南瓜种质资源遗传多样性与多糖多样性的研究

论文摘要

南瓜（Cucurbita）是十分重要的瓜类蔬菜作物，因其栽培简单，产量高，易于贮运，而且营养丰富，深受人们的喜爱。本研究以本实验室近年来收集的70份南瓜资源为研究对象，从形态性状与分子水平上分析了这些资源的遗传多样性，有利于对这些种质资源的收集、保存、鉴定、创新和有效利用。同时以功能型南瓜品种的选育为最终目的，首次对不同品种南瓜种质资源从提取、分离纯化、生物活性的研究等多方面展开对南瓜重要的生物活性物质——多糖的探讨性研究，以探明高活性南瓜多糖的资源条件，为保健品质育种材料的选择、选配以及功能性南瓜的选育提供一定的理论依据。实验内容主要如下：1．对70份南瓜种质45个植物学性状进行鉴定和分析，平均变异系数为32.16％，平均多样性信息指数为1.25。基于形态数据的聚类分析，70份南瓜种质被分为三大类群——中国南瓜、美洲南瓜、印度南瓜。主成分分析表明，前三个主成分的累计方差贡献率为67.31％，利用形态性状对南瓜分类时，首先应考虑的是种子、瓜梗和花的特征，其次是根据植株的生长习性分类，然后是根据瓜的形状进行分类。2．从100个引物中筛选出21个随机引物，对70份南瓜种质进行了RAPD分析，共扩增出168条带，其中156条表现多态性，占总数的92.9％。平均每个引物产生7.43条多态带。基于RAPD标记的聚类分析，将70份南瓜种质划分为了三大类。同时在三大类群内，又将种质进行了细分，第一类分为了三组，第二类分为了六组，第三类分为了五组，其结果与地域来源和形态特征有一定的相关性。主坐标分析与系统聚类分析结果基本一致。3．对植物学性状和RAPD两种标记间的相似系数矩阵的相关性进行Mantel检验，得出形态标记与分子标记的相关系数为0.6306；将植物学性状和RAPD标记的聚类结果，按CONSEN程序中进行作图，获得两种聚类结果的一致树图。表明形态标记与分子标记聚类结果存在着一定程度的一致性，也存在差异，应结合使用。4．研究了南瓜多糖的热水提取工艺和微波辅助提取工艺，对其工艺参数进行了优化，得出水提法提取南瓜多糖的过程中，料液比是影响多糖提取率的最关键因素，南瓜多糖提取的最佳工艺条件是以1:40的料液比，在70℃水浴条件下，提取3次，每次提4h。而在微波提取工艺中，影响多糖提取率各因素的主次关系为：微波强度＞微波时间＞料液比，微波提取法最适工艺条件为：微波强度60％，微波时间20min，料液比1:30。通过体外抗氧化实验证明，不同方法提取的南瓜多糖均具有一定的抗氧化活性，微波工艺对南瓜多糖的体外抗氧化活性在超氧阴离子自由基（O2-）清除能力上有微弱的下降趋势。微波工艺在南瓜多糖提取上的有一定的应用前景。5．研究了南瓜多糖体外清除自由基以及抗氧化的作用。结果表明南瓜多糖可以清除·OH、O2-，抑制·OH所致丙二醛的产生，减少·OH所致红细胞溶血，减轻·OH所致肝线粒体肿胀程度。6．本文首次对56个不同品种南瓜多糖的提取率、含量，多糖中中性糖、糖醛酸含量及其体外抗氧化活性进行了分析，不同南瓜品种的多糖的各个指标含量的变幅和变异系数较大，表明南瓜多糖特性和生物活性存在品种的多样性。主成分分析将56份南瓜种质按多糖含糖量和清除自由基能力的强弱分为了四组，第四组的三份种质46（02-4）、38（H34）、5（H13-3）多糖含量及多糖清除自由基的能力均较强，在保健品质育种上比较有应用价值。7．采用DEAE-52纤维素柱层析和Sephadex G-200凝胶柱层析相结合的方法对两个品种南瓜多糖进行分级，获得六个精制多糖组分ZPP1a，ZPP2，ZPP3和YPP1，YPP2，YPP3a。紫外光谱分析表明六个多糖不含有核酸和蛋白质等杂质，是均一多糖。对六个多糖的基本特性和理化性质进行了研究，并用红外光谱对其结构进行了初步表征。表明中国南瓜02-4和印度南瓜H34提取的多糖各级分在基本特性、生物活性及结构上存在着差异。综合评价各个指标表明中国南瓜02-4优于印度南瓜H34，因而具有更好的开发利用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 植物遗传多样性研究进展
