摘要 發(fā)展富含γ-氨基丁酸水稻對(duì)于提高人們的營(yíng)養(yǎng)健康水平、拓寬稻米的利用范圍和增加稻米的附加值具有重要意義。介紹γ-氨基丁酸在稻米中的富集及其生理功能，概述影響發(fā)芽糙米GABA含量的基因型（品種）因素研究進(jìn)展，并提出富含γ-氨基丁酸水稻遺傳育種研究策略。
關(guān)鍵詞 水稻；γ-氨基丁酸；研究進(jìn)展
中圖分類號(hào) S511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào)1007-5739（2012）16-0015-02
水稻是我國(guó)種植面積最大、單產(chǎn)最高、總產(chǎn)最多的糧食作物，常年播種面積和總產(chǎn)量分別占全國(guó)糧食作物的30%和40%，在我國(guó)糧食生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位。全國(guó)有60%以上的人口以大米為主食，食用量約占稻谷總量的85%。隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，我國(guó)稻米不僅要以滿足口糧的需求為主，還必須通過(guò)科學(xué)合理的綜合利用，轉(zhuǎn)化為可實(shí)現(xiàn)“藥食同源”的健康食品。目前，我國(guó)每年因心腦血管疾病而死亡的人數(shù)大約為260萬(wàn)人，約占總死亡人數(shù)的45%[1]。心腦血管疾病最重要的是預(yù)防。實(shí)行合理膳食是主要的預(yù)防措施之一。糙米保留了稻谷60%以上的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是普通大米的十幾倍。糙米經(jīng)過(guò)發(fā)芽以后，一些具有特殊生理功能的活性物質(zhì)含量顯著增加，尤其是對(duì)心腦血管疾病具有預(yù)防和舒緩功能的γ-氨基丁酸含量成倍增加。富含γ-氨基丁酸水稻品種的研究及其產(chǎn)品的開發(fā)，有助于拓寬稻米的利用范圍和增加稻米的附加值。
1 γ-氨基丁酸及其生理功能
γ-氨基丁酸（γ-Aminobutyric Acid，GABA）是一種以游離態(tài)存在于生物體內(nèi)的非蛋白質(zhì)氨基酸。在植物體內(nèi)通過(guò)谷氨酸脫羧酶的作用由谷氨酸脫羧而成。動(dòng)物也可以合成少量的γ-氨基丁酸，其余部分需要通過(guò)食物補(bǔ)充。
γ-氨基丁酸是一種神經(jīng)抑制性遞質(zhì)或遞質(zhì)前體，參與神經(jīng)活動(dòng)，具有降血壓、降血脂、抗動(dòng)脈硬化、促進(jìn)腦血液流量、增加腦供氧量、促進(jìn)細(xì)胞代謝和改善中風(fēng)后遺癥的功能[2-4]，還有改善肝腎功能、促進(jìn)酒精降解、緩解疲勞感和防止肥胖等作用[5]。
2 γ-氨基丁酸在稻米中的分布及富集
1994年T.Saikusa在稻米食用品質(zhì)試驗(yàn)中首先發(fā)現(xiàn)糙米發(fā)芽后，游離氨基酸的組成和含量發(fā)生了顯著變化，其中主要集中在胚芽部分的GABA含量大幅提高[6]。同年，T.Saikusa又檢測(cè)了日本10個(gè)不同品種的稻米胚芽GABA富集情況，發(fā)現(xiàn)不同品種的米胚芽富集GABA的能力有很大差異，其中GABA富集最高的是巨胚米[7]。
孫向東[8]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)精米GABA含量為1.6 mg/100 g，糙米的含量為16.1 mg/100 g。羅 曦等[9]研究認(rèn)為，發(fā)芽前稻米的各部分GABA含量是皮胚＞穎殼＞糙米＞精米，稻谷和糙米萌發(fā)后各部分GABA含量是胚芽＞糙米＞精米。
很多人研究糙米發(fā)芽富集GABAd的環(huán)境控制條件，如浸泡溫度、浸泡時(shí)間、發(fā)芽溫度、發(fā)芽時(shí)間、浸泡液pH值和添加劑等[10-28]。縱觀各個(gè)研究結(jié)果，得到的結(jié)果差異較大，發(fā)現(xiàn)各種控制條件的取值范圍大致如下所示：浸泡溫度28～45 ℃、浸泡時(shí)間3～24 h、發(fā)芽溫度25～45 ℃、發(fā)芽時(shí)間16.7～36.0 h。但大多數(shù)研究結(jié)果趨向于：浸泡溫度28～30 ℃、浸泡時(shí)間24 h、發(fā)芽溫度30 ℃上下、發(fā)芽時(shí)間24 h、浸泡液pH值為5.5。
