郭鳳領(lǐng) 吳金平 矯振彪

摘要：為充分了解湖北省大蒜（Allium sativum L.）資源之間的親緣關(guān)系及大蒜素含量，以38份大蒜資源為材料，對其農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性及其大蒜素含量的關(guān)系進(jìn)行分析。結(jié)果表明，湖北省栽培的大蒜種質(zhì)資源表型變異豐富，其中，假莖高的變異系數(shù)最大（46.5%），其次是蒜薹質(zhì)量（43.91%）、鱗莖盤厚（40.48%）和鱗莖質(zhì)量（39.28%）；數(shù)量性狀的多樣性指數(shù)均大于質(zhì)量性狀的多樣性指數(shù)，且株高的多樣性指數(shù)最大（2.05）。農(nóng)藝性狀的聚類分析表明，38份大蒜資源分為兩大組群，不同類群相似性較小，親緣關(guān)系較遠(yuǎn)；同一類群相似性較大，親緣關(guān)系較近。農(nóng)藝性狀和大蒜素含量的主成分分析表明，營養(yǎng)生長構(gòu)成因子、產(chǎn)量構(gòu)成因子和營養(yǎng)品質(zhì)構(gòu)成因子構(gòu)成了主要的3個因子，貢獻(xiàn)率達(dá)80.913%。通過大蒜產(chǎn)量及大蒜素含量多個因子綜合評價，篩選出較好的育種材料9份。

關(guān)鍵詞：大蒜（Allium sativum L.）；農(nóng)藝性狀；大蒜素；聚類分析

中圖分類號：S633.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2018）20-0106-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.20.024 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract： To fully understand the genetic relationship among garlic resources in Hubei province and thier allicin content，the genetic diversity of 38 garlic resources were conducted in the present study，the agronomic characters and the allicin content were analyzed. The results showed that the morphological diversity was high among accessions assessed. The main height of pseudo-stem variation was clover number（46.5%），followed by garlic-scape weight（43.91%），thick of bulb plate （40.48%） and bulbs weight（39.28%）. The index of genetic diversity of the agronomic traits of quantitative characteristics was higher than qualitative character，and the largest one was plant height（2.05）. Based on cluster analysis of agronomic traits and principal components analysis，38 garlic resources in Hubei were divided into two groups，and each group had its respective character. Agronomic traits and the allicin content were analyzed by principal component analysis，the main three factors were constituted by vegetative growth，yield components and nutritional quality，the contribution rate was 80.913%. Multiple factors comprehensive by the production of garlic and allicin content was evaluated，nine breeding materials were selected.

Key words： garlic（allium sativum l.）； agronomic traits； allicin； cluster analysis

大蒜（Allium sativum L.）為單子葉植物百合科蔥屬植物蒜的鱗莖，營養(yǎng)豐富，此外大蒜中含有的獨特辛辣味物質(zhì)大蒜素是由20多種易揮發(fā)物質(zhì)構(gòu)成，使大蒜具有區(qū)別其他蔬菜的特殊作用，如殺菌防腐作用，使大蒜成為一種重要的藥食兼用蔬菜[1]。大蒜種植已有2 000多年的歷史，以無性繁殖為主，在其漫長的傳播、栽培過程中，已形成若干不同生態(tài)類型的地方品種，其鱗莖大小、皮色、辛辣味等都具有差異[2]。王海平等[3]對中國無性繁殖蔬菜資源圃保存的212份大蒜資源進(jìn)行鑒定表明，中國大蒜種質(zhì)資源遺傳背景豐富。

筆者團(tuán)隊成員參與了2015年啟動的“第三次全國農(nóng)作物資源普查與收集行動”，調(diào)查了湖北省恩施、武穴、咸寧、襄陽等22個縣（市），通過普查發(fā)現(xiàn)由于引種途徑各異，許多大蒜品種缺乏背景資料，給大蒜新品種選育工作造成了一定的困難。因此，對收集的38份大蒜資源農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析，并根據(jù)其表型性狀進(jìn)行聚類，同時與大蒜素含量進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，以期為湖北省大蒜品種的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

田間試驗于2016-2017年在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所蔬菜試驗基地（武漢）進(jìn)行。

1.2 試驗材料

供試材料見表1。2016年9月下旬播種，2017年5月下旬收獲，種植株行距15 cm×20 cm。每份資源種植小區(qū)面積 6 m2，重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。田間管理按常規(guī)方法進(jìn)行。

1.3 性狀調(diào)查

根據(jù)《大蒜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[4]，每小區(qū)選取10株代表性植株，調(diào)查相關(guān)農(nóng)藝性狀。

