王曉軍 孫東雷 張祖明 王宗標(biāo) 王幸 徐澤俊 齊玉軍
摘要:利用近紅外分析儀對(duì)江蘇省143個(gè)花生地方品種資源的粗脂肪、蛋白質(zhì)、脂肪酸、氨基酸含量等20個(gè)品質(zhì)性狀進(jìn)行檢測(cè)分析。結(jié)果表明:不同地方品種之間品質(zhì)性狀差異較大,變異系數(shù)在1.95%~23.39%,其中硬脂酸含量的變異系數(shù)最大,粗脂肪含量變異系數(shù)最??;檢測(cè)到一些粗脂肪含量、蛋白質(zhì)含量、油酸含量、總氨基酸含量較高的優(yōu)異材料;在歐氏距離為15時(shí)可將143份花生地方品種劃分為五大類群,為育種時(shí)親本選配提供理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞:花生;品質(zhì)性狀;聚類分析;歐氏距離;近紅外光譜分析
中圖分類號(hào):S565.202.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1002-1302(2015)10-0116-03
花生是世界上重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物,特別是在廣大的發(fā)展中國(guó)家,花生是重要的食用蛋白源和食用植物油源[1]。過去50年來,我國(guó)花生品種改良工作取得了巨大成就,通過對(duì)農(nóng)家品種、育成品種(系)、引入資源的搜集整理和鑒定,篩選出一大批優(yōu)異種質(zhì),在育種或生產(chǎn)上發(fā)揮了較大作用[1-2]。隨著人們生活水平不斷提高,花生育種目標(biāo)也由以高產(chǎn)為主轉(zhuǎn)向產(chǎn)量與品質(zhì)并重,這對(duì)花生品質(zhì)育種提出了更高要求。目前花生育種工作中存在產(chǎn)量水平徘徊、品種適應(yīng)性不夠、遺傳基礎(chǔ)狹窄等問題,加強(qiáng)花生地方種質(zhì)資源研究,拓寬品種遺傳基礎(chǔ),保護(hù)品種多樣性,對(duì)于促進(jìn)花生育種及遺傳改良等有重要意義[3]。江蘇省花生種植歷史悠久,地方品種資源豐富,優(yōu)異種質(zhì)較多。前人對(duì)國(guó)內(nèi)已育成的200多個(gè)花生品種親本系譜分析表明,作為直接或間接親本育成5個(gè)新品種以上的種質(zhì)僅有18個(gè),其中18個(gè)主要骨干親本有4個(gè)來自江蘇省[1]。近紅外光譜分析技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)物理測(cè)試技術(shù),該技術(shù)具有檢測(cè)快、成本低、無污染、不破壞樣本等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物品質(zhì)分析[4-8]。本研究利用DA7200型近紅外光譜儀,連續(xù)2年對(duì)江蘇省保存的花生地方品種資源進(jìn)行品質(zhì)分析,旨在了解不同花生資源品質(zhì)特性,篩選優(yōu)異種質(zhì),為花生種質(zhì)資源的有效利用提供理論依據(jù)和材料基礎(chǔ)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
143份江蘇省花生地方品種資源由江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所油料研究室提供,詳見文獻(xiàn)[9]。
1.2 試驗(yàn)方法
1.2.1 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì) 田間試驗(yàn)于2012—2013年在江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)田進(jìn)行。每個(gè)花生品種種2行,2粒播;行長(zhǎng)2.5 m,行距0.4 m,株距0.2 m。栽培管理措施與大田相同,適時(shí)收獲。
1.2.2 品質(zhì)性狀分析 將收獲的花生種子剝殼,選取籽粒飽滿、無破損的代表性種子待測(cè)。利用波通公司(Perten)生產(chǎn)的DA7200型近紅外光譜儀對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè),重復(fù)3次。檢測(cè)品質(zhì)指標(biāo)包括4類:粗脂肪含量、蛋白質(zhì)含量、脂肪酸含量(油酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、山崳酸、二十四烷酸)、氨基酸含量(總氨基酸、蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、組氨酸、精氨酸、脯氨酸),共20個(gè)性狀。
1.2.3 數(shù)據(jù)處理 利用SPSS 20.0軟件分析數(shù)據(jù)。
2 結(jié)果與分析
2.1 供試材料品質(zhì)性狀遺傳分化
利用近紅外分析儀對(duì)143份供試材料的粗脂肪含量、蛋白質(zhì)含量、油酸含量等20個(gè)品質(zhì)性狀進(jìn)行分析。由表1可以看出,不同地方品種之間品質(zhì)性狀差異較大,變異系數(shù)為195%~23.39%,其中硬脂酸含量的變異系數(shù)最大,粗脂肪含量的變異系數(shù)最小。
