彭振英，單 雷，張智猛，李新國,4*，萬書波

(1. 山東省農(nóng)業(yè)科學院生物技術研究中心/山東省作物遺傳改良與生態(tài)生理重點實驗室，山東 濟南 250100；2. 山東省花生研究所，山東 青島 266100； 3. 山東省農(nóng)業(yè)科學院，山東 濟南 250100；4. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華東地區(qū)作物栽培科學觀測實驗站，山東 濟南 250100)

花生是我國三大油料作物之一，近年年種植面積500萬hm2，年產(chǎn)超過1700萬t，總產(chǎn)居油料作物之首，在保障我國食用油脂安全中具有舉足輕重的地位?；ㄉ粌H具有較高的含油量(50%左右)，其蛋白含量也很豐富[1]，而且抗早、耐瘠、適應性廣、高產(chǎn)。在相同栽培條件下，其單位面積生產(chǎn)的蛋白量比大豆高2～3倍[2]。以山東省每年花生種植面積70萬hm2、莢果產(chǎn)量4.5t/hm2計算，折合年產(chǎn)花生米220萬t(按出米率70%計)，折合蛋白(按蛋白含量28%計)61.7萬t。因此我國開發(fā)利用花生蛋白的潛力很大。

一直以來，有關花生品質(zhì)方面的研究主要集中在油脂合成方面，并取得了一定的進展[3-7]，而對花生蛋白方面的研究則很少[1]。欒文琪等人于1988年對379份山東省花生種質(zhì)的蛋白質(zhì)含量及氨基酸組分進行了分析，結(jié)果表明花生籽仁蛋白質(zhì)含量平均為30.13%，在17種氨基酸中含量最高的為谷氨酸，平均為5.42%；其次為精氨酸、天冬氨酸和亮氨酸，最低的為蛋氨酸[1]。蘆春斌等人對兩種不同蛋白質(zhì)組成類型的花生種子的氨基酸成分進行了比較，得到了類似結(jié)論，且認為不同類型種子的氨基酸含量存在顯著差異[8]。上述分析表明，花生種子中存在17種氨基酸，但不同品種間氨基酸含量各不相同。

在花生種子發(fā)育過程中，脂類、蛋白和糖類三大營養(yǎng)物質(zhì)的代謝是相互關聯(lián)的，三者可以通過三羧酸循環(huán)相互轉(zhuǎn)化，因此無論研究哪個代謝途徑，都與其他二者密切相關。研究表明，花生種子中油脂含量與蛋白含量呈負相關[9]。栽培花生的遺傳多樣性較低，對少數(shù)種質(zhì)材料的過度利用使栽培花生的遺傳背景非常狹窄，適應性降低。因此在目前狀態(tài)下，要通過常規(guī)雜交實現(xiàn)花生品種新突破，獲得高產(chǎn)、高抗、優(yōu)質(zhì)花生新品種是非常困難的。野生花生種質(zhì)資源十分豐富，具備許多栽培花生不具備的優(yōu)良性狀，如抗病性、抗逆性等。有的野生花生具有花多、花期長、結(jié)果多、品質(zhì)優(yōu)等特點，具有重要的應用價值[10]。因此，挖掘野生花生的優(yōu)異基因資源，將這些新基因?qū)朐耘嗷ㄉ?，拓寬花生的遺傳背景，對于栽培種花生的遺傳改良具有重要意義。

利用黑花生(ArachishypogaeaL.)×A.monticola做雜交，獲得了一個高產(chǎn)花生株系(命名為YZJ-K6-81)，種子大小約為黑花生的2倍。利用桂花紅(A.hypogaeaL.)與A.monticola雜交，也獲得一個高產(chǎn)株系(YZJ-M41-95)，種子大小約為桂花紅的一半。本研究對這兩個雜種后代種子的氨基酸成分與含量進行了檢測，以期為利用遠緣雜交創(chuàng)制高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)花生新品種提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

2018年收獲的黑花生、桂花紅、YZJ-K6-81和YZJ-M41-95花生干種子。黑花生和桂花紅為普通花生品種，本實驗室自存材料。黑花生株型直立，百仁重53.4 g。桂花紅株型直立，百仁重51.7 g。YZJ-K6-81為黑花生與A.monticola遠緣雜交后代F4代材料，半匍匐型，百仁重92.8 g。YZJ-M41-95為桂花紅與A.monticola遠緣雜交后代F4代材料，半匍匐型，百仁重25.0 g。

