大豆籽粒发育过程中硬度、体积和含水量的变化规律及相关性分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

（1）菜用大豆富含蛋白质和多种游离氨基酸及维生素等，是一种营养丰富的功能性食品级大豆，较易被人体吸收利用，对调节人们膳食结构和改良营养状况具有重要作用。上世纪90年代以来，由于人们增强健康意识，不断认识到大豆所具有的保健功能，菜用大豆在世界很多国家和地区逐渐受到更多青睐，生产和贸易量均不断增加[1,2]。美国虽然引领着世界大豆的生产和出口，但是美国大部分的菜用大豆是依靠从世界上最大的菜用大豆生产、消费和出口国中国进口[3]。所以菜用大豆在我国国民生产中占有重要地位，但是对其的研究却处于起步阶段，与国外差距较大，主要表现在食味品质差，很难满足国际市场对菜用大豆品质多样化的需求[2]。在食味品质方面，又尤以硬度的研究相对落后，但是由于实验手段与仪器的限制及大豆硬度本身的复杂性，国内外对其研究均不多。本课题主要研究菜用大豆籽粒发育过程中的硬度变化规律及其与籽粒结构、化学组分的相关性，找到影响或决定硬度的因素，以期培育出质地良好、食味品质优良的品种。

（2）在大豆中，由于实验手段与仪器的限制及大豆硬度本身的复杂性，国内外对其研究不多。大豆籽粒的硬度是加工豆制品的重要品质性状，它影响籽粒的吸水率、种皮渗透性、蒸煮特性和整豆的结构。例如在纳豆品质性状的研究中发现籽粒的硬度与蒸煮后籽粒的硬度成正相关[4]。质地是一个相当复杂的因素，亚洲蔬菜研究发展中心（theasianvegetableresearchanddevelopmentcentre）用籽粒硬度，即籽粒破裂所需的力来表示菜用大豆的质地，硬度低的菜用大豆容易煮烂，品质相对较好。即便不同品种间烹煮后籽粒硬度存在差异的现象早已经被发现，但是种子内是什么成分决定了煮熟的种子硬度仍有待确定。菜用大豆含有丰富的淀粉与胶体类物质，song等[5]认为经过热烫后淀粉粒糊化、胶质溶解可能是籽粒变软的原因。烹煮后大豆的硬度与汤里的钙元素含量正相关，与可溶性多糖或硼负相关。

小麦中籽粒结构与硬度的相关性的研究认为，小麦的硬度由胚乳质地及下胚轴细胞排列紧密程度决定。大豆籽粒主要包含有3种组成：子叶、胚轴和种皮，因为子叶是籽粒的主要组成部分，所以它可能对硬度有主要的影响。yasui等[6]证明整个大豆籽粒的硬度跟胚（子叶加胚轴）具有显著正相关（r=0.976,p0.001）。而大豆青籽粒硬度与子叶内层及外层细胞密度相关性并不显著，这可能是因为大豆青籽粒细胞中水分和蛋白质含量较高，细胞壁木质化、纤维化程度低，细胞连接尚未完全建立，有其特殊性所致[7]。

2. 研究的基本内容和问题

（1）探究菜用大豆籽粒发育过程中的硬度变化规律及其与籽粒结构、化学组分的相关性。

（2）测定菜用大豆籽粒发育过程中不同时期的籽粒硬度；测定籽粒含水量和籽粒大小；观测籽粒各个发育时期的细胞结构；测定籽粒的淀粉、蛋白质和矿质元素的含量；将以上获得的四个指标进行相关性分析，探讨籽粒硬度的变化规律和决定因素。

（3）想办法实现多年多点实验，排除环境效应；田间试验持续时间长，工作量大；由于实验仪器不便于携带，且为了防止青籽粒萎蔫失水对表型测定结果造成的影响，必须在采摘后短时间内尽快测定获得表型数据；籽粒硬度数据的测定过程枯燥，易犯错；大豆籽粒切片厚薄程度不易把握，易浪费较多材料；所得数据进行相关性分析时，大量数据，多种方法，难度较大。

3. 研究的方法与方案

（1)硬度测定：大豆材料是从可以代表我国大豆遗传资源的236份微核心种质中挑选出来的3个硬的品系和3个软的品系，这6个品系于2015年在江浦实验基地，通过随机区组设计的方法播种得到，共三个重复，每个重复中每个品系种植了2个2米行。每个品系行均是在盛花期对开放的花朵作挂线标记，记录开花日期，自开花后的第20天开始取样，之后每隔5天取一次，取样标准是籽粒饱满、大小基本相同、每荚含2到3粒籽粒并达到硬度测定需要的成熟度，且不超过r7时期；取样之后为了防止青籽粒萎蔫失水，于4℃冰箱中冷藏并尽快开始测定，仪器采用sms.xtplustextureanalyser质构仪，每组样品重复6次，得到6条硬度曲线；

籽粒细胞结构观察：利用leicarm2245自动转轮切片机获得籽粒的石蜡切片并利用光学显微镜进行细胞结构的观察；

籽粒含水量和大小的测定：剥出每份大豆样品的所有籽粒，去除明显过大或过小的籽粒，利用电子天平获得鲜重数据，并利用排水法获得体积数据，籽粒于烘箱烘至恒重后称量获得干重数据；

4. 研究创新点

在大豆中，由于实验手段与仪器的限制及大豆硬度本身的复杂性，国内外对其研究不多。本课题则专注于研究菜用大豆的硬度变化规律和决定因素，并且设想大豆籽粒的硬度与籽粒的含水量、大小、淀粉含量、蛋白质含量、矿质元素含量、细胞结构等均有一定程度的关系，并在实验的进行中，依次将所有有关元素进行测定，并将所得数据进行分析，预计实验结果可从一定程度上探究出大豆籽粒硬度变化规律和决定因素，这在之前的相关研究中是从未出现过的。

5. 研究计划与进展

2015.72015.8：查阅相关文献资料，选定课题，拟定实验方案，准备实验用具和材料。

2015.82015.10：进行大豆籽粒的硬度和含水量、大小的测定；预期进展为得到籽粒发育过程不同时期硬度的变化曲线和与硬度测定时对应的含水量与大小的数据。

2015.112016.2：进行大豆籽粒的蛋白质、淀粉、矿质元素含量的测定和籽粒石蜡切片的制作；预期进展为测得化学组分的含量和获得籽粒的石蜡切片。