專利名稱：用于得到雜合Waxy Sugary－2玉米的谷物生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及來源于植物和谷物的蠟質(zhì)玉米淀粉的生產(chǎn)方法，這些植物和谷物主要對隱性sugary-2等位基因為雜合，該方法包括間作對顯性sugary-2等位基因純合的蠟質(zhì)玉米種子和對隱性sugary-2等位基因純合的蠟質(zhì)玉米種子，其中一種雜種為雄性不育。收獲玉米一起加工得到具有極佳的低溫和凍融穩(wěn)定性，高成糊(pasting)溫度和完整顆粒的淀粉。
基于生產(chǎn)對隱性sugary-2等位基因雜合的蠟質(zhì)玉米的成本，這種方法比較昂貴，成本比生產(chǎn)蠟質(zhì)玉米至少高出10％。
使人吃驚的是，目前發(fā)現(xiàn)通過間作，收獲和一起加工得到的雜種，可對這兩種雜種進行成本更有效的生產(chǎn)，而無淀粉功能性的顯著丟失。
F1雜種，用于此處是指，由兩個近交系雜交育種得到的雜種。
雜合，用于此處是指，當不同的等位基因位于同源染色體上的相應(yīng)位點時存在的一種遺傳狀態(tài)。
純合，用于此處是指，當相同的等位基因位于同源染色體上的相應(yīng)位點時存在的一種遺傳狀態(tài)。
雜種，用于此處是指，兩種遺傳學上不相同的品種間進行雜交產(chǎn)生的所有后代。
近交系，用于此處是指，一種基本上純合的品種。
雄性不育或雌性，用于此處是指，由于任何一種機制，植株不產(chǎn)生有功能的花粉，這些機制包括但不限于機械或手工去穗，化學品導(dǎo)致不育，或遺傳不育如細胞質(zhì)雄性不育，它導(dǎo)致花穗無功能。
除非特別提到，顯性基因用大寫字母表示，隱性基因用小寫字母表示。玉米胚乳是三倍體，一個基因包含三個等位基因。因此，wxwxwxsu2su2su2代表一種對waxy基因和sugary-2基因都是隱性純合的雜種，而wxwxwxSU2SU2su2代表一種對waxy基因純合和對sugary-2基因雜合的雜種，對sugary-2基因來說，它有兩個顯性或野生型等位基因和一個隱性或突變型等位基因。
一種雜種是雄性不育的，這樣第二種雜種為整塊地提供花粉。哪一種雜種被選擇為雄性不育雜種與本發(fā)明無關(guān)，因為在它們中任何一種突變體都可為雄性不育。對雄性不育和授粉株的具體選擇決定了來源于這兩種雜種淀粉的基因型。本領(lǐng)域所共知，玉米胚乳是三倍體。胚乳基因型有兩個基因劑量來源于母本遺傳，一個基因劑量來源于父本遺傳。這樣，根據(jù)來源于F1雜種的F2谷物的期望遺傳組成可選擇出哪一種雜種為不育。
特別適合的實施方案是當雌性雜種產(chǎn)生期望的淀粉并較雄性可育雜種或授粉株更大量地種植時，這樣的雌性植株的量至少占田地的大約80％，更優(yōu)選至少占田地的大約85％，最優(yōu)選至少占田地的大約90％。例如，若想獲得原代的蠟質(zhì)玉米淀粉，該玉米為兩個劑量的sugary-2基因的隱性雜合(wxwxwxSU2su2su2)，那么對sugary-2基因隱性純合的蠟質(zhì)雜種玉米是雄性不育的，將它與對sugary-2基因顯性純合的可育的蠟質(zhì)玉米間作。
本發(fā)明的F2谷物是對隱性sugary-2等位基因雜合的蠟質(zhì)玉米(wxwxwxSU2su2su2或wxwxwxSU2SU2su2)，少量蠟質(zhì)玉米對顯性或隱性sugary-2等位基因純合(wxwxwxSU2SU2SU2或wxwxwxsu2su2su2)。收獲這兩種雜種一起加工得到淀粉，使用的方法是本領(lǐng)域所共知的，包括干磨和濕磨。
所產(chǎn)生的淀粉混合品與純F2雜種淀粉相比生產(chǎn)成本下降，付給種植者的報酬比生產(chǎn)純雜種的低。
產(chǎn)生的淀粉可以碾碎或轉(zhuǎn)化(converted)形式使用?？墒褂脧谋景l(fā)明的淀粉得到的轉(zhuǎn)化產(chǎn)品，熱和/或剪切處理的產(chǎn)品，此處轉(zhuǎn)化產(chǎn)品包括流質(zhì)或稀糊淀粉，它們可通過氧化、酶轉(zhuǎn)化特別是用α-淀粉酶轉(zhuǎn)化、酸水解、加熱和/或酸糊精化制備。
淀粉可通過改性以進一步增強它們的特性。本領(lǐng)域共知的任何改性均可使用，例如，通過衍生化形成醚，酯或半酯如羥丙基醚，乙酸酯，磷酸酯，琥珀酸酯，例如，琥珀酸辛酯，叔胺和季胺醚等，或通過其它改性技術(shù)來生產(chǎn)具有此處所述特征的淀粉。
這些改性包括化學，物理或熱改性。當使用化學衍生化作用時，優(yōu)選的取代基團是羥丙基，磷酸酯或乙酸酯基團。
