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優(yōu)質(zhì)蛋白玉米的研究利用和發(fā)展前景

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來(lái)源：作者：發(fā)布時(shí)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(zhǎng)期以來(lái)，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(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們對(duì)副食需求的不斷增加，人們對(duì)優(yōu)質(zhì)玉米的認(rèn)識(shí)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(wèn)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(jìn)。近年來(lái)，隨著普通玉米生產(chǎn)的相對(duì)飽和，優(yōu)質(zhì)玉米在其食用價(jià)值和飼用價(jià)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(lái)新的革命，同時(shí)也將引起全社會(huì)的廣泛關(guān)注。

　　1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

　　1.1國(guó)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(xué)價(jià)值利用不高。但是對(duì)如何通過(guò)遺傳育種途徑對(duì)玉米蛋白質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行改良，長(zhǎng)期以來(lái)一直沒(méi)有找到有效的手段。直到l994年，Mertz等人通過(guò)大量的生化研究，首次發(fā)現(xiàn)隱性突變基因一一Opaque-2(簡(jiǎn)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(biāo)的玉米育種取得了顯著進(jìn)展。在60－70年代，美國(guó)幾乎所有的種子公司都開(kāi)展了高賴氨酸玉米育種。1969年推出了第一個(gè)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(guó)苗木網(wǎng),m.cqhuayin.com

　　1974年種植面積己達(dá)1.3余萬(wàn)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(duì)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(wèn)題，進(jìn)一步推廣受到了限制。多數(shù)種子公司和研究機(jī)構(gòu)也因此中斷了這個(gè)項(xiàng)目。后來(lái)在聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)總署的資助下，墨西哥國(guó)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(guó)家開(kāi)始了實(shí)驗(yàn)推廣。

　　蘇聯(lián)于1976年在克拉斯諾達(dá)爾州推廣高賴氨酸玉米，其中“303φH’，單交種，不但營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(dá)6－8t。此外羅馬尼亞、巴西、意大利等國(guó)也從60年代中期開(kāi)始引進(jìn)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(guó)和拉丁美洲等12個(gè)國(guó)家聯(lián)合制定了拉丁美洲玉米改良計(jì)劃(LAMP)，1995年美國(guó)在LAMP基礎(chǔ)上又實(shí)施了美國(guó)玉米種質(zhì)的擴(kuò)增計(jì)劃(GEM)，先后投入數(shù)千萬(wàn)美元，其目標(biāo)之一就是發(fā)展優(yōu)質(zhì)蛋白玉米。

　　1.2國(guó)內(nèi)研究狀況

　　我國(guó)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(guó)。在李競(jìng)雄先生的倡導(dǎo)和支持下，開(kāi)展了我國(guó)的優(yōu)質(zhì)蛋白玉米研究工作。目前全國(guó)己有幾十個(gè)單位相繼開(kāi)展了這項(xiàng)工作，與此同時(shí)，中國(guó)農(nóng)科院、中國(guó)農(nóng)大。中國(guó)科學(xué)院等院校和科研單位還對(duì)高賴氨酸玉米開(kāi)展了專題研究。中國(guó)農(nóng)科院、中國(guó)農(nóng)大和中國(guó)科學(xué)院遺傳研究所等單位起步最早。經(jīng)過(guò)我國(guó)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(hào)、高玉l號(hào)、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(dāng)于普妊玉米對(duì)照種。苗木網(wǎng),999miaomu.com

　　現(xiàn)在推出的一些新品種已經(jīng)超過(guò)對(duì)照種，尤其是己經(jīng)改墓了軟質(zhì)胚乳的缺點(diǎn)，胚乳質(zhì)地達(dá)到了普通玉米水平，實(shí)現(xiàn)半花質(zhì)或硬質(zhì)，克服了與軟質(zhì)胚乳相關(guān)的粒腐病等缺點(diǎn)。在抗病性抗逆性，適應(yīng)性等方面都達(dá)到了較高水準(zhǔn)。我國(guó)的優(yōu)質(zhì)蛋白」米育種已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)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(jià)值

　　高賴氨酸玉米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高。由于導(dǎo)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(dá)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(yàn)表明，高賴氨酸玉米具有改善人體營(yíng)養(yǎng)的作用，特別是學(xué)齡兒童，經(jīng)常食用高束氨酸食品，既可增強(qiáng)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(jìn)行目物試驗(yàn)，結(jié)果表明，高賴氨酸玉米的消化率、生物價(jià)、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(jià)(即被吸收的蛋白質(zhì)能構(gòu)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(xiàng)指標(biāo)表明高賴氨酸玉米的嘻養(yǎng)價(jià)值比普通玉米高的多。苗木網(wǎng),m.cqhuayin.com

　　有人曾對(duì)嚴(yán)重營(yíng)養(yǎng)不良的兒童用賴氨酸玉米與普通玉洲進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，對(duì)3－5歲的兒童作營(yíng)養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，在每公斤體重日消耗2gQ PM蛋白質(zhì)時(shí)，其生物學(xué)價(jià)值相當(dāng)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(shí)現(xiàn)氮習(xí)衡。由于QPM中含有大量的自由氨基酸，所以吃起來(lái)適口性也比普通玉米好得多。

　　2.2飼用價(jià)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(dòng)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(guó)、日本等用肉雞實(shí)驗(yàn)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(gè)履分點(diǎn)仍然取得與對(duì)照相同的飼養(yǎng)效果，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

　　美國(guó)一組實(shí)驗(yàn)表明，用一個(gè)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(lái)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(dāng)。苗木網(wǎng),999miaomu.com

　　北京農(nóng)業(yè)大學(xué)用體重18－19kg的北京黑豬實(shí)驗(yàn)，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(zhǎng)春農(nóng)業(yè)科學(xué)院用300頭豬實(shí)驗(yàn)，基礎(chǔ)日糧含優(yōu)質(zhì)蛋白玉米組的日增重、肉料比、體重三個(gè)指標(biāo)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(gè)百分點(diǎn)的情況下(常規(guī)組為14.57%)，可以獲得相似的結(jié)果。說(shuō)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(duì)照組為3：97，每頭豬可節(jié)省飼料27kg。

　　沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)，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(duì)照的常用飼料(15.69%)下降4.06個(gè)百分點(diǎn)的情況下，效果相同。喂養(yǎng)每頭標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(guò)深加工，粗糧細(xì)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(diǎn)，具有酥、脆、香、甜等特點(diǎn)，是兒童和老人很好的營(yíng)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(diǎn)，而且放置一段時(shí)間也不會(huì)像面粉蛋糕那樣變硬。優(yōu)質(zhì)蛋白玉米還可用來(lái)加工制作面包、掛面、點(diǎn)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(shí)，獲取更多的優(yōu)質(zhì)蛋白。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料結(jié)果表明，按照賴氨酸含量計(jì)算，每50kg優(yōu)質(zhì)蛋白玉米至少相當(dāng)于85kg普通玉米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。國(guó)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(yàn)表明，優(yōu)質(zhì)蛋白玉米不僅在食用價(jià)值、飼用價(jià)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(xué)技術(shù)的進(jìn)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(huì)有更加廣闊的市場(chǎng)。據(jù)推算，我國(guó)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(jì)效益20多億元。因此，在當(dāng)前普通玉米生產(chǎn)相對(duì)飽和的情況下，大力推廣和發(fā)展優(yōu)質(zhì)蛋白玉米將會(huì)帶來(lái)更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

（記者不詳）

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