豆类的种类很多，根据豆类的营养素种类和数量可将它们分为两大类，一类是以大豆为代表的高蛋白质、高脂肪豆类；另一种豆类则以碳水化合物含量高为特征，如鹰嘴豆等。豆类的营养价值非常高，我国传统饮食讲究“五谷宜为养，失豆则不良”，意思是说五谷是有营养的，但没有豆子就会失去平衡。因此，许多营养学家都呼吁，用豆类食品代替一定量的肉类食品，是解决人们营养不良和营养过剩双重负担的最好方法。
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鹰嘴豆
鹰嘴豆（Cicer arietinum L.）属豆科（Leguminosae）鹰嘴豆族（Cicereae）鹰嘴豆属（Cicer），是最早被人类驯化利用的豆科植物之一，是世界上第三大豆科作物，80%以上的种植面积分布在“一带一路”沿线国家，在我国的种植区域范围较窄，主要分布于新疆、甘肃、宁夏等省（自治区），其中新疆的种植面积和产量最大，是我国鹰嘴豆的主要产区，已有 2500 多年种植历史。鹰嘴豆是优良的植物蛋白质资源，其籽粒营养成分齐全、含量丰富，其中蛋白质和碳水化合物约占籽粒干重的 80%，除此之外，还含有丰富的膳食纤维、微量元素和维生素等。鹰嘴豆具有广泛的生理活性，药食兼用，如防癌、降血脂、保护心血管等。鹰嘴豆自身拥有耐旱、耐冷等耐逆性，对于我国西北地区广大干旱、半干旱地区的农业开发有着重要的现实意义，对实行退耕还林还草、水土保持和生态环境治理也具有积极作用；同时对于走出国门，服务“一带一路”沿线国家也具有重要战略意义。
02
鹰嘴豆种子贮藏蛋白和活性成分
鹰嘴豆种子蛋白质含量约为11％～31％，含有18种氨基酸，其中人体必需氨基酸齐全，还有组氨酸、精氨酸两种条件必需氨酸，人体必需氨基酸含量达7.91％，属完全蛋白质，是人类主要的植物膳食蛋白来源之一。鹰嘴豆种子贮藏蛋白根据沉降系数可划分为10S和7S两种组分，可用来加工蛋白肽、豆腐等制品以及热稳定的食品抗氧化剂。
鹰嘴豆种子中含有异黄酮、低聚糖、皂苷等活性成分。鹰嘴豆种子总异黄酮提取物有显著降低糖尿病小鼠血糖的作用，其作用的机制可能与其增强抗过氧化酶类（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶）活性，保护机体组织免遭过氧化损伤有关。鹰嘴豆种子总皂苷具有显著降低糖尿病小鼠空腹血糖，调节脂质代谢的功能，其作用的机制可能是促进糖尿病小鼠抗过氧化能力的提高和机体清除自由基能力的增强，减轻或避免氧自由基及过氧化产物对细胞的氧化损伤。鹰嘴豆种子中可溶性低聚糖主要有蔗糖、麦芽糖、棉籽糖、鹰嘴豆糖醇、水苏糖、毛蕊花糖和一种未知二糖，其中鹰嘴豆糖醇是鹰嘴豆所特有的一种特征性的三糖。
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鹰嘴豆耐旱性生理生化基础和响应干旱胁迫的EST序列分析
耐旱性较强的鹰嘴豆种质叶片保水能力强，水分饱和亏缺小，脯氨酸增加倍数大，能保持较高的细胞膜相对完整性，细胞膜脂过氧化较小，净光合速率下降幅度较小，蒸腾速率和气孔导度下降幅度较大，水分利用效率较高。因此，评价鹰嘴豆种质的耐旱能力应采用多个指标来判断更为可靠。
选取耐旱性较好的品种用于构建PEG模拟干旱胁迫和正常生长的两个平行的cDNA文库。每个文库随机挑选2500个左右克隆进行测序，并对测序结果进行生物信息学分析：有92个基因显著差异表达，其中36个为上调表达基因，56个为下调表达基因。上调表达基因大都与耐旱性相关，而下调表达基因大多涉及光合作用。
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鹰嘴豆苗期干旱胁迫基因基因表达谱分析
采用基于EST序列的寡核苷酸芯片，对PEG胁迫下鹰嘴豆苗期根和叶中的不同时间点基因表达谱进行分析。在胁迫期间（0.5～24h），鹰嘴豆幼苗根和叶中5个时间点累计检测到4815个差异表达基因，其中在幼苗根和叶中分别检测到3315个和4059个差异表达基因，其中只在叶片中差异表达的基因有1500个。根和叶中分别有2623个和3969个时间依赖性差异表达基因。根中有诱导表达基因88个，叶中有诱导表达基因52个，其中有9个为根和叶共有的诱导表达基因。
根和叶中差异表达基因共涉及113个代谢途径。这些代谢途径依据其涉及的差异表达基因在根和叶中的表达特征，可以划分为5个类别：第一类群包含89个代谢途径，所涉及的差异表达基因在幼苗根和叶中既有上调表达也有下调表达的；第二类群包含11个代谢途径，所涉及的差异表达基因在幼苗根和叶中全部上调表达；第三类群中的6个代谢途径，其所涉及的差异表达基因在幼苗根和叶中全部下调表达；第四、第五类群分别包含3个和1个代谢途径，前者所涉及的差异表达基因在幼苗叶中下调表达，而后者所涉及的差异表达基因在幼苗叶中上调表达。
