1、附件： 山 东 农 业 大 学大 学 生 研 究 训 练 （ SRT） 计 划项 目 申 请 书项目名称：利用不同遗传群体进行淀粉糊化特性表型分析申 请 人： 燕慧芳 学号： 20102782 Email： 所在学院： 农学院 专业年级： 10 级 种子科学与工程 专业 2 班联系电话： 18854889620 指导教师: 陈建省 职称 讲师 申报日期： 2011 年 9 月 22 日山东农业大学大学生研究训练（SRT ）计划项目管理委员会项目类别 项目批准号c填 表 说 明一、 填写立项申请书前，请先咨询指导教师或有关专业教师。申请书的各项内容要求实事求是，逐条认真填写。表达明确、严谨，一
2、律要求用打印稿件。二 、申请书为 16K 本，于左侧装订成册。一式三份（至少一份原件） ，由指导教师签署意见并经评审小组评审，学院审核后，报送SRT 计划项目管理委员会。三 、 “项目类别”指 A、B、C、D：A学术论文、社会调查类；B全国、省级竞赛（决赛）类；C实验设计和科技制作、科研类；D其他类。 “项目批准号”不填，由学校统一编号。四、 “所在单位意见”一栏中，应注明研究人员、时间、条件、政策等方面的保证措施和意见。五、如表格不够，可以加附页。一、简表项目名称 利用不同遗传群体进行淀粉糊化特性表型分析项目类别 A、学术论文、社会调查类； B、全国、省级竞赛（决赛）类；C、科学实验和科技制
3、作、科研类； D、其他类。项目简况申请经费 900 元 起止年月 2011.11-2013.6姓 名 燕慧芳 学号 20102782 性别 女 出生年月 1991.05专业、年级、班级 种子科学与工程 2 班 学 院 农学院前一学期平均学分绩点 3.68 兴趣爱好 看书，听音乐，散步项目申请人 前一学期综合测评名次 4 电 话 18854889620姓 名 陈建省 职 称 讲师 研究方向 小麦品质育种时 间 授课名称 授课对象 学 时 授课单位1997-1998 植生实验 本科 100 基础部1998-2000 品质育种 本科 80 农学院2000-2004 粮食安全 本科 36 农学院200
4、7- 粮食安全 本科 36 农学院主要教学工作简历科技英语 本科 14 农学院时 间 项目名称 获奖情况2005 科、产、贸结合实现优质小麦 产业化 山东省教育厅优秀科 研成果奖一等奖2005 高白度优质小麦新品种山农优麦 3号的选育与应用 山东省科学技术奖发 明三等奖2005 小麦新品种与生产技术组装及推广 山东省农牧渔业丰收 奖指导教师主要科学研究工作简历姓 名 学 号 性别 出生年月 专业年级 所在学院 学习状况 项目中的 分工 签 字项目组主要成员不含申请者燕慧芳 20102782 女 1991.05 种子 10 级 农学 院 良好 材料准备试剂配置 燕慧芳刘凯 20102827 男
5、1989.10 种子 10 级 农学 院 良好 淀粉糊化特性测定 刘凯孙世磊 20102813 男 1990.07 种子 10 级 农学 院 良好 材料基础指标测定 孙世磊二、立项依据（项目的意义、现状分析）项目的意义（为什么选这个题目，淀粉的重要性，糊化特性的重要性，扣主题。小麦是世界的三大粮食作物之一，约一半的世界人口以小麦为主食，也是我国主要的粮食作物之一。小麦胚乳中按重量计有 7 5是淀粉，是小麦面粉中最主要的成分，其含量、组分、理化特性用是决定小麦加工品质的关键因素之一。近年来发现，小麦淀粉成分对小麦粉食品，特别是对面条等东方食品的品质影响极大。淀粉糊化是淀粉的重要性质之一，各类面制
6、食品在加工过程中通常都会发生淀粉糊化现象（生 淀 粉 在 水 中 加 热 至 胶 束 结 构 全 部 崩 溃 ， 淀 粉 分 子 形 成 单 分子 ， 并 为 水 所 包 围 而 成 为 溶 液 状 态 。 由 于 淀 粉 分 子 是 链 状 甚 至 分 支 状 ， 彼 此 牵扯 ， 结 果 形 成 具 有 粘 性 的 糊 状 溶 液 ， 这 种 现 象 称 为 糊 化 。 ） ，因此淀粉糊化是影响各类面制食品品质的重要因素之一。利用多个遗传群体研究小麦胚乳淀粉含量、淀粉组成及糊化特性，并分析各性状在该群体的遗传分离情况，探讨淀粉糊化特性的遗传规律，为淀粉品质的分子标记提供表型性状数据。对指导