• 1.1.1 遗传多样性的概念
• 1.1.2 遗传多样性的研究方法
• 1.1.3 遗传多样性研究的意义
• 1.2 植物多糖的研究进展
• 1.2.1 植物多糖的提取、分离和纯化
• 1.2.2 植物多糖的结构表征
• 1.2.3 植物多糖的生物活性
• 1.3 南瓜遗传多样性及多糖研究进展
• 1.3.1 南瓜研究概况
• 1.3.2 南瓜遗传多样性及种间亲缘关系的研究现状
• 1.3.3 南瓜多糖的研究现状
• 1.4 本研究的目的和内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 南瓜种质资源遗传多样性的鉴定与分类研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 植物学性状多样性鉴定与分类的研究
• 2.3.2 营养品质性状多样性的鉴定
• 2.3.3 种质遗传多样性的RAPD鉴定与分类研究
• 2.3.4 南瓜种间遗传多样性的比较
• 2.3.5 形态标记和分子标记之间的相关性比较
• 2.4 讨论与小结
• 第三章 南瓜水溶性多糖提取工艺的优化及抗氧化活性的研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 实验材料与仪器
• 3.2.2 南瓜多糖的测定方法
• 3.2.3 南瓜粉的制备
• 3.2.4 南瓜多糖提取流程
• 3.2.5 南瓜粗多糖纯化方法的选择
• 3.2.6 南瓜多糖体外抗氧化性研究
• 3.2.7 数据处理
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 热水提取与微波提取的单因素实验结果
• 3.3.2 热水提取正交试验结果与讨论
• 3.3.3 微波提取工艺的正交试验结果与讨论
• 3.3.4 两种提取方法的比较
• 3.3.5 不同方法提取的南瓜粗多糖体外抗氧化活性实验结果
• 3.3.6 脱蛋白方法的探讨
• 3.3.7 南瓜多糖体外抗氧化性的研究
• 3.4 讨论与小结
• 3.4.1 南瓜多糖的提取工艺
• 3.4.2 南瓜粗多糖脱蛋白工艺的探讨
• 3.4.3 南瓜多糖抗氧化性的测定
• 第四章 南瓜品种间多糖的多样性分析
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 材料
• 4.2.2 方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 不同品种南瓜多糖提取率的差异
• 4.3.2 不同品种南瓜多糖中性糖、糖醛酸含量的差异
• 4.3.3 不同品种南瓜多糖体外抗氧化能力的比较
• 4.3.4 不同品种南瓜多糖组成特征与体外抗氧化活性指标的主成分分析
• 4.4 小结
• 第五章 不同品种南瓜多糖分级、结构鉴定及抗氧化活性的研究
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 试验材料、仪器和试剂
• 5.2.2 方法
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 不同品种南瓜多糖的分离与纯化
• 5.3.2 不同品种南瓜多糖的组成分析
• 5.3.3 不同品种南瓜多糖的基本理化性质分析
• 5.3.4 不同品种南瓜多糖的光谱学特性
• 5.4 讨论与小结
• 第六章 综合讨论与结论
• 6.1 综合讨论
• 6.1.1 南瓜种质资源遗传多样性的鉴定与分类研究
• 6.1.2 南瓜多糖的提取、分离纯化与生物活性的研究
• 6.1.3 不同南瓜品种多糖性质的研究
• 6.2 主要结论
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表论文
• 致谢