水稻籽粒中维生素E的分布及其代谢工程改良研究

【摘要】：维生素E(vitamin E)是人与动物必须从食物中摄取的微量营养元素之一,根据侧链的饱和度分为生育酚和三烯生育酚。自然界中有共有4种生育酚(α、β、γ和δ)和4种三烯生育酚(α、β、γ和δ)共8种异构体,其中α-生育酚的生理活性最高。本研究利用反相高效液相色谱法测定了18份籼稻和16份粳稻品种中维生素E各异构体的含量。结果表明,种子中各异构体的含量在籼稻与粳稻间存在显著差异,粳稻种子中的生育酚和维生素E含量一般要高于籼稻;籼稻种子中三烯生育酚与生育酚的比值(1.61)极显著高于粳稻(0.95),籼稻中以γ-三烯生育酚为主,而粳稻中主要含α-生育酚。水稻种子中同种类型异构体(即α-型间或γ-型间)含量间具有显著正相关,但γ-型与α-型异构体间呈显著负相关。在维生素E代谢途径中,尿黑酸叶绿基转移酶(homogentisate phytyltransferase,HPT)和尿黑酸牻牛儿基牻牛儿基转移酶(homogentisate geranylgeranyl transferase,HGGT)分别是合成生育酚和三烯生育酚的关键酶之一,γ-生育酚甲基转移酶(γ-TMT)是生育酚和三烯生育酚合成途径中的最后一个酶,催化γ-、δ-型异构体转变为α-、β-型异构体。本研究又以优质水稻品种武育粳3等为受体,分别过表达HPT,TMT和HGGT基因,结果表明转HGGT和HPT基因的水稻糙米中生育酚和三烯生育酚的含量无显著变化,但精米中总生育酚含量最高可提高1.3倍和1.5倍,而三烯生育酚的含量未受影响。转TMT基因的糙米中α-生育酚占总生育酚的比值及α-三烯生育酚占总三烯生育酚的比值同时提高到97%以上,δ-三烯生育酚的含量几乎为0。本研究相关结果为进一步研究水稻种子中维生素E的代谢调控和营养品质改良提供了有益的表型数据和研究基础。