賴氨酸玉米新品種。其產(chǎn)量略低于或相當于普妊玉米對照種。 苗木網(wǎng),999miaomu.com 現(xiàn)在推出的一些新品種已經(jīng)超過對照種,尤其是己經(jīng)改墓了軟質(zhì)胚乳的缺點,胚乳質(zhì)地達到了普通玉米水平,實現(xiàn)半花質(zhì)或硬質(zhì),克服了與軟質(zhì)胚乳相關的粒腐病等缺點。在抗病性抗逆性,適應性等方面都達到了較高水準。我國的優(yōu)質(zhì)蛋白」米育種已經(jīng)達到世界先進水平。 2優(yōu)質(zhì)蛋白玉米利用途徑和方法 2.1具有較高的食用價值 高賴氨酸玉米營養(yǎng)價值高。由于導入了O2基因,改變了子粒胚乳中各類蛋白質(zhì)的比例,醇溶性蛋白減少,非醇溶谷蛋白清蛋白和球蛋白的成分增加,其中僅谷蛋白中賴氨酸的含量京高達2.5%-5.0%。其子粒蛋白質(zhì)中賴氨酸和色氨酸的含董比普通玉米高70%以上。而普通玉米子粒蛋白質(zhì)主要是醇溶性蛋白,占總數(shù)的50%-60%。其中醇溶性蛋白中賴氨酸和色氨酸含量很低,分別是0.2%和0.1%。試驗表明,高賴氨酸玉米具有改善人體營養(yǎng)的作用,特別是學齡兒童,經(jīng)常食用高束氨酸食品,既可增強智力又可增加身高,在日本已取得突出反效。哥倫比亞熱帶農(nóng)業(yè)中心用高賴氨酸玉米與普通玉米進行目物試驗,結果表明,高賴氨酸玉米的消化率、生物價、凈蛋白不用率均比普通玉米高。消化率:高賴氨酸玉米為95%,而普妊玉米僅為66.0%-76.9%;生物價(即被吸收的蛋白質(zhì)能構反體蛋白的數(shù)量):高賴氨酸玉米為26.5%一80.0%,普通玉米僅為11.3%-16.1%。上述三項指標表明高賴氨酸玉米的嘻養(yǎng)價值比普通玉米高的多。 苗木網(wǎng),www.cqhuayin.com 有人曾對嚴重營養(yǎng)不良的兒童用賴氨酸玉米與普通玉洲進行對比實驗,結果表明,對3-5歲的兒童作營養(yǎng)實驗,在每公斤體重日消耗2gQ PM蛋白質(zhì)時,其生物學價值相當于食月同等數(shù)量脫脂奶的蛋白質(zhì)水平。成年人每天食用300gQPM京可以維持氮平衡,而食用普通玉米則需要600g才能實現(xiàn)氮習衡。由于QPM中含有大量的自由氨基酸,所以吃起來適口性也比普通玉米好得多。 2.2飼用價值高 玉米被稱為飼料之王,優(yōu)質(zhì)蛋白玉米可謂是王中之王。日于賴氨酸是人和單胃動物的必需氨基酸,不能在體內(nèi)合成,了必須直接從食物中攝取。普通玉米的賴氨酸含量很少,作飼米必須配合其它谷物或加入賴氨酸添加劑。而優(yōu)質(zhì)蛋白玉米不仁是能量飼料又是蛋白飼料,可以替代賴氨酸添加劑,魚粉和廈粕,降低飼料成本。美國、日本等用肉雞實驗表明,在飼料中淚加適量的優(yōu)質(zhì)蛋白玉米后,將口糧中的粗蛋白投入降低兩個履分點仍然取得與對照相同的飼養(yǎng)效果,經(jīng)濟效益顯著。 美國一組實驗表明,用一個日糧配方中蛋白質(zhì)含量為10%的優(yōu)質(zhì)蛋白玉米喂仔豬,與用普通玉米相比差異十分顯著。優(yōu)質(zhì)蛋白玉米組平均日增重為254g,而普通玉米組為21g,兩者相差12倍。從飼料效率來看,優(yōu)質(zhì)蛋白玉米每增加1kg體重僅耗料4.43kg,節(jié)省飼料47%,與普通玉米加大豆粉的飼喂效果相當。 