該淀粉優(yōu)選的化學改性是交聯(lián)。本領(lǐng)域共知的任何交聯(lián)劑都可用于該目的，包括但不限于用于食物體系的表氯醇，線性的二羧酸酐，檸檬酸丙烯醛，磷酰氯，脂肪酸/醋酸混合酸酐和三偏磷酸鹽，以及用于非食物體系的表氯醇，線性的二羧酸酐，檸檬酸丙烯醛，磷酰氯，脂肪酸/醋酸混合酸酐和三偏磷酸鹽，甲醛，氰尿酰氯，二異氰酸酯和二乙烯基砜。交聯(lián)反應(yīng)用本領(lǐng)域共知的技術(shù)來完成，例如在美國專利No.2,328,537和2,801,242中描述過的。改性淀粉的過程在由R.L.Davidson主編的(McGraw-Hill，Inc.，New York，NY 1980)Handbookof Water Soluble Gums and Resins一書的22-26頁到22-47頁M.W.Rutenberg所寫的“Starch and Its Modification”一章中有描述。
產(chǎn)生合適產(chǎn)物所需交聯(lián)劑的量是本領(lǐng)域所共知的，除其他因素之外，該量根據(jù)所選交聯(lián)劑的類型，交聯(lián)劑的濃度，反應(yīng)的條件以及采用交聯(lián)淀粉的必要性而有變化。一般來說，這個量可在占淀粉重量的大約0.001％到大約10.0％的范圍內(nèi)。
該淀粉也可進行物理改性，如通過在WO 95/04082(1995年2月9日公開)中描述的熱抑制。
淀粉也可進行預(yù)膠化。示例的制備預(yù)膠化淀粉的過程公開在在美國專利4,280,851(Pitchon，et al.)，美國專利4,465,702(Eastman，et al.)，美國專利5,037,929(Rajagopalan)，美國專利5,131,953(Kasica，et al.)，和美國專利5,149,799(Rubens)中。預(yù)膠化淀粉的傳統(tǒng)步驟是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，并在這些文章中有描述，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.
該淀粉可用本領(lǐng)域所共知的任何方法進行純化，以去除淀粉本身固有的或淀粉改性過程中產(chǎn)生的異味和顏色。首選的處理該淀粉的純化方法公開在U.S.系列號07/832,838中，由Kasica等1992年2月7日遞交。對想以顆粒狀或預(yù)膠化形式使用的淀粉，堿清洗技術(shù)也是有用的，在以U.S.5,187,272(Bertalan et al.)為代表的同族專利中有描述。
本發(fā)明的玉米淀粉的有價值的功能包括極佳的低溫和凍融穩(wěn)定性，相對高的峰值粘度，相對高的成糊溫度和大的相當均勻的完整顆粒。
該淀粉可用于多種工業(yè)產(chǎn)品，包括，但不限于，食品和飲料，藥品，紙和紙制品，遞送系統(tǒng)如乳化劑和膠囊化劑，化妝品，清潔劑和個人護理用品。在食品和飲料產(chǎn)品中尤為重要，在它們中，產(chǎn)品可能暴露于相對低溫下，包括冷凍溫度下長期儲存，和/或暴露于反復(fù)的凍融循環(huán)。這包括但不限于，罐裝凍制品如餡餅，湯和其它相似的產(chǎn)品。將該淀粉用于這些用途可通過延緩脫水作用和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，顏色和透明度的明顯變壞使食品保質(zhì)。
該淀粉可用于產(chǎn)品中，作為化學改性淀粉的直接替代品。該淀粉可加到一定量使之能有效提供與化學改性淀粉相同的功能性。通常，該淀粉的添加量占產(chǎn)品重量的約0.1％到20％，可直接將淀粉或含該淀粉的漿或溶膠加入到產(chǎn)品中。
以下給出的實施例用于進一步闡述和解釋本發(fā)明，不管從任何角度說都不應(yīng)該看作是對本發(fā)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實施例。
水浴加熱(bath cook)-含5％固形物的淀粉樣品95℃水浴加熱20分鐘。淀粉漿用玻璃棒攪拌3分鐘，接著靜置加熱17分鐘。通過補充在水浴加熱過程中蒸發(fā)的量來維持被加熱物的濃度。
凍融穩(wěn)定性試驗-水浴加熱的淀粉冷卻到室溫，倒入4盎司(0.55kg)罐中放入冰柜(-19℃)中16小時。然后將樣品從冰柜中拿出在室溫解凍8小時。視覺檢查樣品在表面和擠壓時的脫水收縮作用，不透明性和凝膠化改變。重復(fù)凍融循環(huán)直至樣品四個特性中的兩個喪失。
