用于得到杂合WaxySugary－2玉米的谷物生产方法

B·纳格勒, J·L·埃姆林, G·阿佩尔

2003年9月17日

2003年3月6日

2002年3月6日

国家淀粉及化学投资控股公司

A01H5/10GK1442041SQ0311993

WaxySugary 杂合 用于 得到

1.包括以下步骤的种植方法(a)间作两种杂种，其中(1)第一种杂种是雄性可育蜡质玉米种子；和(2)第二种杂种是对sugary-2等位基因隐性纯合的雄性不育蜡质玉米种子；(b)允许雄性可育玉米植株向上述雄性不育玉米植株授粉；和(c)从两种杂种中一起收获产生的玉米种子得到混合品2.包括以下步骤的种植方法(a)间作两种杂种，其中(1)第一种杂种是雄性不育蜡质玉米种子；和(2)第二种杂种是对sugary-2等位基因隐性纯合的雄性可育蜡质玉米种子；(b)允许雄性可育玉米植株向上述雄性不育玉米植株授粉；和(c)从两种杂种中一起收获产生的玉米种子得到混合品3.权利要求1或2中的方法，其中玉米植株由细胞质的，遗传的，机械的，化学的，手工的或这些方法的组合导致雄性不育4.前面任意一项权利要求中的方法，其中杂种是随机间作的5.前面任意一项权利要求中的方法，其中雄性不育杂种以多于雄性可育杂种的量存在6.前面任意一项权利要求中的方法，其中杂种的种植使雄性不育杂种占杂种的至少约80％7.前面任意一项权利要求中的方法，其中杂种的种植使雄性不育杂种占杂种的至少约85％8.前面任意一项权利要求中的方法，其中杂种的种植使雄性不育杂种占杂种的至少约90％9.来源于前面任意一项权利要求中的混合品的淀粉10.权利要求9中的淀粉，其中淀粉用至少一种方法进行过改性，这些方法选自转化，化学改性，酶改性，和物理改性11.含有权利要求9或10的淀粉的组合物