7、小麦淀粉品质改良有重要意义。现状分析一、影响淀粉糊化特性的因素淀粉糊化特性主要由淀粉粒大小和比例、直链淀粉含量、直链淀粉与支链淀粉的比例等本身特性决定 1，也受到混合物中影响水分活性的其他组分如糖分 2-3、蛋白质 3、盐 45、表面活性剂、乳化剂的影响。一方面淀粉可以通过自身组成的变化影响面团特性和加工品质 9 ，另一方面淀粉含量和质量的不同也必然会对其他成分如蛋白质产生重要的影响，从而间接影响面团特性和食品品质。9 Lee M R，Swanson B G. Inluence of analysis content on properities Of wheat starch and bre
8、admaking quality of starch and gluten blend J Cereal Cheam 200l ,78(6)： 701706二、有关淀粉糊化特性与其他品质性状的相关性研究本身特性（淀粉粒大小，分布，淀粉类型支链、直链， 蛋白质如何影响淀粉糊化特性。有关淀粉糊化特性与其他品质性状的相关性研究往往是通过其他品质性状对淀粉糊化的特征参数（糊化温度、峰值常数、热糊粘度、中止淀粉等）的影响来研究的。（1） 淀粉的糊化与淀粉粒级分布有一定的相关性。有研究表明，A-型淀粉粒的糊化温度较低, 而峰值黏度、低谷黏度、最终黏度、崩解值和回生值较高，而 B-型淀粉重量占总淀粉质量比例
9、在 0-30%时, 重组淀粉糊化值在不同 A-、B-型淀粉粒重量配比间有显著差异,此时,淀粉粒级是影响淀粉糊化特性的重要因素；而 B-型淀粉重量比超过 30%后,重组淀粉的峰值黏度和糊化温度不再发生显著改变,最终黏度变化的幅度也开始变小,表明此时淀粉粒级对淀粉糊化特性的影响不大。因此,淀粉粒粒级分布特征是影响小麦籽粒淀粉品质性状的重要因素，应予以关注 11 。11.田益华,张传辉,蔡剑等.小麦籽粒 A-型和 B-型淀粉粒的理化特性J.作物学报,2009,35(9):1755 1758.（2） 淀粉的糊化与蛋白质的含量有一定的相关性。乔玉强等 12研究表明峰值黏度与保持黏度、稀懈值、最终黏度及回
10、升值间均达 1 %水平显著正相关；糊化温度与峰值时间达 1 %水平显著正相关 ,与稀懈值间达 5 %水平显著负相关;保持黏度与峰值黏度、最终黏度、回升值、峰值时间间达 1 %水平显著正相关;最终粘度与回升值、峰值时间间分别达 1 %、5 %显著正相关 ,糊化温度膨胀势、蛋白质含量间均达 1 %显著正相关 ,相关系数分别为 0132、 0172 及 0131,与硬度间达 1 %水平负相关,相关系数为 - 0177;稀懈值与膨胀势、蛋白质含量间达 1%或 5%水平负相关 ,相关系数分别为-0123 及-0125;峰值时间与膨胀势间达到 1%水平显著正相关 ,相关系数为 0155,与碱性水保持力（A
11、WRC） 、 硬度间分别达 1%水平显著负相关 ,相关系数为 - 0147 及 - 0131;峰值粘度、 保持粘度、最终粘度、回升值与蛋白质含量、湿面筋含量及 Zeleny 沉降值两两间均达 1 %水平显著负相关 ,说明蛋白质品质对小麦淀粉糊化特性有负影响 ,在小麦品质改良过程中应考虑两者协调发展 10 。10 张晓科，夏先春，王忠伟 ，映 秀， 张平治，何心尧，杨 燕等. 小麦品质性状分子标记多重 PCR 体系的建立J.作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2007，33(10)：1703171.前人研究还表明，蛋白质/面筋通过影响热量传递和竞争可利用水分显著影响淀粉糊化特
12、性 3-8 。目前，有关面筋蛋白对糊化体系热能特性的影响因为测试技术和试验材料等原因报道不一致。Champenois 等 9利用热量仪研究发现面筋蛋白降低剪切模量 (G) 、损耗模量(G )和淀粉凝胶的弹性；但Lindah等 10认为面筋对不同类型的淀粉热学特性的影响不一样: 面筋蛋白会增加小麦和黑麦淀粉的剪切模量、降低玉米淀粉的剪切模量，而对大麦、黑小麦和马铃薯淀粉的粘弹性没有影响；Eliasson等 4用示差扫描量热法（ DSC）研究发现，随着面筋蛋白/淀粉比例的增加，淀粉糊化焓变（ H）降低而糊化峰值温度升高， Monhamed等 7利用DSC和热量分解重量计（TGA）研究也有一致的报道