1.4 大蒜素檢測

參考大蒜及制品中大蒜素的測定氣相色譜法（NY/T 1800-2009）測定大蒜素。試驗條件略有變動。

1.4.1 儀器 氣相色譜儀（安捷倫7890，美國），配FID檢測器。

1.4.2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的制作 DATS為200 mg/L，DADS為200 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)曲線工作溶液（純度均大于98%，上海源葉生物科技有限公司）。

1.4.3 色譜柱 DB-5（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。

1.4.4 溫度 進(jìn)樣口溫度為160 ℃，檢測器溫度為160 ℃。柱溫：30 ℃/min 由50 ℃升到160 ℃，保持3 min，然后100 ℃/min升到230 ℃，保持3 min。

1.4.5 氣體及流量 載氣為氮氣，純度≥99.999%，流量為1.0 mL/min，尾吹氣為60 mL/min；燃?xì)鉃闅錃?，純度?9.999%，流量為50 mL/min；助燃?xì)鉃榭諝?，流量?00 mL/min。

1.4.6 進(jìn)樣方式及進(jìn)樣量 分流進(jìn)樣，分流比為10∶1；進(jìn)樣量為1 μL。

1.5 統(tǒng)計方法

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)，多樣性指數(shù)的計算采用Shannon-Weaver信息指數(shù)，即H′=Σpilnpi，式中，Pi為此物種個體數(shù)占群落總數(shù)的比例；在聚類分析過程中，種質(zhì)間距離為歐式距離，聚類方法采用離差平方和法，并用DPS軟件聚類并生成樹狀圖[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 大蒜主要農(nóng)藝性狀的變異特征

由表2可以看出，大蒜品種間主要農(nóng)藝性狀變異豐富，其變異系數(shù)達(dá)12.01%～46.50%，其中鱗芽長變異系數(shù)最小，為12.01%；而構(gòu)成植株長勢的地上假莖高變異系數(shù)較大，為46.50%；蒜薹質(zhì)量、鱗莖盤厚、鱗莖質(zhì)量變異系數(shù)依次減小，分別為43.91%、40.48%、39.28%，表明湖北省大蒜資源主要農(nóng)藝性狀均存在較大的變異，這為優(yōu)異資源的篩選創(chuàng)造了條件。

在18個數(shù)量性狀中，株高的多樣性指數(shù)最大，為2.05，鱗莖盤厚的最小，為1.65。可見，變異系數(shù)大的性狀多樣性指數(shù)不一定高。

2.2 大蒜種質(zhì)資源主要質(zhì)量性狀的分布

從表3可以看出，7個主要質(zhì)量性狀，多樣性指數(shù)最高的為鱗莖皮色（1.11），最小的為葉色（0.21），其次是株型和葉片挺直度（0.48），說明鱗莖皮色多樣性豐富。

2.3 基于形態(tài)性狀的聚類分析

對38份大蒜種質(zhì)形態(tài)性狀的田間鑒定資料進(jìn)行聚類分析（圖1），在歐氏距離為16處可將全部供試材料劃分為二大組群，兩大組群分別包括的種質(zhì)數(shù)為14份和24份。第一組群在歐氏距離為9.0處可分為2個亞類（Ⅰ和Ⅱ），第二組群在歐氏距離10.0處可分為2個亞類（Ⅲ和Ⅳ），4個亞類包括的種質(zhì)數(shù)分別為13、1、15和9份。

從表4可以看出，第一組群內(nèi)，Ⅰ亞類大蒜素含量較低，第Ⅱ亞類不抽薹，Ⅰ亞類中蒜薹較重，平均達(dá)2.37 g，Ⅱ亞群大蒜素含量較高，比Ⅰ亞類高144.57 mg/kg；第二組群內(nèi)，Ⅲ亞類鱗莖、花苞、蒜薹質(zhì)量和大蒜素含量均小于Ⅳ亞類，Ⅳ亞類大蒜素含量高達(dá)2 936.87 mg/kg。