3 影響發(fā)芽糙米GABA含量的基因型（品種）因素
張緒璋等[29]研究認(rèn)為，不同品種的糙米發(fā)芽后GABA含量差異顯著，多系一號(hào)發(fā)芽后的GABA含量是24.4 mg/100 g，顯著高于特優(yōu)175和威優(yōu)77。
趙艷[14]以6個(gè)粳稻品種為材料，研究不同品種稻谷GABA的初始含量，發(fā)現(xiàn)不同材料的GABA初始含量不同，發(fā)芽前不同的處理方法對(duì)稻谷積累GABA的促進(jìn)效應(yīng)具有很大的品種差異。中超123和日本晴這2個(gè)品種GABA含量高，處理后的GABA含量可以達(dá)到萌發(fā)前的5.6倍和2.2倍，分別為112.36 mg/100 g和90.64 mg/100 g。
吳琴燕等[30]對(duì)30個(gè)品種糙米的γ-氨基丁酸（GABA）含量和谷氨酸脫羧酶（GAD）活性進(jìn)行了變異度分析和聚類分析，發(fā)現(xiàn)不同品種的糙米原料中，GABA含量和GAD活性存在明顯差異，變異系數(shù)分別為51.7%和44.9%。
章清杞等[31]用60Co γ射線照射秈稻恢復(fù)系明恢86（M86）種子，獲得巨胚突變體MhgeR。其γ-氨基丁酸（GABA）含量比原品種M86高215.90%。
康彬彬等[32]收集福建稻區(qū)主栽的10個(gè)稻米品種，對(duì)不同稻米品種發(fā)芽糙米中γ-氨基丁酸（GABA）的含量進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)不同稻米品種發(fā)芽糙米中GABA的含量存在極顯著差異，其中以秈優(yōu)63發(fā)芽糙米的GABA含量最高，達(dá)到53.06 mg/100 g；發(fā)芽糙米中的GABA含量與糙米原料中谷氨酸含量呈極顯著的正相關(guān)，與氨基酸總量、必需氨基酸含量均呈顯著的正相關(guān)。
楊樹明等[33]選用云南和浙江近期育成的21個(gè)水稻粳秈品種（系）進(jìn)行比較研究，發(fā)現(xiàn)粳稻平均GABA的含量在10.87～15.71 mg/100 g，平均值為12.89 mg/100 g；秈稻品種的平均GABA含量在8.61～18.69 mg/100 g，平均值為13.304 mg/100 g，變異系數(shù)范圍為2.33%～19.75%；GABA含量的變化幅度秈稻大于粳稻。
靳 祥等[34]研究了云南稻核心種質(zhì)回交后代的糙米GABA含量，結(jié)果表明粳稻回交后代GABA含量高于秈稻回交后代；有色米高于無(wú)色米；不同回交世代GABA含量差異較大；據(jù)此認(rèn)為對(duì)早世代材料選擇更易獲得高GABA材料。
曾亞文等[35]研究了905份云南地方稻初級(jí)核心種質(zhì)的功能成分在栽培型之間的差異和地帶性特征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：糙米γ-氨基丁酸含量為（7.43±2.53）mg/100 g，其中水稻（7.59±2.56）mg/100 g極顯著高于陸稻（7.09±2.45）mg/100 g，糯稻（8.55±2.88）mg/100 g極顯著高于黏稻（7.10±2.32）mg/100 g，晚稻（7.88±2.64）mg/100 g極顯著高于早中稻（7.23±2.45）mg/100 g，白米（8.38±2.66）mg/100 g極顯著高于紅米（6.63±2.14）mg/100 g和紫米（7.34±2.18）mg/100 g。
姚 森等[36]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)芽糙米的GABA含量存在光溫生態(tài)型差異，早稻糙米明顯高于中稻糙米和晚稻糙米；秈稻糙米發(fā)芽后GABA的平均含量比粳稻含量稍高，但差異不顯著；與高GABA生成量相關(guān)的性狀是可遺傳的。GABA的生成量與發(fā)芽糙米的芽長(zhǎng)和GAD活性有極顯著的相關(guān)性。并認(rèn)為不同品種類型間GABA含量的差異可能由發(fā)芽糙米組織內(nèi)GAD活性的差異所致。
縱觀以上研究，由于測(cè)定方法和發(fā)芽控制條件的不同，造成所測(cè)得的GABA含量差異很大。但一致的結(jié)論是糙米發(fā)芽后GABA含量比發(fā)芽前成倍增加，品種之間存在顯著差異，即品種的基因型是決定發(fā)芽糙米GABA含量的內(nèi)因。
