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优质蛋白玉米的研究利用和发展前景

网络　 2006-09-08 　 　

优质蛋白玉米又称高赖氨酸玉米。是指赖氨酸含量较高即蛋白质优质的玉米品种。长期以来，人们的注意力主要集中在玉米产量的提高上，从而忽视了其品质。随着科学技术的进步和国民经济的发展以及人们对副食需求的不断增加，人们对优质玉米的认识有了更深的了解。发展玉米生产不单单是要解决温饱问题，更重要的是逐步向饲用、深加工等高效玉米产业化方向迈进。近年来，随着普通玉米生产的相对饱和，优质玉米在其食用价值和饲用价值等方面表现得尤为突出，它的发展将快速刺激今后玉米加工业。饲料工业及畜牧饲养水平和产量的提高，必将为今后玉米产业的发展带来新的革命，同时也将引起全社会的广泛关注。 　　1国内外研究现状 　　1.1国外研究状况 　　早在1914年，Osborne等人就发现玉米种子蛋白质的氨基酸组成不完全，缺少赖氨酸和色氨酸，因而生物学价值利用不高。但是对如何通过遗传育种途径对玉米蛋白质质量进行改良，长期以来一直没有找到有效的手段。直到l994年，Mertz等人通过大量的生化研究，首次发现隐性突变基因一一Opaque-2(简称O2)纯合体的胚乳中，赖氨酸含量比普通玉米提高70%，全子粒赖氨酸含量高出l倍，色氨酸含量高l倍以上。随后Nelson等又发现了具有同等作用的fl2基因。自此以后，以蛋白质品质改良为目标的玉米育种取得了显著进展。在60－70年代，美国几乎所有的种子公司都开展了高赖氨酸玉米育种。1969年推出了第一个高赖氨酸玉米杂交种U-24，其赖氨酸含量比普通玉米高l倍，蛋白质比普通玉米高50%。 　　1974年种植面积己达1.3余万公顷，占全美玉米种植面积的5%以上。 　　早期的高赖氨酸玉米由于O2和fl2基因引起的软质胚乳缺陷，加之容易感粒腐病，产量相对偏低以及子粒水分含量偏高，易破碎，不透明，外观品质不佳等问题，进一步推广受到了限制。多数种子公司和研究机构也因此中断了这个项目。后来在联合国开发总署的资助下，墨西哥国际小麦改良中心(CIMMYT)从1972年起改用O2遗传修饰基因累积的遗传方法，将O2的粉质胚乳全部或部分地饰变成硬质透明胚乳，并得到一批子粒表现型与普通玉米相近的高赖氨酸玉米高代群体，在墨西哥、危地马拉等国家开始了实验推广。 　　苏联于1976年在克拉斯诺达尔州推广高赖氨酸玉米，其中“303φH’，单交种，不但营养价值高，产量也高于普通玉米杂交种，在高水肥条件下每公顷产量可达6－8t。此外罗马尼亚、巴西、意大利等国也从60年代中期开始引进高赖氨酸玉米品种资源，育成了一些高赖氨酸玉米杂交种。1987年美国和拉丁美洲等12个国家联合制定了拉丁美洲玉米改良计划(LAMP)，1995年美国在LAMP基础上又实施了美国玉米种质的扩增计划(GEM)，先后投入数千万美元，其目标之一就是发展优质蛋白玉米。 　　1.2国内研究状况 　　我国高赖氨酸玉米的选育和研究起步于70年代，1972年高赖氨酸玉米种质资源引入我国。在李竞雄先生的倡导和支持下，开展了我国的优质蛋白玉米研究工作。目前全国己有几十个单位相继开展了这项工作，与此同时，中国农科院、中国农大。中国科学院等院校和科研单位还对高赖氨酸玉米开展了专题研究。中国农科院、中国农大和中国科学院遗传研究所等单位起步最早。经过我国育种家多年的努力，优质蛋白玉米育种取得了重大突破。已先后育成了一批高赖氨酸玉米杂交种，如中单206、农大102、中南l号、高玉l号、本高11、鲁单203、中单9409等高赖氨酸玉米新品种。其产量略低于或相当于普妊玉米对照种。 　　现在推出的一些新品种已经超过对照种，尤其是己经改墓了软质胚乳的缺点，胚乳质地达到了普通玉米水平，实现半花质或硬质，克服了与软质胚乳相关的粒腐病等缺点。在抗病性抗逆性，适应性等方面都达到了较高水准。我国的优质蛋白」米育种已经达到世界先进水平。 　　2优质蛋白玉米利用途径和方法 　　2.1具有较高的食用价值 　　高赖氨酸玉米营养价值高。由于导入了O2基因，改变了子粒胚乳中各类蛋白质的比例，醇溶性蛋白减少，非醇溶谷蛋白清蛋白和球蛋白的成分增加，其中仅谷蛋白中赖氨酸的含量京高达2.5%－5.0%。其子粒蛋白质中赖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质主要是醇溶性蛋白，占总数的50%－60%。