1.2 試驗方法

1.2.1 水解氨基酸與游離氨基酸的測定

參照標準：中華人民共和國食品安全國家標準。GB 5009.124-2016 食品安全國家標準食品中氨基酸的測定[11]。

1.2.2 氨基酸分析色譜條件

所用儀器為美國安捷倫公司生產(chǎn)的液相色譜儀(型號：AG1100)。分析方法為OPA FMOC柱前衍生化法。色譜柱參數(shù)：(250×4.6)mm，5μm，ODS HYPERSIL。柱溫40℃。流速1.0 mL/min。紫外檢測器：338 nm，262 nm (Pro, Hypro)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水解氨基酸類型與含量

從花生種子中總共能夠檢測到17種水解氨基酸(表1)。其中含量最高的是谷氨酸，其次是天冬氨酸和精氨酸，三者總和占水解總氨基酸含量的46.55%，其次是亮氨酸、甘氨酸和苯丙氨酸，三者含量均超過1 g/100g。含量最低的是胱氨酸，含量僅為0.1 g/100g左右。水解總氨基酸含量在這四個花生品種(系)差異較大，桂花紅含量最高，而YZJ-M41-95最低。

2.2 游離氨基酸類型和含量

從花生種子中總共能夠檢測到20種游離氨基酸(表2)。其中含量最高的仍然是谷氨酸，其次是苯丙氨酸和精氨酸，三者總和占游離總氨基酸的41.78%，接近一半。含量最低的是胱氨酸、色氨酸和組氨酸，三者含量均不到10mg/100g。游離總氨基酸含量在這四個花生品種(系)差異較大，黑花生含量最高而YZJ-K6-81最低。

表1 花生種子中水解氨基酸類型和含量 (g/100g干重)

注：表中數(shù)據(jù)為二次重復結(jié)果，同表2。

Note: Data in the table are result of two repeats. The same as table 2.

表2 花生種子中游離氨基酸的類型和含量 (mg/100g干重)

表3 四個花生品種(系)中水解氨基酸和游離氨基酸的變異系數(shù)分析

對比表1可以發(fā)現(xiàn)，花生種子中游離氨基酸的種類比水解氨基酸多3種，分別是色氨酸、谷氨酰胺和天冬酰胺。色氨酸含量在花生種子中極低，僅4～6 mg/100g。谷氨酰胺和天冬酰胺的含量稍高，分別在15～34 mg/100g和35～50 mg/100g范圍之內(nèi)?；ㄉN子中游離氨基酸含量遠遠低于水解氨基酸，游離氨基酸含量僅為水解氨基酸含量的1.7%～3.2%，表明花生種子中絕大部分的氨基酸存在于蛋白質(zhì)和多肽中。

2.3 花生種子中氨基酸成分的變異分析

從表3可以看出，在17種水解氨基酸中，變異系數(shù)超過20的為脯氨酸和精氨酸；9種氨基酸的變異系數(shù)在15～20之間，5種氨基酸的變異系數(shù)在10～15之間；甲硫氨酸的變異系數(shù)最低，僅為5.696，顯示出甲硫氨酸含量在不同花生品種(系)中的穩(wěn)定性。

在20種游離氨基酸中，變異系數(shù)均較大(表3)。除天冬酰胺和色氨酸外，其余18種游離氨基酸含量的變異系數(shù)均超過20，其中5個超過40，苯丙氨酸和天冬氨酸含量的變異系數(shù)甚至超過50，反應出游離氨基酸含量變化程度之大。但是，由于游離氨基酸所占比例較小，其變化對于整個花生種子中總氨基酸含量的變化來說，影響不大。

2.4 遠緣雜交后代與其親本之間水解氨基酸成分的變異分析

在水解氨基酸方面，黑花生與其雜種后代YZJ-K6-81的17種氨基酸以及總氨基酸含量基本相同(表1)，大部分氨基酸含量的變異系數(shù)都比較低，在0.08～3.00之間(表4)。只有5種氨基酸含量的變異系數(shù)大于3，最高的為胱氨酸，為10.87；其次是酪氨酸，為7.59；然后是甲硫氨酸、精氨酸和絲氨酸，分別為5.38、4.23和3.89。