13、。Chen等 11研究认为面筋蛋白的添加会增加小麦面粉的淀粉糊化温度和糊化时间，而Ottenhof等 12通过研究认为面筋蛋白不会对淀粉的糊化的动力学、支链淀粉回生的程度和多态性发生影响。（3）淀粉的糊化与淀粉类型有一定的相关性。小麦籽粒淀粉品质性状间相关较为复杂。淀粉各类型在面粉中的含量是影响面粉品质的重要因素，如淀粉中直链淀粉含量是影响面条品质的重要因素。直链淀粉含量低时，面条的软度、粘性、光滑性、口感和综合评分等品质参数有较好表现。直链淀粉含量与RVA参数间除与糊化温度无显著相关外，与其他参数问均达显著或极显著水平，但与膨胀势无显著相关性；RVA参数间相关显著，且与膨胀势呈显著正相关，糊
14、化温度则与其他品质性状间均相关不显著。峰值粘度的环境变异较大，但与温度无关 6。温度升高，淀粉含量降低，非脂类结合直链淀粉含量升高，但脂类结合直链的变化与温度无关，不同年度间淀粉凝胶温度均升高，但凝胶焓年份间保持稳定 7。6 刘 丽,周 阳,何中虎,等.等位变异对小麦加工品质的影响J.作物学报,2004,30（10）:959-9687 赵 莉、汪建来、赵 竹，等.我国冬小麦品种（系）主要品质性状的表现及其相关性J.麦类作物学报,2006，26（3）:87-91三、有关淀粉糊化特性的遗传研究遗传效应，变异、基因定位等对淀粉主要特性进行 QTL 互作分析，共检测到 30 对 QTL 加性 X 加性
15、互作位点，涉及到1A、1B、1D、2A、2B、2D、3A、3B、3D、4A、4B、5A、5D、6A，613、6D，7A、7B 和 7D 染色体。姚大年 3等认为基因型、环境以及基因型与环境互作都不同程度地影响面粉的RVA 特性。阎俊等利用19971998年度黄淮南北片两组区域试验部分试点的材料，测定了降落值、峰值粘度和稀懈值等淀粉性状。结果表明，基因型、环境和基因型与环境互作对淀粉品质均有显著影响 4. Konik等 (1993)对8个品种在31个地点连续4年的研究表明，在面粉膨胀势的变异中，品种占361 一933 ，环境(地点和月份)占17617 ，品种、环境(地点和月份)的互作变异不超过1
16、0。面粉膨胀体积 (FSV)首先和主要受品种的影响，其次为环境，年份大于同一年份内不同地点 5 。Panozzo等(1998)对7个品种在15个灌浆期温度不同地点的研究表明，无论灌溉与否，花后14 d超过3O积温地点，小麦籽粒A型淀粉粒的比例升高，直链淀粉的比例也随积温的升高增加，但与淀粉幅度不同。峰值粘度的环境变异较大，但与温度无关 6。温度升高，淀粉含量降低，非脂类结合直链淀粉含量升高，但脂类结合直链的变化与温度无关，不同年度间淀粉凝胶温度均升高，但凝胶焓年份间保持稳定 7。总之，基因型和环境因素对小麦品种品质性状的影响多数研究认为，环境变异对品质性状的影响较大，基因型变异在大多数品质性状
17、上达到显著，部分性状上存在显著的GE互作变异。莫惠东（1992）的研究结果表明，小麦的胚乳性状主要受3N染色体的遗传控制，其遗传基础（就一对基因而言，如：Aa符合AAA ,Aaa,Aaa ,aaa 四种基因型的数量遗传模型。通过基因操纵改变一些重要酶蛋白的DNA序列，并对有益基因的DNA进行补偿，将改良后的DNA序列导入目标组织，并使之表达后，可以增加小麦淀粉的含量和改良淀粉品质特性 8。有研究表明淀粉的主要特性在后代群体中的遗传都是由微效多基因控制的，所获数据均为连续的正态或偏态分布，呈现出数量性状遗传的特点，变异系数为6434603，变异大，所有性状都适于进一步进行QTL分析。小麦籽粒淀粉
18、品质性状间相关较为复杂。直链淀粉含量与RvA参数间除与糊化温度无显著相关外，与其他参数问均达显著或极显著水平，但与膨胀势无显著相关性；RVA参数间相关显著，且与膨胀势呈显著正相关，糊化温度则与其他品质性状间均相关不显著。对淀粉主要特性进行QTL互作分析，共检测到30对QTL加性X加性互作位点，涉及到1A、IB、ID、2A、2B、2D、3A、3B、3D、4A、4B、5A、5D、6A，613、6D，7A、7B和7D染色体 9。国内外关于淀粉糊化特性与加工品质关系的研究较多，但有关淀粉糊化特性的遗传研究较少，利用多个遗传群体进行淀粉糊化特性的表型分析，研究其遗传规律，为小麦淀粉品质改良提供参考，并为