其中醇溶性蛋白中赖氨酸和色氨酸含量很低，分别是0.2%和0.1%。试验表明，高赖氨酸玉米具有改善人体营养的作用，特别是学龄儿童，经常食用高束氨酸食品，既可增强智力又可增加身高，在日本已取得突出反效。哥伦比亚热带农业中心用高赖氨酸玉米与普通玉米进行目物试验，结果表明，高赖氨酸玉米的消化率、生物价、净蛋白不用率均比普通玉米高。消化率：高赖氨酸玉米为95%，而普妊玉米仅为66.0%－76.9%；生物价(即被吸收的蛋白质能构反体蛋白的数量)：高赖氨酸玉米为26.5%一80.0%，普通玉米仅为11.3%－16.1%。上述三项指标表明高赖氨酸玉米的嘻养价值比普通玉米高的多。 　　有人曾对严重营养不良的儿童用赖氨酸玉米与普通玉洲进行对比实验，结果表明，对3－5岁的儿童作营养实验，在每公斤体重日消耗2gQ PM蛋白质时，其生物学价值相当于食月同等数量脱脂奶的蛋白质水平。成年人每天食用300gQPM京可以维持氮平衡，而食用普通玉米则需要600g才能实现氮习衡。由于QPM中含有大量的自由氨基酸，所以吃起来适口性也比普通玉米好得多。 　　2.2饲用价值高 　　玉米被称为饲料之王，优质蛋白玉米可谓是王中之王。日于赖氨酸是人和单胃动物的必需氨基酸，不能在体内合成，了必须直接从食物中摄取。普通玉米的赖氨酸含量很少，作饲米必须配合其它谷物或加入赖氨酸添加剂。而优质蛋白玉米不仁是能量饲料又是蛋白饲料，可以替代赖氨酸添加剂，鱼粉和厦粕，降低饲料成本。美国、日本等用肉鸡实验表明，在饲料中泪加适量的优质蛋白玉米后，将口粮中的粗蛋白投入降低两个履分点仍然取得与对照相同的饲养效果，经济效益显著。 　　美国一组实验表明，用一个日粮配方中蛋白质含量为10%的优质蛋白玉米喂仔猪，与用普通玉米相比差异十分显著。优质蛋白玉米组平均日增重为254g，而普通玉米组为21g，两者相差12倍。从饲料效率来看，优质蛋白玉米每增加1kg体重仅耗料4.43kg，节省饲料47%，与普通玉米加大豆粉的饲喂效果相当。 　　北京农业大学用体重18－19kg的北京黑猪实验，喂农大101优质蛋白玉米的日增重与普通玉米加5%豆饼的效果相同。长春农业科学院用300头猪实验，基础日粮含优质蛋白玉米组的日增重、肉料比、体重三个指标与豆饼组差异不显著。含优质蛋白玉米的饲料组在蛋白质水平比常规组少1.63个百分点的情况下(常规组为14.57%)，可以获得相似的结果。说明优质蛋白玉米可以节省蛋白质。优质蛋白玉米组的肉料比为3：70，对照组为3：97，每头猪可节省饲料27kg。 　　沈阳农业大学试验，在饲料中配用优质蛋白玉米，在蛋白质水平(11.53%)比对照的常用饲料(15.69%)下降4.06个百分点的情况下，效果相同。喂养每头标准猪(90kg)可少用豆饼42kg，每头猪降低饲料成本10.92元。用优质蛋白玉米喂猪，如果以单位面积产肉量计算，每公顷优质蛋白玉米比普通玉米多产猪肉432kg。 　　2.3加工品质优良 　　优质蛋白玉米经过深加工，粗粮细做，与小麦粉等混合，可以作为大众化的日粮。用高赖氨酸玉米加工成的代乳粉和糕点，具有酥、脆、香、甜等特点，是儿童和老人很好的营养保健食品。用它加工成的蛋糕比面粉蛋糕具有体积大、松软可口的优点，而且放置一段时间也不会像面粉蛋糕那样变硬。优质蛋白玉米还可用来加工制作面包、挂面、点心、饼干等。成本低，适口性好。 　　3优质蛋白玉米的发展前景 　　种植优质蛋白玉米的目的是在于获取一定玉米子粒产量的同时，获取更多的优质蛋白。据统计资料结果表明，按照赖氨酸含量计算，每50kg优质蛋白玉米至少相当于85kg普通玉米的营养价值。国外研究表明：生产l00kg有效蛋白质，普通玉米需要种植2公顷，而优质蛋白玉米则只需种植1.2公顷即可，大大地提高了土地利用率。 　　大量试验表明，优质蛋白玉米不仅在食用价值、饲用价值，而且在深加工等方面都有普通玉米不可比拟的优越性，随着利学技术的进步和人们生活水平的不断提高，相信优质蛋白玉米的发展将会有更加广阔的市场。据推算，我国若将普通玉米l0%的面积种植优质蛋白玉米作饲料用，可直接获得经济效益20多亿元。因此，在当前普通玉米生产相对饱和的情况下，大力推广和发展优质蛋白玉米将会带来更大的社会经济效益。（ 不详）

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