6个山黧豆品种的β-ODAP含量与蛋白酶抑制剂活性及其关系分析北大核心CSCD

山黧豆(Lathyrus spp.)种质资源评价与筛选长期聚焦于获得低β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸(β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionicacid,β-ODAP)含量或低蛋白酶抑制剂活性的品种。为了研究β-ODAP含量与蛋白酶抑制剂活性之间的潜在关系,该研究利用SDS-PAGE、酶活检测和相关性分析等方法对家山黧豆(L.sativus)、扁荚山黧豆(L.cicera)等6个山黧豆品种的蛋白酶抑制剂活性、β-ODAP含量及二者之间的关系进行了分析。结果表明:(1)不同山黧豆品种的醇溶蛋白和可溶蛋白电泳图谱呈现出显著的差异。(2)不同山黧豆种子的胰蛋白酶抑制剂活性介于100~190 TIU之间,胰凝乳蛋白酶抑制剂活性介于5~9 CIU之间。(3)β-ODAP含量与丝氨酸乙酰基转移酶活性的皮尔逊相关系数可达0.76,呈显著正相关关系。(4)山黧豆转录组数据(SRP145030)中的β-ODAP生物合成关键基因与Bowman-Birk蛋白酶抑制剂(Bowman-Birk inhibitor, BBi)基因表达水平呈显著负相关关系。该研究结果为进一步探讨分析山黧豆β-ODAP和BBi生物合成的调控与平衡,改善山黧豆的含硫氨基酸水平等奠定了基础。     

山黧豆毒素β-ODAP的生态学功能及应用

山黧豆是一种具有广谱抗逆性且营养丰富的豆科作物,但其含有β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙氨酸(β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid, β-ODAP)神经毒素,人畜长期大量食用会导致神经性中毒,因此限制了山黧豆种质资源的利用.本文综述了干旱胁迫下山黧豆毒素β-ODAP对植株渗透调节和生长调节的影响,以及β-ODAP的分析方法、毒理机理和实用价值方面的研究进展,并对低毒和无毒品种选育策略进行了总结.干旱胁迫下,山黧豆合成大量毒素β-ODAP,其含量随胁迫程度增强而逐渐升高.β-ODAP可为植株生长和种子发育提供氮源,并积极参与清除活性氧过程,作为小分子可溶性氨基酸参与渗透调节,作为锌离子转运体参与根瘤发育.而含硫氨基酸(甲硫氨酸和半胱氨酸)含量升高可使山黧豆毒性显著降低.近年来,在山黧豆种质资源收集、杂交育种,以及通过组织培养和基因操作等技术进行低毒或无毒山黧豆品种选育方面做了大量工作.β-ODAP可通过破坏细胞内Ca²⁺稳态和作为谷氨酸类似物引发兴奋性中毒,但在止血和抗肿瘤等方面有重要的药用价值.     

家山黧豆及其毒素ODAP的研究

家山黧豆作为人类的食物及动物的饲料,最早可追溯到新石器时代。长期以来,因其营养丰富,具有耐旱、耐寒等优良生产性状,广受世界各地的青睐。特别是在大旱年份,在其它粮食作物绝收的情况下,仍有较好的收成,因此,被视为干旱及半干旱地区首选的优良作物。但由于其含有毒素β-ODAP,使山黧豆的种植受到限制。近年来,由于人类对肉质品的量与质的多元化的需求,家山黧豆这一潜在的、丰产的、高营养的豆科作物,已引起各国学者的广泛关注。从家山黧豆在植物学、遗传学、分子生物学、生态学、营养学、山黧豆中毒、毒理学、毒素ODAP、ODAP的分析方法、ODAP的生物合成途径、养殖业等几个方面的研究进展作了简要综述。     

山黧豆160年研究历程及进展

在全球范围内曾多次发生因过量食用山黧豆导致神经中毒事件,使得国内外对于山黧豆的种植和利用存在一定的误解和偏见,山黧豆的优良农艺价值和潜在功能食品利用价值也受到一定限制。但山黧豆适应性强、分布范围广,是全球气候变化条件下农业可持续发展和地力维持的优选作物,在食品安全、生态文明建设和乡村振兴新形势下,进一步研究和挖掘利用这一古老的优良作物具有重要的战略意义。山黧豆相关研究报道可追溯到1861年,距今已有160年的历史。在同行学者的不懈努力下,山黧豆基础研究及种质资源利用等方面均取得了显著的阶段性成果。该文系统回顾了山黧豆研究160年以来的发展历程,依托历史文献进行了梳理和分析。首先,基于山黧豆神经活性物质β ODAP的分离和鉴定、神经山黧豆中毒机制的探索、β ODAP生物合成途径解析等重要研究节点将整个山黧豆研究进程划分为山黧豆中毒因素的探索、神经山黧豆中毒机理解析和神经山黧豆中毒及β ODAP生物学功能的再认识等三个阶段。其次,总结了山黧豆在毒理学研究、种质资源利用、品质改良基础研究等方面取得的重要进展。特别是以兰州大学为代表的中国学者在β ODAP的分析检测、生物合成途径、山黧豆生理生态学研究及种质资源利用等方面进行了深入探讨,确立了中国在国际山黧豆研究中的主流地位。最后,针对目前山黧豆分子生物学基础研究相对滞后、种质资源缺乏系统利用等问题进行了展望,提出了未来的重点发展方向,为山黧豆种质资源的进一步深入挖掘和应用提供参考。     