苗木網(wǎng),999miaomu.com 北京農(nóng)業(yè)大學用體重18-19kg的北京黑豬實驗,喂農(nóng)大101優(yōu)質(zhì)蛋白玉米的日增重與普通玉米加5%豆餅的效果相同。長春農(nóng)業(yè)科學院用300頭豬實驗,基礎日糧含優(yōu)質(zhì)蛋白玉米組的日增重、肉料比、體重三個指標與豆餅組差異不顯著。含優(yōu)質(zhì)蛋白玉米的飼料組在蛋白質(zhì)水平比常規(guī)組少1.63個百分點的情況下(常規(guī)組為14.57%),可以獲得相似的結果。說明優(yōu)質(zhì)蛋白玉米可以節(jié)省蛋白質(zhì)。優(yōu)質(zhì)蛋白玉米組的肉料比為3:70,對照組為3:97,每頭豬可節(jié)省飼料27kg。 沈陽農(nóng)業(yè)大學試驗,在飼料中配用優(yōu)質(zhì)蛋白玉米,在蛋白質(zhì)水平(11.53%)比對照的常用飼料(15.69%)下降4.06個百分點的情況下,效果相同。喂養(yǎng)每頭標準豬(90kg)可少用豆餅42kg,每頭豬降低飼料成本10.92元。用優(yōu)質(zhì)蛋白玉米喂豬,如果以單位面積產(chǎn)肉量計算,每公頃優(yōu)質(zhì)蛋白玉米比普通玉米多產(chǎn)豬肉432kg。 2.3加工品質(zhì)優(yōu)良 優(yōu)質(zhì)蛋白玉米經(jīng)過深加工,粗糧細做,與小麥粉等混合,可以作為大眾化的日糧。用高賴氨酸玉米加工成的代乳粉和糕點,具有酥、脆、香、甜等特點,是兒童和老人很好的營養(yǎng)保健食品。用它加工成的蛋糕比面粉蛋糕具有體積大、松軟可口的優(yōu)點,而且放置一段時間也不會像面粉蛋糕那樣變硬。優(yōu)質(zhì)蛋白玉米還可用來加工制作面包、掛面、點心、餅干等。成本低,適口性好。 999苗木網(wǎng),999miaomu.com 3優(yōu)質(zhì)蛋白玉米的發(fā)展前景 種植優(yōu)質(zhì)蛋白玉米的目的是在于獲取一定玉米子粒產(chǎn)量的同時,獲取更多的優(yōu)質(zhì)蛋白。據(jù)統(tǒng)計資料結果表明,按照賴氨酸含量計算,每50kg優(yōu)質(zhì)蛋白玉米至少相當于85kg普通玉米的營養(yǎng)價值。國外研究表明:生產(chǎn)l00kg有效蛋白質(zhì),普通玉米需要種植2公頃,而優(yōu)質(zhì)蛋白玉米則只需種植1.2公頃即可,大大地提高了土地利用率。 大量試驗表明,優(yōu)質(zhì)蛋白玉米不僅在食用價值、飼用價值,而且在深加工等方面都有普通玉米不可比擬的優(yōu)越性,隨著利學技術的進步和人們生活水平的不斷提高,相信優(yōu)質(zhì)蛋白玉米的發(fā)展將會有更加廣闊的市場。據(jù)推算,我國若將普通玉米l0%的面積種植優(yōu)質(zhì)蛋白玉米作飼料用,可直接獲得經(jīng)濟效益20多億元。因此,在當前普通玉米生產(chǎn)相對飽和的情況下,大力推廣和發(fā)展優(yōu)質(zhì)蛋白玉米將會帶來更大的社會經(jīng)濟效益。 (記者 不詳) 999苗木網(wǎng),999miaomu.com
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