實施例1-生產(chǎn)有一個或兩個劑量sugary-2基因的蠟質(zhì)玉米A.waxy/sugary-2雄性不育突變體(wxwxwxsu2su2su2)和waxy雄性可育突變體(wxwxwx)在地里按90∶10(不育∶可育)的比率隨機間作。一起收獲種子，得到大約10％蠟質(zhì)玉米(wxwxwx)和90％有兩個劑量隱性sugary-2基因的蠟質(zhì)玉米(wxwxwxSU2su2su2)的混合品。
B.waxy/sugary-2雄性可育突變體(wxwxwxsu2su2su2)和waxy雄性不育突變體(wxwxwx)在地里按90∶10(不育∶可育)的比率隨機間作。一起收獲種子，得到大約90％有一個劑量隱性sugary-2的蠟質(zhì)玉米(wxwxwxSU2SU2su2)和10％有三個劑量隱性sugary-2的蠟質(zhì)玉米(wxwxwxsu2su2su2)的混合品。
C.以80∶20(不育∶可育)的雜種玉米比率重復(fù)實施例1A，生產(chǎn)出大約20％蠟質(zhì)玉米(wxwxwx)和80％有兩個劑量隱性sugary-2基因的蠟質(zhì)玉米(wxwxwxSU2su2su2)的混合品。
實施例2-凍融穩(wěn)定性比較進行了幾種淀粉凍融穩(wěn)定性的比較。結(jié)果列在下表1中。每一個數(shù)字代表淀粉加熱物保持可接受(穩(wěn)定)的凍融循環(huán)的次數(shù)。
1A＝實施例1A中的淀粉1C＝實施例1C中的淀粉Waxy＝對顯性sugary-2基因純合的純蠟質(zhì)玉米(wxwxwxSU2SU2SU2)2DOSE＝有兩個劑量隱性sugary-2基因的純的雜種蠟質(zhì)玉米(wxwxwxSU2su2su2)表1-凍融穩(wěn)定性

從表1中可看出本發(fā)明90∶10混合品與純雜種表現(xiàn)得一樣好。而本發(fā)明80∶20混合品表現(xiàn)不十分理想，但基本上仍優(yōu)于蠟質(zhì)玉米。
權(quán)利要求
1.包括以下步驟的種植方法(a)間作兩種雜種，其中(1)第一種雜種是雄性可育蠟質(zhì)玉米種子；和(2)第二種雜種是對sugary-2等位基因隱性純合的雄性不育蠟質(zhì)玉米種子；(b)允許雄性可育玉米植株向上述雄性不育玉米植株授粉；和(c)從兩種雜種中一起收獲產(chǎn)生的玉米種子得到混合品。
2.包括以下步驟的種植方法(a)間作兩種雜種，其中(1)第一種雜種是雄性不育蠟質(zhì)玉米種子；和(2)第二種雜種是對sugary-2等位基因隱性純合的雄性可育蠟質(zhì)玉米種子；(b)允許雄性可育玉米植株向上述雄性不育玉米植株授粉；和(c)從兩種雜種中一起收獲產(chǎn)生的玉米種子得到混合品。
3.權(quán)利要求1或2中的方法，其中玉米植株由細胞質(zhì)的，遺傳的，機械的，化學的，手工的或這些方法的組合導(dǎo)致雄性不育。
4.前面任意一項權(quán)利要求中的方法，其中雜種是隨機間作的。
5.前面任意一項權(quán)利要求中的方法，其中雄性不育雜種以多于雄性可育雜種的量存在。
6.前面任意一項權(quán)利要求中的方法，其中雜種的種植使雄性不育雜種占雜種的至少約80％。
7.前面任意一項權(quán)利要求中的方法，其中雜種的種植使雄性不育雜種占雜種的至少約85％。
8.前面任意一項權(quán)利要求中的方法，其中雜種的種植使雄性不育雜種占雜種的至少約90％。
9.來源于前面任意一項權(quán)利要求中的混合品的淀粉。
10.權(quán)利要求9中的淀粉，其中淀粉用至少一種方法進行過改性，這些方法選自轉(zhuǎn)化，化學改性，酶改性，和物理改性。
11.含有權(quán)利要求9或10的淀粉的組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及來源于植物的蠟質(zhì)玉米淀粉的生產(chǎn)方法，這些植物主要對隱性sugary－2等位基因為雜合，該方法包括間作對顯性sugary－2等位基因純合的蠟質(zhì)玉米種子和對隱性sugary－2等位基因純合的蠟質(zhì)玉米種子，其中一種雜種為雄性不育。收獲玉米一起加工得到具有極佳的低溫和凍融穩(wěn)定性，高成糊溫度和完整顆粒的淀粉。
文檔編號A01H5/10GK1442041SQ0311993
公開日2003年9月17日 申請日期2003年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月6日
發(fā)明者B·納格勒, J·L·埃姆林, G·阿佩爾 申請人:國家淀粉及化學投資控股公司