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鹰嘴豆耐逆转录因子和逆功能基因的克隆和功能分析
对鹰嘴豆锌指蛋白基因（ZF1、ZF2、ZF3）、热激转录因子（CarHSFB2）和NAC转录因子家族基因（CarNAC1～6）进行了克隆与功能分析。
对鹰嘴豆肌动蛋白基因（CarACT1）、S-腺苷甲硫氨酸代谢途径中3个重要基因（CpSAMs、CpMS及CpSAMDC）、脯氨酸富集蛋白基因（CarPRP1）、14-3-3蛋白基因（14-3-3-1、14-3-3-2）、胚胎发生晚期丰富蛋白基因（CarLEA793、CarLEA4）、F-box蛋白基因（CarF-box1、CarF-box2）等进行了克隆和功能分析。
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鹰嘴豆种子贮藏蛋白类α-淀粉酶抑制剂
α-淀粉酶抑制剂在医学和农业生产中有着广泛和重要的应用前景。从鹰嘴豆种子中分离纯化获得的一个α-淀粉酶抑制剂CL-AI不属于已发现的六类植物来源α-淀粉酶抑制剂中的任何一类，是一类新的蛋白类α-淀粉酶抑制剂。CL-AI基因由4个外显子序列组成，编码497个氨基酸。CL-AI基因在转录水平只形成1条1491bp大小的mRNA，与编码CL-AI前体蛋白的mRNA大小相符合，不存在可变性剪切；CL-AI蛋白（含α、β两个亚基）在翻译结束后，信号肽的切除和两亚基之间的剪切分离同时进行。α-淀粉酶抑制剂CL-AI之所以具有抑制活性是因为它具有Cupin保守结构域。该淀粉酶抑制剂对不同来源的α-淀粉酶都有一定的抑制作用，饲喂棉铃虫和马铃薯甲虫幼虫，对其生长皆有抑制作用，它能延缓小麦、水稻、玉米三种作物种子发芽后的生长发育，具有应用在抑制穗萌上的潜力。Cupin超级蛋白家族在生物界分布广泛，因此该功能将具有广泛应用基础。
07
鹰嘴豆叶片原生质体分离体系和快速繁殖体系的构建
鹰嘴豆原生质体快速分离体系为：以10～30d苗龄的鹰嘴豆幼嫩叶片作为材料，其最佳原生质体分离条件为于CPW-M13溶液中质壁分离处理3h后转入酶解液中，黑暗条件下，27℃恒温水浴振荡器上45r/min振荡酶解7～8h。其最佳酶解液组合成分为0.5%纤维素酶Onozuka R-10+0.8%半纤维素酶Hemicellulase+0.8%离析酶Macerozyme R-10溶于CPW溶液[含0.1%MES（吗啉乙磺酸）+10%甘露醇]中，pH为4.8。
鹰嘴豆快速繁殖体系内容包括采用 1% NaClO 处理 15min，0.1%升汞浸泡 1min 进行种子表面灭菌；在光暗交替条件下在 1/2 MS 培养基上进行种子萌发；采用 MS+30g/L 蔗糖+0.5mg/L 2,4-D+3mg/L 6-BA+2g/L Gelzan+1.97g/L MgCl2 培养基进行腋芽诱导；采用 MS+30g/L 蔗糖+2g/L Gelzan+1.97g/L MgCl2+ 0.4g/L PVP40+2mg/L 6-BA+1mg/L IBA 培养基进行分化与增殖；采用 1/2 MS+ 10g/L 蔗糖+1mg/L IBA+2g/L Gelzan+1.97g/L MgCl2+0.4g/LPVP40 培养基进行生根；经炼苗后移栽的成活率达到 73.4%。
内 容 简 介
本书是一部全面系统介绍鹰嘴豆种子贮藏蛋白、活性成分和品种耐旱性及优异基因发掘等方面研究工作的专著。全书除了绪论，共8 章，第一章和第二章，主要介绍鹰嘴豆种子贮藏蛋白和活性成分的研究；第三章和第四章，主要介绍鹰嘴豆苗期耐旱性生理生化基础，响应干旱胁迫的EST序列分析，以及苗期干旱胁迫基因芯片的构建和基因表达谱分析；第五章和第六章，主要介绍鹰嘴豆耐逆转录因子和耐逆功能基因的克隆及功能分析；第七章，主要介绍鹰嘴豆种子贮藏蛋白类α-淀粉酶抑制剂的研究；第八章，主要介绍鹰嘴豆叶片原生质体分离体系和快速繁殖体系的构建。
本书内容丰富、系统全面、新颖实用，对于鹰嘴豆种植、开发和发掘利用具有重要指导意义。本书可作为植物科学和食品科学等领域，特别是豆科植物科学领域的专家、技术人员和研究生的参考书。
作 者 简 介
麻浩，博士生导师，新疆维吾尔自治区天山学者特聘教授，南京农业大学教授，新疆农业大学兼职教授，中国作物学作物种子专业委员会副主任，中国民族卫生协会中医药传承工作委员会专家。长期从事作物种质资源学、品质改良和精深加工利用、种子学、植物耐逆分子生物学、荒漠化生态防治等方面的研究和教学工作。在国内外发表论文200多篇，授权专利30多项；主编或参编教材5本，参编专著1本，主持或参与育成作物品种5个。先后获省部级科研奖励9项。
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