4 富含γ-氨基丁酸水稻遺傳育種研究策略
以往對(duì)于富含γ-氨基丁酸水稻的研究，大多集中在發(fā)芽糙米工藝優(yōu)化和品種間含量差異的測(cè)定，只有極少數(shù)是富含γ-氨基丁酸水稻品種篩選和品種選育的報(bào)道[31，37-38]。對(duì)于我國(guó)大面積栽培的雜交稻與其親本發(fā)芽糙米GABA含量的遺傳關(guān)系研究尚未見(jiàn)報(bào)道，也還沒(méi)有機(jī)構(gòu)從事富含γ-氨基丁酸雜交稻組合的選育工作。目前發(fā)芽糙米制品生產(chǎn)廠家多數(shù)是以普通水稻品種稻谷作為生產(chǎn)原料，這樣嚴(yán)重影響發(fā)芽糙米制品的γ-氨基丁酸含量及其功效。巨胚稻GABA含量確實(shí)比普通品種的要高，但因其出苗較差，很難在生產(chǎn)上大面積推廣。普通水稻品種發(fā)芽糙米GABA含量也存在2倍以上的差異，因而完全可以從非巨胚稻（普通水稻）中篩選發(fā)芽糙米富含γ-氨基丁酸的種質(zhì)資源，進(jìn)行遺傳育種研究。
5 參考文獻(xiàn)
[1] 陳秀華.心腦血管疾病的一級(jí)二級(jí)預(yù)防[J].基層醫(yī)學(xué)論壇，2009，11（29）：943-944.
[2] USUKI S.Effect of pre-germinated brown rice intake on diabetic neuro-pathy in streptozotocin-induced diabetic rats[J].Nutr Metab（Lond），2007，23（4）：25.
[3] MAMIYA T.Effect of pre-germinated brown rice intake on depression-like behavior in mice[J].Pharmacol Biochem Behav，2007，86（1）：62-67.
[4] 張祥喜，袁林峰，劉凱，等.富含γ-氨基丁酸（GABA）的巨胚功能稻研究進(jìn)展[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，19（1）：36-39.
[5] 諸蕓，蔡云清，耿珊珊.發(fā)芽糙米對(duì)高脂血癥患者血脂代謝的影響[C].第二屆兩岸四地營(yíng)養(yǎng)改善學(xué)術(shù)會(huì)議.2010.
[6] T. SAIKUSA.Distribution of Free Amino Acid in the Rice Kernel and Kernel Fraction and the Effect of Water soaking on the Distribution[J].J Agri Food Chem，1994，58（4）：1122-1125.
[7] SAIKUSA T.Accumulation of gamma aminobutyric acid（gaba）in the rice GERM during water soaking[J].Biosci Biotech Biochem，1994，58（12）：2291-2292.
[8] 孫向東.發(fā)芽糙米研究最新進(jìn)展[J].中國(guó)稻米，2005（3）：5-7.
[9] 羅曦，曾亞文，楊樹明，等.不同發(fā)芽時(shí)間下發(fā)芽稻谷和糙米不同部位γ-氨基丁酸含量差異[J].食品科學(xué)，2009（13）：124-128.
[10] 王玉萍，韓永斌，顧振新，等.谷氨酸鈉和抗壞血酸對(duì)發(fā)芽糙米中GABA富積效果的影響[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（2）：94-97.
[11] 王玉萍，韓永斌，蔣振輝，等.培養(yǎng)溫度對(duì)發(fā)芽糙米生理活性及GABA等主要物質(zhì)含量的影響[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2006（3）：19-22.
[12] 姚森，鄭理，趙思明，等.發(fā)芽條件對(duì)發(fā)芽糙米中γ-氨基丁酸含量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006（12）：211-215.
[13] 許琳，劉建偉，王智霖.糙米高水分通風(fēng)加濕調(diào)質(zhì)后γ-氨基丁酸富集工藝的研究[J].糧食與飼料工業(yè)，2009（2）：4-5，7.
