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研究表明,脂肪氧化酶-1与稻谷陈化和种子寿命的关系密切。为了进一步探明脂肪氧化酶同工酶对水稻种胚脂质过氧化反应的影响,本论文从LOX-1影响种子寿命的脂质代谢的生化机理入手,研究水稻种胚的脂质代谢对水稻种子衰老和稻谷储藏特性的影响,其主要结果如下:
1.以LOX-1和LOX-2缺失品种皖鉴2090,LOX-3缺失品种冲腿和常规品种汕优63为材料,研究不同脂肪氧化酶同工酶缺失对种子老化期间的脂质代谢影响。研究结果表明:LOX-1,LOX-2缺失种子,其脂肪的多聚不饱和脂肪酸降低速率,慢于LOX-3缺失种子与正常种子。老化导致种子体内丙二醛含量逐步增加,LOX-1,LOX-2缺失种子具有较低的丙二醛含量。LOX-1,LOX-2在影响种子脂质代谢和种子寿命中的作用大于LOX-3。
2.应用离子注入LOX-1和LOX-2缺失品种皖鉴2090,获得了127份田间性状基本一致的株系。脂肪氧化酶活性检测检测表明,这127份材料是不同的水稻LOX-1和LOX-2缺失近等基因系。其中LOX-1,LOX-2缺失品种57份;LOX—1缺失品种31份,LOX-2缺失品种26份,LOX-1,LOX-2不缺失品种13份。人工老化和自然老化的储藏实验表明,LOX-1,LOX-2缺失种子发芽率高于LOX-1缺失种子高于LOX-2缺失种子高于LOX-1,LOX-2不缺失种子。LOX-1在决定种子寿命方面具有更重要的作用。
3.卵磷脂是细胞膜脂的主要成分,其脂肪酸主要是多聚不饱和脂肪酸。脂肪氧化酶与多聚不饱和脂肪酸反应,产生的脂质氢过氧化物在234nm处有特定吸收峰。利用以上原理,我们将稻胚LOX-1与大豆卵磷脂混合一段时间后,提取脂肪混合物,并利用高效液相检测该混合物在234nm处的光吸收情况。结果显示,该混合物在234nm处有显著的吸收峰,并且该吸收峰的出峰时间与脂质氢过氧化物标样的出峰时间一致。稻胚LOX-1可以氧化膜脂,启动膜脂过氧化反应。利用稻胚脂肪氧化酶偶联氧化色素产生显色反应的原理,结合分光光度法,建立了稻胚LOX—1酶促膜脂过氧化的比色方法。对影响反应的因素如酶含量、底物浓度和最适最适pH的研究表明,一定范围内,酶含量和底物浓度的增加促进膜脂过氧化反应的进行;超过一定浓度,膜脂过氧化反应受到抑制。膜脂过氧化反应的最适pH值为9。脂质过氧化包括膜脂过氧化和游离多聚不饱和脂肪酸的脂质过氧化。分别以卵磷脂和亚油酸为底物,研究稻胚LOX-1,LOX-2的催化特性,结果表明,稻胚LOX-1对膜脂中的多聚不饱和脂肪酸具有底物特异性;而LOX-2主要作用于游离的多聚不饱和脂肪酸。
4.利用老化试验,研究LOX-1近等基因系水稻种子储藏期间的脂质代谢,结果表明,经过20个月的室温储藏:稻谷脂肪含量降低:游离脂肪酸迅速积累;不饱和脂肪酸含量显著降低,而饱和脂肪酸含量明显增加;脂质过氧化产物CDHP和MDA逐步增加。与LOX-1不缺失种子相比,LOX-1缺失种子的游离脂肪酸含量和增长速率以及多聚不饱和脂肪酸含量的降低速率和脂质过氧化产物CDHP和MDA的积累速率均显著降低。LOX-1通过膜脂过氧化,启动脂肪代谢,控制游离多聚不饱和酸的释放和其它脂肪氧化酶同工酶的底物浓度,控制稻谷的脂质过氧化反应,影响稻谷储藏特性。LOX-1缺失显著降低水稻种子的脂肪降解和游离脂肪酸释放,减轻脂质过氧化程度,提高储藏稻谷的品质,延长种子寿命。