本发明涉及来源于植物和谷物的蜡质玉米淀粉的生产方法，这些植物和谷物主要对隐性sugary-2等位基因为杂合，该方法包括间作对显性sugary-2等位基因纯合的蜡质玉米种子和对隐性sugary-2等位基因纯合的蜡质玉米种子，其中一种杂种为雄性不育收获玉米一起加工得到具有极佳的低温和冻融稳定性，高成糊(pasting)温度和完整颗粒的淀粉基于生产对隐性sugary-2等位基因杂合的蜡质玉米的成本，这种方法比较昂贵，成本比生产蜡质玉米至少高出10％使人吃惊的是，目前发现通过间作，收获和一起加工得到的杂种，可对这两种杂种进行成本更有效的生产，而无淀粉功能性的显著丢失F1杂种，用于此处是指，由两个近交系杂交育种得到的杂种杂合，用于此处是指，当不同的等位基因位于同源染色体上的相应位点时存在的一种遗传状态纯合，用于此处是指，当相同的等位基因位于同源染色体上的相应位点时存在的一种遗传状态杂种，用于此处是指，两种遗传学上不相同的品种间进行杂交产生的所有后代近交系，用于此处是指，一种基本上纯合的品种雄性不育或雌性，用于此处是指，由于任何一种机制，植株不产生有功能的花粉，这些机制包括但不限于机械或手工去穗，化学品导致不育，或遗传不育如细胞质雄性不育，它导致花穗无功能除非特别提到，显性基因用大写字母表示，隐性基因用小写字母表示玉米胚乳是三倍体，一个基因包含三个等位基因因此，wxwxwxsu2su2su2代表一种对waxy基因和sugary-2基因都是隐性纯合的杂种，而wxwxwxSU2SU2su2代表一种对waxy基因纯合和对sugary-2基因杂合的杂种，对sugary-2基因来说，它有两个显性或野生型等位基因和一个隐性或突变型等位基因一种杂种是雄性不育的，这样第二种杂种为整块地提供花粉哪一种杂种被选择为雄性不育杂种与本发明无关，因为在它们中任何一种突变体都可为雄性不育对雄性不育和授粉株的具体选择决定了来源于这两种杂种淀粉的基因型本领域所共知，玉米胚乳是三倍体胚乳基因型有两个基因剂量来源于母本遗传，一个基因剂量来源于父本遗传这样，根据来源于F1杂种的F2谷物的期望遗传组成可选择出哪一种杂种为不育特别适合的实施方案是当雌性杂种产生期望的淀粉并较雄性可育杂种或授粉株更大量地种植时，这样的雌性植株的量至少占田地的大约80％，更优选至少占田地的大约85％，最优选至少占田地的大约90％例如，若想获得原代的蜡质玉米淀粉，该玉米为两个剂量的sugary-2基因的隐性杂合(wxwxwxSU2su2su2)，那么对sugary-2基因隐性纯合的蜡质杂种玉米是雄性不育的，将它与对sugary-2基因显性纯合的可育的蜡质玉米间作本发明的F2谷物是对隐性sugary-2等位基因杂合的蜡质玉米(wxwxwxSU2su2su2或wxwxwxSU2SU2su2)，少量蜡质玉米对显性或隐性sugary-2等位基因纯合(wxwxwxSU2SU2SU2或wxwxwxsu2su2su2)收获这两种杂种一起加工得到淀粉，使用的方法是本领域所共知的，包括干磨和湿磨所产生的淀粉混合品与纯F2杂种淀粉相比生产成本下降，付给种植者的报酬比生产纯杂种的低产生的淀粉可以碾碎或转化(converted)形式使用可使用从本发明的淀粉得到的转化产品，热和/或剪切处理的产品，此处转化产品包括流质或稀糊淀粉，它们可通过氧化、酶转化特别是用α-淀粉酶转化、酸水解、加热和/或酸糊精化制备淀粉可通过改性以进一步增强它们的特性本领域共知的任何改性均可使用，例如，通过衍生化形成醚，酯或半酯如羟丙基醚，乙酸酯，磷酸酯，琥珀酸酯，例如，琥珀酸辛酯，叔胺和季胺醚等，或通过其它改性技术来生产具有此处所述特征的淀粉这些改性包括化学，物理或热改性当使用化学衍生化作用时，优选的取代基团是羟丙基，磷酸酯或乙酸酯基团该淀粉优选的化学改性是交联本领域共知的任何交联剂都可用于该目的，包括但不限于用于食物体系的表氯醇，线性的二羧酸酐，柠檬酸丙烯醛，磷酰氯，脂肪酸/醋酸混合酸酐和三偏磷酸盐，以及用于非食物体系的表氯醇，线性的二羧酸酐，柠檬酸丙烯醛，磷酰氯，脂肪酸/醋酸混合酸酐和三偏磷酸盐，甲醛，氰尿酰氯，二异氰酸酯和二乙烯基砜交联反应用本领域共知的技术来完成，例如在美国专利No.2,328,537和2,801,242中描述过的改性淀粉的过程在由R.L.Davidson主编的(McGraw-Hill，Inc.，New York，NY 1980)Handbookof Water Soluble Gums and Resins一书的22-26页到22-47页M.W.Rutenberg所写的“Starch and Its Modification”一章中有描述产生合适产物所需交联剂的量是本领域所共知的，除其他因素之外，该量根据所选交联剂的类型，交联剂的浓度，反应的条件以及采用交联淀粉的必要性而有变化一般来说，这个量可在占淀粉重量的大约0.001％到大约10.0％的范围内该淀粉也可进行物理改性，如通过在WO 95/04082(1995年2月9日公开)中描述的热抑制淀粉也可进行预胶化示例的制备预胶化淀粉的过程公开在在美国专利4,280,851(Pitchon，et al.)