19、淀粉糊化特性的QTl定位提供表型数据。 References1 Tsai C Y. The function of waxy locus in starch synthesis in maize endosperm. Biochemical Genetics, 1974, 11: 83-96.2 Spies R D, Hoseney R C. Effect of sugars on starch gelatinization. Cereal Chemistry, 1982, 59: 128-131.3 Ghiasi K, Hoseney R C, Varriano-marston E. Eff
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22、 1999, 209: 68-71.7 Ganz A J. Effect of sodium chloride on the pasting of wheat starch granules. Cereal Chemistry, 1965, 42: 429-431.8 Mira I, Persson K, Villwock V K. On the effect of surface active agents and their structure on the temperature-induced changes of normal and waxy wheat starch in aqu
23、eous suspension. Part I. Pasting and calorimetric studies. Carbohydrate Polymers, 2007, 68: 665-678.9 Stampfli L, Nerden B. Emulsifiers in bread making. Food Chemistry, 1995, 52: 353-360.10 Rosell C M, Rojas J A, Benedito de Barber C. Combined effect of different antistaling agents on the pasting pr
24、operties of wheat flour. European Food Research Technology, 2001, 212: 473-476.11 Eliasson A C. Differential scanning calorimetry studies on wheat starch-gluten mixture. I: Effect of gluten on the gelatinization of wheat starch. Cereal Science, 1983, 1: 199-205.12 Ottenhof M A, Farhat I A. The effec
25、t of gluten on the retrogradation of wheat starch. Journal of Cereal Science, 2004, 40: 269-274.13 李永强, 翟红梅, 田纪春 . 蛋白质和淀粉含量对小麦面团流变学特性的影响. 作物学报, 2007, 33 (6): 937-941.Li Y Q, Zhai H M, Tian J C. Effect of protein and starch contents on wheat dough rheological properties. Acta Agronomica Sinica, 2007,
