高异黄酮大豆的遗传育种及其应用研究进展

李真+梅淑芳+梅忠

摘要 大豆异黄酮具有显著的保健、药理功能，为了推动高异黄酮大豆的育种及应用，本文对大豆异黄酮的保健和药理功能、大豆异黄酮含量的遗传分析、高异黄酮大豆的种质创新及品种选育、高异黄酮大豆高效栽培技术、大豆异黄酮的检测与提取及应用进行了综述。

关键词 大豆异黄酮；遗传分析；品种选育；应用；研究进展

中图分类号 S565.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）19-0028-02

大豆异黄酮主要存在于豆科植物中，是大豆生长过程中形成的次生代谢产物，属于植物雌激素。大量研究表明，大豆异黄酮对人体有着很好的保健、药理作用。人体摄入的异黄酮几乎全部来自大豆，因此高异黄酮大豆的遗传分析、高含量品种选育与高效栽培技术研究也显得尤为重要。

1 大豆异黄酮的保健和药理功能

大豆异黄酮对人体的作用机制主要表现在抗氧化作用和调节作用，其保健和药理功能主要体现在以下几个方面：一是防癌、抗癌[1]。研究表明，大豆异黄酮在抗直肠癌、子宫内膜癌、前列腺癌、乳腺癌的作用非常突出[2]。通过饮食如富含天然的高异黄酮素的大豆等方式可降低中老年妇女乳腺癌的发病率[3]。二是防治更年期综合症。研究表明，其可增加骨矿物质的密度，日常生活中可以通过经常食用大豆及其制品的方式，来改善中老年女性骨质疏松的情况。三是具有保健功效。如保护神经系统、降血脂、防治Ⅱ型糖尿病、防治心血管疾病和中风、预防老年性痴呆、防治肝脏和小肠的内毒性炎症、心肌保护、抗乙醇摄入以及保护肾功能等保健功效[4]。舒芙蓉等[5]研究表明，大豆甙元能降低心血管疾病危险因素，试验证明了大豆异黄酮具有心血管保护作用，而且对人体健康无副作用。

2 大豆异黄酮含量的遗传与表达分析

大豆中异黄酮含量的遗传分析是高异黄酮大豆品种选育的基础。研究表明，大豆异黄酮含量是数量性状，遗传背景相对复杂，运用传统的育种方式较难实现高异黄酮大豆品种的选育。因此，必须先对大豆异黄酮含量进行QTL分析，寻找与主效基因紧密连锁的分子标记，最终实现通过分子标记辅助选择进行高异黄酮含量大豆品种选育。傅旭军等[6]以大豆异黄酮含量差异显著的2个材料为亲本，构建高代重组自交系群体F2∶6，利用SSR标记对8种异黄酮异构体含量进行遗传剖析，研究获得4个SSR标记与总异黄酮含量相关。

大豆中异黄酮含量主要由合成和分解两方面决定，一些与大豆异黄酮合成与分解相关的基因已被研究分析。异黄酮还原酶是大豆异黄酮分解途径的关键酶之一，在调控异黄酮含量及成分方面起着重要作用。张古文等[7]分析了大豆异黄酮还原酶基因家族17个成员，分析表明，17个成员内含子数目差异较大，不均匀地分布在大豆的1、4、6、9、11、12、16号染色体上。

大豆中异黄酮含量除了由其合成和分解相关酶基因决定外，同时还受转录因子调控，如MYB类转录因子，目前研究表明，其可以正向调控大豆异黄酮的积累，但是有研究表明，Gm MYB39过表达会抑制合成大豆异黄酮[8]。

3 高异黄酮大豆的种质创新及品种选育

在大豆异黄酮含量的遗传、表达分析的基础上，培育出高产、优质、适应性强的高异黄酮大豆新品种，对大豆异黄酮的加工利用具有特别重要的意义，而作为育种基础的高异黄酮大豆的种质资源显得尤为重要。孙 恺等[9]采用辐射诱变处理ZN01干种子进行了高异黄酮大豆的种质创新，筛选获得了异黄酮含量高于5‰的突变株SHIS-01，研究显示SHIS-01突变体的大部分异黄酮组分含量显著高于野生型，这为高异黄酮大豆的新品种选育奠定了良好的基础。

鉴于大豆异黄酮的良好保健药理功效，高异黄酮大豆的新品种选育工作陆续展开，目前选育的高异黄酮大豆的品种有中黄68（5.14‰）、东农51（4.557‰）、东农53（4.28‰）、中豆27（3.70‰）、垦鉴豆43（4.82‰）、吉育94（4.23‰），主要集中于东北大豆产区。其中，特用大豆新品种中黄68是由中国农业科学院作物科学研究所选育的，其显著特点是高异黄酮含量低豆腥味[10]。东北农业大学大豆研究所选育的东农53是高油高异黄酮大豆新品种[11]。