，美国专利4,465,702(Eastman，et al.)，美国专利5,037,929(Rajagopalan)，美国专利5,131,953(Kasica，et al.)，和美国专利5,149,799(Rubens)中预胶化淀粉的传统步骤是本领域技术人员所熟知的，并在这些文章中有描述，如Chapter XXII-“Production and Use of Pregelatinized Starch”，StarchChemistry and Technology，Vol.III-Industrial Aspects，R.L.Whistler and E.F.Paschall，Editors，Academic Press，New York1967. 该淀粉可用本领域所共知的任何方法进行纯化，以去除淀粉本身固有的或淀粉改性过程中产生的异味和颜色首选的处理该淀粉的纯化方法公开在U.S.系列号07/832,838中，由Kasica等1992年2月7日递交对想以颗粒状或预胶化形式使用的淀粉，碱清洗技术也是有用的，在以U.S.5,187,272(Bertalan et al.)为代表的同族专利中有描述本发明的玉米淀粉的有价值的功能包括极佳的低温和冻融稳定性，相对高的峰值粘度，相对高的成糊温度和大的相当均匀的完整颗粒该淀粉可用于多种工业产品，包括，但不限于，食品和饮料，药品，纸和纸制品，递送系统如乳化剂和胶囊化剂，化妆品，清洁剂和个人护理用品在食品和饮料产品中尤为重要，在它们中，产品可能暴露于相对低温下，包括冷冻温度下长期储存，和/或暴露于反复的冻融循环这包括但不限于，罐装冻制品如馅饼，汤和其它相似的产品将该淀粉用于这些用途可通过延缓脱水作用和产品结构，颜色和透明度的明显变坏使食品保质该淀粉可用于产品中，作为化学改性淀粉的直接替代品该淀粉可加到一定量使之能有效提供与化学改性淀粉相同的功能性通常，该淀粉的添加量占产品重量的约0.1％到20％，可直接将淀粉或含该淀粉的浆或溶胶加入到产品中以下给出的实施例用于进一步阐述和解释本发明，不管从任何角度说都不应该看作是对本发明的限制所有用到的百分比都是基于重量/重量比以下方法通用于所有实施例水浴加热(bath cook)-含5％固形物的淀粉样品95℃水浴加热20分钟淀粉浆用玻璃棒搅拌3分钟，接着静置加热17分钟通过补充在水浴加热过程中蒸发的量来维持被加热物的浓度冻融稳定性试验-水浴加热的淀粉冷却到室温，倒入4盎司(0.55kg)罐中放入冰柜(-19℃)中16小时然后将样品从冰柜中拿出在室温解冻8小时视觉检查样品在表面和挤压时的脱水收缩作用，不透明性和凝胶化改变重复冻融循环直至样品四个特性中的两个丧失实施例1-生产有一个或两个剂量sugary-2基因的蜡质玉米A.waxy/sugary-2雄性不育突变体(wxwxwxsu2su2su2)和waxy雄性可育突变体(wxwxwx)在地里按90∶10(不育∶可育)的比率随机间作一起收获种子，得到大约10％蜡质玉米(wxwxwx)和90％有两个剂量隐性sugary-2基因的蜡质玉米(wxwxwxSU2su2su2)的混合品B.waxy/sugary-2雄性可育突变体(wxwxwxsu2su2su2)和waxy雄性不育突变体(wxwxwx)在地里按90∶10(不育∶可育)的比率随机间作一起收获种子，得到大约90％有一个剂量隐性sugary-2的蜡质玉米(wxwxwxSU2SU2su2)和10％有三个剂量隐性sugary-2的蜡质玉米(wxwxwxsu2su2su2)的混合品C.以80∶20(不育∶可育)的杂种玉米比率重复实施例1A，生产出大约20％蜡质玉米(wxwxwx)和80％有两个剂量隐性sugary-2基因的蜡质玉米(wxwxwxSU2su2su2)的混合品实施例2-冻融稳定性比较进行了几种淀粉冻融稳定性的比较结果列在下表1中每一个数字代表淀粉加热物保持可接受(稳定)的冻融循环的次数1A＝实施例1A中的淀粉1C＝实施例1C中的淀粉Waxy＝对显性sugary-2基因纯合的纯蜡质玉米(wxwxwxSU2SU2SU2)2DOSE＝有两个剂量隐性sugary-2基因的纯的杂种蜡质玉米(wxwxwxSU2su2su2)表1-冻融稳定性 从表1中可看出本发明90∶10混合品与纯杂种表现得一样好而本发明80∶20混合品表现不十分理想，但基本上仍优于蜡质玉米