26、 33 (6): 937-941. (in Chinese)14 Kaldy M S, Kereliuk G R, Kozub G C. Influence of gluten components and flour lipids on soft white wheat quality. Cereal Chemistry, 1993, 70: 77-80.15 Chedid L L, Kokini J L. Influence of protein addition on rheological properties of amylose- and amylopectin-based sta
27、rches in excess water. Cereal Chemistry, 1992, 69: 551-555.16 Petrofsky K E, Hoseney R C. Rheological properties of dough made with starch and gluten from several cereal sources. Cereal Chemistry, 1995, 72(1): 53-58.17 Champenois Y, Rao M A, Walker L P. Influence of gluten on the viscoelastic proper
28、ties of starch pastes and gels. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1998, 78: 119-126.三、项目实施方案及实施计划实施方案、实施办法、具体实施计划及可行性分析。实施方案实施办法1. 测定 2 个 RIL 群体和 1 个 DH 群体，矮孟牛家系群体和一个回交自交系群体的淀粉糊化特性特性；2. 分析影响淀粉糊化特性的主要成分，包括淀粉含量，淀粉组成；3. 分析影响淀粉糊化特性的非淀粉成分，包括糖、蛋白质、氨基酸成分、淀粉酶等；4. 研究淀粉糊化特性在不同遗传群体的遗传分析；5. 为淀粉糊化特
29、性的 QTL 定位提供表型数据。具体实施计划分阶段完成：（一）.2011 年 11 月到 2012 年 1 月，实验材料准备及试剂购置；（二）.2012 年 1 月-5 月， 测定面粉淀粉糊化特性；（三）.2012 年 5 月-9 月，测定包括淀粉含量，淀粉组成；测定 2 个 RIL 群体和 1 个 DH 群体，矮孟牛家系群体和一个回交自交系群体淀粉糊化特性分析影响淀粉糊化特性的非淀粉成分，包括可溶性糖、蛋白质、脂肪、淀粉酶。1. 探讨影响淀粉糊化特性的主要因素。2. 研究淀粉糊化特性在不同遗传群体的遗传分析。3. 为淀粉糊化特性的 QTL 定位和功能基因的挖掘利用提供表型数据。分析影响淀粉糊
30、化特性的淀粉含量，淀粉粒度分布。（四）.2012 年 9 月-12 月：测定非淀粉成分，包括糖、蛋白质、氨基酸成分、淀粉酶等。（五）.2013 年 1 月-3 月：整理数据，撰写并发表论文。可行性分析：1.小组人员通过自学了解了淀粉糊化特性的有关知识，跟随老师做实验熟悉了淀粉糊化特性的有关研究方法，并基本熟悉了实验中仪器的使用方法。并参与开展了前期研究工作。 2.4 个不同的遗传群体实验材料的准备工作已经完成。淀粉糊化特性实验已有一定基础研究，能够保证实验的顺利进行。3.研究组所在的实验室是“作物生物学”国家重点实验室的重要组成部分，建设有农业部谷物品质监督检验测试中心、可直接使用的仪器有快速
31、黏度仪（RVA） 、面筋分析仪等 100 多台套。在仪器种类、基地设施和检测技术等方面，均可保证项目顺利开展，为本项目的完成提供良好的研究条件和技术支持。四、预期成果1.材料特色：同时利用多个遗传群体，多种流变学特性的组合，多个研究世代。为准确定位淀粉糊化特性遗传分析提供保证。2.研究创新：从蛋白质、淀粉组成和含量及物质间互作关系探究影响淀粉糊化特性的规律。3.项目特点：实验可操作性强，在研究期间时间内即可有一定的研究成果，且已具备一定的实验基础。4.小组成员特色：成员之间具有较强的合作能力，能够很好的配合，各成员均有很高的实验热情和责任心、在实验时均能认真负责。1.五、本项目的特点与创新之处