山黧豆及其神经毒素(ODAP)的研究进展

山黧豆具有耐寒、耐旱等优良生产性状，且营养丰富，在恶劣的天气条件下仍能维持较高的产量，因此它是半干旱地区的潜在粮食作物。但长期食用山黧豆会引起中毒，这是由于山黧豆中含有的神经毒素（ＯＤＡＰ）所致，因此筛选无毒品系具有重要意义。本文对山黧豆神经毒素（ＯＤＡＰ）的生物合成毒素异构化等方面作简要综述。     

山黧豆(Lathyrus sativus L.)苗菜用品种的筛选与评价

针对山黧豆苗菜用特性评价体系不完善和优良品种鉴别不明确的现状,收集我国不同地区的29份山黧豆品种资源作为供试材料,模拟中农绿谷芽苗菜研究院山黧豆苗的培育工艺与条件,根据山黧豆及山黧豆苗的8项性状指标,采用基本统计量分析、K-均值聚类分析和相关性分析对山黧豆苗菜用特性进行初步评价。结果表明,各性状中苗菜产出量的变异最大,变异系数为24.42%。29份山黧豆品种资源可划分为5个类群。其中一类具有小粒、高苗菜产出量、高可溶性蛋白含量、高VC含量的特征。苗长与苗菜产出量和种皮的光滑程度极显著正相关;苗菜产出量与品种种皮光滑程度极显著正相关,与百粒重显著负相关。本研究显示,鉴定与评价山黧豆品种苗菜用特性优劣时,应重点考虑苗菜产出量并兼顾营养品质和感官品质,优先筛选苗菜产出量≥1.01的品种作为芽用备选资源。初步筛选出甘肃张掖山黧豆、白香山黧豆、阿杂山黧豆-2共3份优异资源,供进一步研究。     

山黧豆AAE超家族基因的鉴定及LsAAE3的酶活检测

【目的】为研究山黧豆（Lathyrus sativus L.）草酰辅酶A合成酶在三七素（β-N-草酰-L-α,β-二氨基丙酸,β-N-oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid,β-ODAP）生物合成途径中的作用。【方法】研究利用AMP结合结构域隐马尔科夫模型在山黧豆基因组中鉴定了酰基激活酶超家族（acyl-activating enzyme superfamily,AAE）基因,在此基础上,克隆了山黧豆草酰辅酶A合成酶基因LsAAE3,采用多序列比对、原核表达及酶活检测等方法分析LsAAE3基因功能。【结果】结果表明：山黧豆中至少存在22条AAE家族基因;系统发育分析表明,LsAAE3与拟南芥AtAAE3等聚为一支,隶属于酰基辅酶A合成酶家族。基因克隆及序列分析表明,LsAAE3基因cDNA全长为1 566 bp;LsAAE3和AtAAE3的保守结构域类似,均含有AMP结合位点、CoA结合位点、AAE保守结构域。SDS-PAGE检测表明,所获融合蛋白条带单一,大小在56 KD左右;利用His标签抗体进行Western blot分析发现,诱导后和纯化的融合蛋白均能检测到特征条带,说明所获融合蛋白为LsAAE3。体外酶活检测表明,LsAAE3具有草酰辅酶A合成酶活性,其活性发挥依赖于ATP、镁离子。【结论】研究在全基因组水平鉴定了山黧豆AAE超家族基因,并验证了LsAAE3具有草酰辅酶A合成酶活性,为进一步分析山黧豆LsAAE3在β-ODAP生物合成过程中的功能奠定基础。     

安徽山黧豆的核型

山黧豆属(又名香豌豆属)(Lathyrus Linn.)全世界共约140种,已做过染色体计数者72种。我国约16种,大部分产西南、西北和东北各省区。近年来皖南农学院朱玉简等同志在安徽宣城发现一新种,命名为安徽山黧豆(Lathyrus anhuiensis Y.J.Zhu et R.X.Meng)。鉴于该新种分布区非常局限,个体数也不多,为了及时掌握其细胞学情况,特通过该院叶如欣同志取得部分种子进行了染色体的计数和核型的描述。     

山黧豆抗逆性研究进展

山黧豆是一种栽培历史悠久、种植广泛的豆科作物,具有很高的蛋白质含量和极强的耐旱能力,因而成为一些干旱、贫困和人口众多地区的主要饲料和粮食作物,且被考虑作为可持续发展农业的模式作物。随着人类对粮食、蛋白质和新型食物资源需求的日益增长,山黧豆的研究引起了世界各国学者的重视。该文对国内外近年来有关山黧豆在干旱、盐、重金属及生物胁迫下抗逆性方面的研究进展作了概述,同时简要介绍了山黧豆与干旱相适应的形态特征,并对亟需重点研究的几个方向作了展望。     

水分胁迫对山黧豆萌发过程中β—ODAP和氨基酸的影响

山黧豆（Lathyrus sativus)种子在萌发过程中,根芽中β-N-草酰基-L-2,3-二氨基丙酸（β-ODAP）6d前逐渐增加,尔后不断下降;在水分胁迫条件下,β-ODAP和游离氨基酸含量随水分胁迫的增加而上升,子叶中β-ODAP在3d前高于根芽,然后下降并低于根芽,子叶中β-ODAP含量随着胁迫的增加而降低。