[14] 趙艷.酸刺激和谷氨酸處理對(duì)不同粳稻品種稻谷γ-氨基丁酸積累的影響[J].中國(guó)水稻科學(xué)，2008（4）：439-442.
[15] 張名位，陳恩成，張雁，等.秈型黑米萌芽積累γ-氨基丁酸的工藝條件研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007（3）：213-218.
[16] 鄭向華，陳榮，葉寧，等.溫度和時(shí)間對(duì)發(fā)芽糙米中γ-氨基丁酸含量的影響[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2009（9）：1-4.
[17] 王琛，馬濤，劉欣.糙米發(fā)芽過(guò)程中GABA富集工藝的研究[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2010（11）：25-29.
[18] 楊慧萍，李常鈺，王超超.響應(yīng)面法優(yōu)化糙米發(fā)芽工藝條件研究[J].糧食與飼料工業(yè)，2011（4）：1-5.
[19] 江湖，付金衡，余勃，等.富含γ-氨基丁酸發(fā)芽糙米生產(chǎn)工藝的研究[J].食品研究與開發(fā)，2009（8）：106-110.
[20] 吳鳳鳳，臧楠，楊哪，等.浸泡處理對(duì)發(fā)芽糙米蒸煮食用品質(zhì)的影響[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2009（7）：6-9，63.
[21] 鄭藝梅，黃河，華平，等.超聲波處理對(duì)發(fā)芽糙米主要成分變化的影響[J].食品科學(xué)，2008（11）：337-339.
[22] 鄭藝梅.發(fā)芽糙米營(yíng)養(yǎng)特性、γ-氨基丁酸富集及生理功效的研究[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.
[23] 鄧宇.發(fā)芽條件及營(yíng)養(yǎng)液對(duì)發(fā)芽糙米中γ-氨基丁酸含量的影響[J].食品工業(yè)，2010（2）：79-82.
[24] NORIKO K B C.Effect of soaking and gaseous treatment on GABA content in germinated brown rice[J].Journal of Food Engineering，2007，41（2）：556-560.
[25] DASA M，GUPTAA S，KAPOORA V，et al.Enzymatic polishing of rice——a new processing technology[J].LWT-Food Science and Technology，2008，41（10）：2079-2084.
[26] MOONGNGARM A，SAETUNG N.Comparison of chemical compsiti-ons and bioactive compounds of germinated rough rice and brown rice[J].Food Chemistry，2010，122（3）：782-788.
[27] JOYE J I A，LAMBERTS L. In SITU production of γ-aminobutyric acid in breakfast cereals[J]. Food Chemistry，2011，10（1016）：090.
[28] 王京廈.發(fā)芽糙米工藝研究[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.
[29] 張緒璋，周以飛.秈稻萌芽糙米GABA含量分析[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007（6）：191-194.
[30] 吳琴燕，楊敬輝，朱桂梅，等.糙米原料中γ-氨基丁酸含量與谷氨酸脫羧酶活性分析[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009（6）：8-10.
[31] 章清杞，鄭寶東，張書標(biāo)，等.功能性特種巨胚稻——MhgeR的選育及應(yīng)用[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，2009（2）：180-184.
[32] 康彬彬，陳團(tuán)偉，陳紹軍，等.高γ-氨基丁酸稻米品種的篩選[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)，2007（6）：471-475.
[33] 楊樹明，曾亞文，方曉東，等.不同氣候生態(tài)條件下水稻品種產(chǎn)量、功能性成分含量及穩(wěn)定性[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2009（1）：321-326.
[34] 靳祥，張明喜，曾亞文，等.云南稻核心種質(zhì)回交后代糙米GABA含量分析[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011（3）：360-365.
[35] 曾亞文，杜娟，楊樹明，等.云南稻核心種質(zhì)糙米功能成分栽培型差異及其地帶性特征[J].光譜學(xué)與光譜分析，2010（12）：3388-3394.
[36] 姚森，楊特武，趙莉君，等.發(fā)芽糙米中γ-氨基丁酸含量的品種基因型差異分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（12）：3974-3982.
[37] 周元春.我國(guó)培育出預(yù)防高血壓稻米新品種[J].科技文萃，2003（4）：141.
[38] 劉玲瓏．稻米浸水后Y-氨基丁酸（GABA）的積累及其分子機(jī)制研究[D]．南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.
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