4 高异黄酮大豆配套栽培技术

为了获得良好的效益，在实际生产过程中选育高异黄酮大豆（良种）之后必须研究并形成与之配套的高效栽培技术（良法）。朱洪德等[12-13]對高异黄酮大豆的栽培技术进行了相关研究。一是整地施基肥。高异黄酮大豆的栽培需要合理轮作，选择水肥气热等土壤条件良好的3年内没种过豆类的地块，结合施基肥（腐熟的有机肥为主）提高地力，适度深翻。二是精选良种，适时播种。精选籽粒饱满、发育良好的种子，根据当地气候及品种特性适时播种，播前种子用药剂消毒，合理密植。三是合理水肥管理。因地制宜地进行测土配方施肥，有机肥与化肥相结合，可以适时利用大豆专用叶面肥进行根外追肥，一般在初花期至鼓粒初期进行喷施1～2次。“看天看土看植株”适时排灌水。四是综合防治病虫害。农业防治、物理防治和化学防治相结合，包括选择抗病害品种、合理轮作、深耕、除草、科学水肥管理提高植株自身抵抗力，捕虫灯、粘虫板等物理防治及适时对症的农药化学防治。五是适时采收。人工收获方式，一般在90%的叶片脱落、茎秆呈棕黄色时进行；机械收获方式，当茎秆上全部叶片脱落、籽粒已归圆时进行。

5 大豆异黄酮的检测、提取及应用

高异黄酮大豆开发应用包括：针对不同人群，高异黄酮大豆作为日常饮食（包括保证高异黄酮含量的豆制品）合理摄入天然大豆异黄酮；对大豆异黄酮的检测、提取来开发满足市场需求的各类大豆异黄酮产品。

大豆异黄酮的检测、提取的研究是高异黄酮大豆开发高端产品应用的关键环节，目前测定大豆异黄酮的方法主要有免疫检测法，液-质联用法，气-质联用法，高效液相色谱法，毛细管电泳法，紫外分光光度法。陈风春等[14]建立了一种快速溶剂萃取-高效液相色谱检测方法，该方法可以同时测定食品中的6种大豆异黄酮组分。李怡然等[15]优化了高效液相检测程序，并测定了大豆异黄酮4种组分的含量。endprint

目前，常用的大豆異黄酮的提取方法主要有超声波萃取法、超临界流体萃取法、微波萃取法、溶剂萃取法、大孔吸附树脂层析柱法、离心法及离子交换法等。高荣海等[16]对超声波辅助提取法和溶剂提取法进行了比较研究，结果表明，超声波辅助提取法是理想的提取大豆异黄酮较为方法，同时有提取时间短的优点。史宣明[17]用水醇溶液对大豆异黄酮进行萃取，并选用树脂吸附与物理化学相结合的方法对大豆异黄酮进行提纯，最终得到了含量为40%的大豆异黄酮产品。为了满足市场需求，同时也研究了生产大豆异黄酮含量为20%～80%的产品。北京化工大学等利用多种技术结合，最终获得了大豆异黄酮含量为90%的产品。

6 参考文献

[1] 顾和平，陈新，陈华涛，等.大豆异黄酮药理效应研究进展[J].江苏农业科学，2012，40（9）：19-22.

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[3] 任国峰，杨俊峰，王萌，等.大豆异黄酮摄入对乳腺癌发病风险影响的荟萃分析[J].大豆科学，2012，12（5）：817-821.

[4] 梅忠，孙健，孙恺，等.大豆异黄酮的保健功效、生物合成及种质发掘与遗传育种[J].核农学报，2014，28（7）：1208-1213.

[5] 舒芙蓉，秦玉，曾媛，等.大豆甙元对超重并肥胖人群的干预效应[J].重庆医学，2014，43（17）：2116-2118.

[6] 傅旭军，朱申龙，朱丹华，等.大豆异黄酮含量相关SSR分子标记的研究[J].分子植物育种，2016，14（1）：125-134.

[7] 张古文，刘娜，冯志娟，等.大豆异黄酮还原酶基因的鉴定及生物信息学分析[J].大豆科学，2016，35（6）：912-917.

[8] 张玉芹，陆翔，李擎天，等.大豆品质调控基因克隆和功能研究进展[J].中国农业科学，2016，49（22）：4299-4309.

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[10] 孙君明，韩粉霞，闫淑荣，等.高异黄酮低豆腥味大豆新品种中黄68的选育[J].大豆科学，2015，34（5）：900-905.

[11] 宁海龙，李文滨，李文霞，等.高油高异黄酮含量大豆新品种东农53号的选育[J].作物杂志，2010（4）：104.

[12] 朱洪德，谢甫缘，费志宏，等.高油高异黄酮大豆垦鉴豆43配套栽培技术[J].中国种业，2006（6）：47.

[13] 朱洪德，谢甫绨，费志宏，等.高油高异黄酮大豆新品种垦农21的选育和配套栽培技术[J].种子，2006，25（5）：92-95.

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[16] 高荣海，赵秀红，郑艳，等.大豆异黄酮提取工艺的比较研究[J].粮食加工，2008，33（4）：41-44.

[17] 史宣明.大豆异黄酮的生产实践[J].中国油脂，2005，30（4）：40-41.endprint