2.1.1 粗脂肪含量 由表1可知,143份江蘇省花生地方品種的粗脂肪含量平均為51.91%,最低為48.54%,最高為5621%;不同品種之間差異較小,變異系數(shù)僅為1.95%。由圖1可知,143份江蘇省花生地方品種的粗脂肪含量主要分布在50%~54%,有135份,占供試材料的94.41%;粗脂肪含量低于50%的品種有4份;粗脂肪含量高于54%的品種有4份,其中粗脂肪含量大于55%的材料僅有1份。連續(xù)2年檢測(cè)結(jié)果顯示,花生品種贛榆小花生粗脂肪含量均大于56%。
2.1.2 蛋白質(zhì)含量 由表1可知,143份江蘇省花生地方品種的蛋白質(zhì)含量平均為26.35%,最低為21.57%,最高為2905%;不同品種之間差異較小,變異系數(shù)僅為4.14%。由圖1可知,143份江蘇省花生地方品種的蛋白質(zhì)含量主要分布在24%~28%,有132份,占供試材料的92.31%;蛋白質(zhì)含量低于24%的品種有5份;蛋白質(zhì)含量高于28%的品種有6份。連續(xù)2年檢測(cè)顯示,花生品種如東破皮風(fēng)的蛋白質(zhì)含量均大于28%。
2.1.3 脂肪酸含量 由表1可知,143份江蘇省花生地方品種的油酸含量平均為46.19%,最低為32.68%,最高為5756%,變異系數(shù)為8.63%;亞油酸含量平均為36.06%,最低為25.93%,最高為49.80%,變異系數(shù)為10.02%;棕櫚酸含量平均為10.64%,最低為9.00%,最高為12.52%,變異系數(shù)為4.91%;硬脂酸含量平均為1.34%,最低為0.31%,最高為2.31%,變異系數(shù)為23.39%;花生酸含量、山崳酸含量、二十四烷酸含量的變異系數(shù)分別為8.66%、8.34%、8.28%。
花生油酸含量越高,花生及其制品的耐儲(chǔ)藏性越強(qiáng),貨架壽命越長(zhǎng)。由圖1可知,143份江蘇省花生地方品種油酸含量小于50%的材料有132份,占供試材料的92.31%;油酸含量大于50%的品種11份;油酸含量高于55%的品種1份。連續(xù)2年檢測(cè)結(jié)果顯示,花生品種豐縣大二混子油酸含量均大于55%。
2.1.4 氨基酸含量 由表1可知,143份江蘇省花生地方品種的總氨基酸含量平均為24.04%,最低為19.79%,最高為33.86%;不同品種之間差異較小,變異系數(shù)僅為5.26%。由圖1可知,花生總氨基酸含量主要分布在20%~25%之間,有130份,占供試材料的90.91%;總氨基酸含量低于20%的品種1份;總氨基酸含量高于25%的品種12份。連續(xù)2年檢測(cè)結(jié)果顯示,花生品種泗洪四粒洋總氨基酸含量均大于30%。
測(cè)定的10種氨基酸中,精氨酸含量最高,平均為278%;脯氨酸含量變異系數(shù)最大,達(dá)到12.91%,其他氨基酸含量變異系數(shù)均小于10%。
2.2 基于品質(zhì)性狀的聚類分析
基于20個(gè)品質(zhì)性狀數(shù)據(jù),采用類間平均鏈鎖法對(duì)歐氏距離進(jìn)行聚類分析,建立聚類樹狀圖。由圖2可知,在歐氏距離(D)為15時(shí)可將143份花生地方品種劃分為五大類群。表2給出了各類群中地方品種品質(zhì)性狀的平均表現(xiàn)。
第Ⅰ類群包含119個(gè)品種,屬第一大類群,品種數(shù)占供試材料的83.22%,品質(zhì)性狀平均值和所有供試材料平均值非常接近。
第Ⅱ類群包含1個(gè)品種,即泗洪四粒洋。該品種精氨酸、總氨基酸含量均在所有供試材料中最高。
第Ⅲ類群包含3個(gè)品種,即揚(yáng)州小花生、如皋西洋生、海門圓頭花生。該類群粗脂肪含量最低,蛋白質(zhì)含量最高,油酸含量最低,亞油酸含量最高。
第Ⅳ類群包含19個(gè)品種,屬第二大類群,品種數(shù)占供試材料的13.29%。該類群油酸含量低于供試材料平均值,亞油酸含量高于供試材料平均值。
第Ⅴ類群包含1個(gè)品種,即豐縣大二混子。在所有供試材料中,該類群油酸含量最高,亞油酸含量最低。
3 結(jié)論與討論
品質(zhì)育種研究涉及的育種材料數(shù)量眾多,尤其在低世代階段,在品質(zhì)性狀測(cè)定方法上除了要求簡(jiǎn)便、快捷、經(jīng)濟(jì)地處理大量樣品外,還要求所采用的檢測(cè)技術(shù)最好是非破壞性的[5]。常規(guī)化學(xué)方法已經(jīng)無法滿足上述要求,而利用近紅外分析技術(shù)進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定已經(jīng)被廣泛使用[4-8]。本研究利用近紅外分析儀對(duì)143份供試材料的粗脂肪含量、蛋白質(zhì)含量、油酸含量等20個(gè)品質(zhì)性狀進(jìn)行分析,篩選到一些較好的種質(zhì)資源,如贛榆小花生粗脂肪含量大于56%,如東破皮風(fēng)蛋白質(zhì)含量大于28%,豐縣大二混子油酸含量大于55%,泗洪四粒洋總氨基酸含量大于30%,為花生品質(zhì)育種提供了親本材料。
通過聚類分析既可看出類群間的相互關(guān)系,又可了解類群內(nèi)品系的親疏遠(yuǎn)近?;ㄉ胤狡贩N資源豐富,通過聚類可更好地為育種時(shí)親本選配提供理論依據(jù)。本研究利用品質(zhì)性狀聚類,將143份材料聚為五大類群,為花生品質(zhì)育種的親本選配提供理論基礎(chǔ)。
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