32、1.材料特色：试验使用的四个不同类型的遗传群体已经建立。具有多个研究世代，多种遗传组合等特点。为准确定位淀粉糊化特性遗传分析提供保证。2.研究创新：从蛋白质、淀粉组成和含量及物质间互作关系探究影响淀粉糊化特性的规律。更深层次探究面筋蛋白与淀粉相互作用，以期阐明面筋蛋白对淀粉糊化特性影响的规律，为小麦品质改良提供参考，并为进一步研究小麦淀粉和面筋蛋白在加工过程中的相互作用提供理论依据。3.项目特点：实验可操作性强，在研究期间时间内即可有一定的研究成果，且已具备一定的实验基础。4.小组成员特色：成员之间具有较强的合作能力，能够很好的配合，各成员均有很高的实验热情和责任心、在实验时均能认真负责。六、
33、项目研究基础1. 材料，实验方法准备，实验室条件，知识结构，科研动手能力，（一）供试材料以 2 个 RIL 群体和 1 个 DH 群体，矮孟牛家系群体和一个回交自交系群体为材料。2011-2012 年种植在山东农业大学试验基地，3 行区，2 次重复。将收获的小麦群体材料 2 个亲本及 176 个株系脱粒单独存放。收获的籽粒 2011-2012 年利用 MLU-202实验磨，按 AACC 26-21A 方法制粉。（二）试验方法 （1）面粉磨制 使用MLU-202实验磨，按AACC 26-21A 方法制粉。（2）小麦淀粉糊化特性的测定 用澳大利亚新港公司制造的 Super3-RVA 型黏度仪。测定
34、模式选用标准方法 1 和标准分析方法 1。测定起始温度 50，960 转/分混合10 秒钟，测定速度为 160 转 /分，糊化阶段从 50升温至 95，耗时 4 分钟 32秒，然后 95恒温 3 分钟 30 秒，随后从 95降温至 50耗时 3 分钟 48 秒，50恒温 2 分钟，整个测试共计 13 分钟。每个样品重复 3 次。（3） 淀粉含量的测定： 称取小麦粉样品 10g（准确至 0.01g）于洗涤器中，加入4.65.2mL 氯化钠缓冲液，放在机子上洗涤。到时间自动停止。加入80ml1.5%SDS，充分搅动。静置三小时，弃上清液。加入 30ml 浓度为 1.5%的SDS，充分搅动。静置三小
35、时，弃上清液。加入 10ml 丙醇，充分搅动。静置三小时，弃上清液。自然条件下风干。称淀粉干重。（三）实验室条件研究组所在的实验室是“作物生物学”国家重点实验室的重要组成部分，建设有农业部谷物品质监督检验测试中心、可直接使用的仪器有快速黏度仪（RVA） 、面筋分析仪等 100 多台套。在仪器种类、基地设施和检测技术等方面，均可保证项目顺利开展，为本项目的完成提供良好的研究条件和技术支持。 小组成员：成员之间具有较强的合作能力，均有很高的实验热情和责任心、小组人员通过自学了解了淀粉糊化特性的有关知识，跟随老师做实验熟悉了淀粉糊化特性的有关研究方法，并参与开展了前期研究工作。主持人，专业排名第 8
36、，曾获二等奖学金、单项奖等荣誉。在大学学习中，积累了大量的与本专业相关的知识，其中包括粮油食品加工、酶化学等；课余时间阅读了很多关于食品加工与粮食安全的最新学术报告，了解最近的相关学报等；经常进实验室向老师请教，熟悉了一些仪器的使用；为实验做了一定的准备。3. 指导教师：先后承担育种学实验、植物品质育种粮食食品安全与检验等多门实验和课程的教学工作。并主持或参加山东省科技厅、国家自然基金，、国家计委项目、国家“973“项目）等多项科研课题。主要参加人选育小麦品种 4 个。获得省教育厅自然科学一等奖、获山东省科学技术发明三等奖等奖项。编写谷物品质测试理论与技术一部。在Journal Cereal
37、science，Scientia Agricultural Sinica，Plant Biology，中国农业科学等刊物上发表了学术论文 10 多篇。具有较强的科研和教学能力，并在该研究方向有前期的研究基础，完全能够指导该项目的顺利进行。七、经费预算差旅费： 100材料费： 300试剂费： 200能源耗材： 200其他费用： 100总计：900八、指导教师意见该小组成员知识结构合理，专业基础牢固。已 经在实验室参与了基础研究工作，掌握了所使用仪器的操作。能 够按实验计划完成项目，同意指导并支持该项目的申报， 签字： 20 年 月 日九、评审小组意见 建议资助金额 元小组负责人（签字）：小组成员（签字）：20 年 月 日十、申请人所在学院意见 确定资助金额 元学院公章 学院负责人（签字）： 20 年 月 日十一、主管部门审核意见单位（教务处代）公章 负责人（签字）： 20 年 月 日
