小麦后熟过程面筋蛋白变化对品质影响及控制机理研究

Newly harvested wheat must be stored for 3-5 months (after-ripening) before processing，during which their quality will be refined and becomes stable and suitable for processing,food application, and storage, so it is of significant importance to study thoroughly the mechanism of wheat after-ripening . Reports on after-ripening of wheat and its mechanism are very limited. Gluten protein is an important determinant of wheat quality, it is reported that glutelin accumulated while gliadin and SH- decreased during after-ripening, but it was no clear which subunits were involved and what the mechanism was. In the present study, by utilizing the techniques of SDS-PAGE, proteomics, fluorescent probe labeled proteomics, PR-HPLC, fluorescent microphotograph et al, changes of subunits contents, structure, redox and cross-linking state of gluten protein will be investigated. The mechanism of these changes will also be studied by enzyme activity assay and mRNA content determination et al. The results will be helpful to make clear the mechanism of wheat after-ripening and shed light on regulation of it.

小麦收获后需经过3-5个月的储藏（后熟），加工品质、食用品质和储藏稳定性才会得到改善并适合加工。探明后熟机理并调控其进程对小麦加工和储藏均有重要意义。目前关于小麦后熟、尤其是影响后熟进程机理的研究很少。后熟期间麦谷蛋白和麦醇溶蛋白变化是影响其品质变化的主要因素，研究表明后熟期间谷蛋白醇溶蛋白含量、巯基、二硫键等均有明显变化，但发生变化的蛋白亚基以及变化机理没有相关研究。本研究以新收获小麦为研究对象，采用SDS-PAGE、PR-HPLC、荧光显微成像、蛋白质组学及原位荧光标记蛋白质组学等方法，系统研究后熟期间麦谷蛋白和醇溶蛋白具体亚基的含量变化、结构变化以及氧化还原状态和交联状态变化，分析其与品质变化的关系；通过配粉实验、Realtime-PCR检测mRNA含量变化和氧化还原调控酶活性检测，研究亚基含量和氧化还原状态变化机制。深层次揭示影响小麦后熟进程机理，为调控小麦后熟时间提供理论探索。

探明小麦在后熟期间品质变化的规律及其机理，进而采取措施缩短小麦后熟期，具有重要的意义。本研究选取三种不同筋力新收获小麦籽粒，在后熟的不同时期研究其萌发率、加工特性、品质变化、活性氧（ROS）含量及相关酶活活性、蛋白质含量、组分、亚基、巯基的变化规律，主要研究结果如下： .不同筋力小麦籽粒的萌发率随后熟时间的延长逐渐增加。总出粉率在后熟期间总体上呈现上升；湿、干面筋的含量在后熟期间总体上变化不大；面筋指数在后熟前期显著升高。形成时间显著性降低；吸水率、弱化度升高，面团吸水性、稳定性增强以及耐搅拌特性均有不同程度的改善。 .不同筋力小麦籽粒后熟期间超氧阴离子（O2-•）与过氧化氢（H2O2）含量先增加后降低，后期趋于稳定。O2-•含量与萌发率的增量呈现显著正相关关系，且0.2mM MV处理6h可加快小麦籽粒生理后熟的完成。后熟期间ROS代谢处于相对活跃状态。NADPH氧化酶活性变化规律与O2-•含量之间呈现显著正相关；超氧化物歧化酶（SOD）活性与O2-•含量之间呈现显著负相关。.小麦籽粒后熟期间其总蛋白含量变化不大，但各蛋白组分的提取率有变化，清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白的提取率总体上呈现下降趋势，麦谷蛋白的提取率、谷/醇比呈现上升趋势，并均在后熟后期趋于稳定。小麦籽粒后熟前期，游离巯基含量降低，二硫键含量升高，巯基转换形成二硫键，伴随低分子量蛋白含量的减少，面筋蛋白大聚体的含量增加。并且巯基、二硫键转换可能与ROS造成的氧化胁迫有关，游离巯基可能作为还原性亚基参与ROS代谢。参与种子萌发、成熟、碳水化合物代谢、葡萄糖代谢、蛋白质代谢等生物进程的相关蛋白差异显著。小麦籽粒后熟与储藏蛋白的氧化还原状态以及表达量也有相关性。0.2mM MV处理6h可改变籽粒中某些蛋白的氧化还原状态以及表达量，使其接近后熟后小麦籽粒中的表达。该研究为准确评价小麦籽粒后熟过程变化及进一步研究提出缩短后熟时间的措施提供了理论支撑。