2.4 主成分分析

用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)得出的特征根和特征向量見表5。從特征根及特征向量可以看出，前3個特征根累計貢獻(xiàn)率為80.913%，且各主成分的因子載荷在各種質(zhì)間存在較大差異，表明大蒜變異的方向較多。第一主成分貢獻(xiàn)率達(dá)54.294%，葉片數(shù)、株高、葉長、鱗莖橫徑、鱗莖縱徑、鱗芽數(shù)、鱗芽長、鱗芽寬、蒜薹長等指標(biāo)有較高的載荷，鑒于入選的特征根，把第一主成分稱為大蒜營養(yǎng)生長構(gòu)成因子，該主成分主要反映了大蒜營養(yǎng)生長構(gòu)成要素，表明大蒜在充分的營養(yǎng)基礎(chǔ)上，能形成較高產(chǎn)量的蒜薹和鱗莖。第二主成分貢獻(xiàn)率達(dá)17.891%，株幅、花苞長、鱗莖盤厚、蒜薹質(zhì)量等指標(biāo)有較高的載荷，花苞長和蒜薹株幅的相關(guān)系數(shù)最大。第三主成分的貢獻(xiàn)率為8.728%，主要是鱗莖質(zhì)量和大蒜素含量，鑒于入選的特征根，把第三主成分稱為大蒜產(chǎn)量和品質(zhì)構(gòu)成因子。

在大蒜品種選育中，為確保高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，應(yīng)注意在對鱗莖質(zhì)量等產(chǎn)量構(gòu)成因子選擇的同時，要結(jié)合其對營養(yǎng)生長指標(biāo)及大蒜素含量進(jìn)行綜合選擇才能篩選到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的品種或者品系。

根據(jù)供試各品種主成分分量優(yōu)劣的表現(xiàn)，評選出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的資源編號為4、5、7、10、13、16、19、20、39等9個品種，這9份資源是38份供試材料中主要生長、產(chǎn)量、大蒜素含量表現(xiàn)比較優(yōu)良的資源。

3 討論

大蒜有“植物黃金”之稱，既是重要的調(diào)味品蔬菜，又是重要的藥用植物[6，7]，含有多種營養(yǎng)成分。因大蒜具有很高的營養(yǎng)價值和藥用價值，精深加工產(chǎn)品走俏歐洲、美國。世界大蒜種植面積154.7萬hm2，產(chǎn)量為2 005.8萬t；中國大蒜種植面積79.1萬hm2，產(chǎn)量為1 203.5萬t（2014年，來自聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織以及根據(jù)中國食品商會大蒜分會的數(shù)據(jù)）。大蒜以無性繁殖為主，因此對大蒜資源創(chuàng)新研究少，在知網(wǎng)通過主體和關(guān)鍵詞檢索“大蒜”+“種質(zhì)資源”，僅有71篇報道?？姿仄嫉萚8]對78份國內(nèi)外大蒜主要農(nóng)藝性狀變異特征及其與產(chǎn)量相關(guān)構(gòu)成分析，明確了大蒜具有豐富的遺傳多樣性，且大蒜農(nóng)藝性狀之間多存在極顯著相關(guān)關(guān)系，除蒜薹和鱗莖自身性狀外，株高和莖粗是決定大蒜蒜薹和鱗莖產(chǎn)量形成的關(guān)鍵農(nóng)藝性狀。本研究選用的湖北省大蒜種質(zhì)資源，從測定的大蒜18個主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)看，其變異范圍達(dá)12.01%～46.50%，說明大蒜雖為無性繁殖且來源于同一省份，但在不同生態(tài)環(huán)境下，通過人為定向選擇培育和自然淘汰，還是形成了變異豐富的資源以及適宜一定生態(tài)環(huán)境的生態(tài)型，從而表現(xiàn)出極為豐富的遺傳多樣性，其中尤以構(gòu)成植株長勢的地上假莖高變幅較大，其次是蒜薹質(zhì)量、鱗莖盤厚、鱗莖質(zhì)量。

本試驗從營養(yǎng)生長、產(chǎn)量及大蒜素含量3個方面對38份大蒜種質(zhì)遺傳多樣性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明大蒜種質(zhì)各性狀表現(xiàn)出豐富的多樣性，各品種間的農(nóng)藝性狀及品質(zhì)性狀存在顯著差異。從大蒜種質(zhì)主成分分析結(jié)果可以看出，3個主成分包含了營養(yǎng)生長構(gòu)成因子、產(chǎn)量構(gòu)成因子和營養(yǎng)品質(zhì)構(gòu)成因子等大蒜產(chǎn)量及大蒜素含量多個方面，能夠較客觀地揭示大蒜種質(zhì)的特點。篩選出的主成分?jǐn)?shù)目較多，反映了各性狀的貢獻(xiàn)率分散；累積貢獻(xiàn)率增長不明顯，說明大蒜性狀變異的多向性以及各種質(zhì)之間的遺傳多樣性。本研究從38份大蒜種質(zhì)中篩選出編號為4、5、7、10、13、16、19、20、39等9個高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的品種，可以將其作為優(yōu)良品種的重要選育材料來源。

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