而桂花紅與其雜種后代YZJ-M41-95的17種水解氨基酸與總氨基酸含量相差很大(表1)，YZJ-M41-95總氨基酸含量為19.12 g/100g干重，僅為桂花紅的66.2%。各種氨基酸含量的變異系數(shù)都較大(表4)，最低的是甲硫氨酸，為5.98；其次是胱氨酸，為11.83；其余氨基酸含量的變異系數(shù)均超過20，最大的為脯氨酸，變異系數(shù)達到37.58。這些結(jié)果表明，遠緣雜交對其雜種后代氨基酸含量的影響因株系而異，有的株系遺傳穩(wěn)定性較高，而有的株系變異較大。

表4 遠緣雜種后代與其親本的水解氨基酸變異系數(shù)分析

3 討 論

花生是我國重要的油料作物，2016年山東省花生莢果總產(chǎn)量達321.56萬t[12]，可以折合花生油約112.3萬t，蛋白質(zhì)約62.9萬t，可見花生蛋白開發(fā)利用的空間很大。但是到目前為止，有關花生蛋白合成的機理研究卻相對滯后。

我國花生以油用為主，50%以上用于榨油。從世界花生生產(chǎn)和利用的整體情況來看，全世界花生總量的近40%用于食用及食品工業(yè)，美國花生總量的70%以上用于食品工業(yè)。目前我國花生食品工業(yè)發(fā)展很快，對花生的食用品質(zhì)提出了新要求，主要表現(xiàn)在風味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)兩方面。風味是人們通過視覺、嗅覺、味覺對花生產(chǎn)品的綜合評價。有人認為，氨基酸和碳水化合物是炒花生風味的前體物質(zhì)，天冬氨酸、谷氨酸、組氨酸、苯丙氨酸等都與炒花生的典型風味有關[13]?；ㄉ臓I養(yǎng)價值較高，其能值為2.36 kJ/100g種仁。實驗表明，用含16.7%花生蛋白的脫脂餅粕飼喂老鼠，老鼠的生長速度與用12%～24%的酪蛋白飼喂效果相等[14]。但是花生蛋白質(zhì)中所含人體必須氨基酸距離優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)標準還有一定差距，特別是賴氨酸、色氨酸、蘇氨酸含量偏低。因此，食用花生品種的選育應注意提高蛋白質(zhì)含量(30%左右)，對氨基酸成分方面也應注意提高賴氨酸、色氨酸、蘇氨酸的含量。

目前為止，我國已選育出一批高蛋白花生品種，如泉紅花1號[15]、?；?號[16]、吉花19[17]、黔花生六號[18]等，蛋白質(zhì)含量均在30%以上。但是目前有關花生蛋白方面的研究也僅限于蛋白含量與水解氨基酸成分檢測[1,8]。本文通過對花生種子中水解氨基酸和游離氨基酸用液相色譜儀進行分析，檢測結(jié)果與前人基本一致，水解氨基酸中以谷氨酸、天冬氨酸和亮氨酸含量較高，三者總和占水解總氨基酸含量的46.55%。花生種子中存在20種游離氨基酸，其中含量較高的是谷氨酸、苯丙氨酸和精氨酸，三者的總和占游離總氨基酸含量的41.78%。但是花生種子中的氨基酸絕大多數(shù)存在于蛋白質(zhì)和多肽中，游離氨基酸所占比例較小。

遠緣雜交是創(chuàng)制花生新種質(zhì)的一種重要手段，我國利用遠緣雜交技術相繼培育出一批具有優(yōu)良性狀的花生品種[19-21]。本實驗室利用野生花生與栽培品種雜交，獲得了一些具有優(yōu)良性狀的花生材料，如YZJ-K6-81和YZJ-M41-95，二者均具有高產(chǎn)的特點。試驗檢測結(jié)果表明，不同株系間氨基酸含量的變異系數(shù)有較大差異。黑花生與其雜種后代YZJ-K6-81的17種氨基酸以及總氨基酸含量差異均不明顯，而桂花紅與其雜種后代YZJ-M41-95的差異十分顯著，表明遠緣雜交對其不同后代株系氨基酸含量的影響差異較大。與桂花紅相比，YZJ-M41-95總氨基酸含量為19.12 g/100g干重，僅為桂花紅的66.2%。已有研究表明，花生種子中油脂含量與蛋白含量呈負相關，蛋白質(zhì)含量與含油量占種子總重的80%左右, 一種成分的增加會伴隨著另一種成分的降低[9]。由此推測，YZJ-M41-95油脂含量會比桂花紅有顯著提高。因此，應該把油脂合成與蛋白合成進行聯(lián)合研究，才能對花生品質(zhì)性狀形成的遺傳基礎有更深入的了解。