路子峰 蘇峻冬 徐麟 肖菁 嚴勇亮 時曉磊 丁孫磊 張金波

摘 要 對國家中亞特色種質資源中期庫（烏魯木齊）保存的110份鷹嘴豆的7個品質性狀進行遺傳多樣性分析與評價，篩選優(yōu)異種質，為鷹嘴豆種質資源的挖掘利用和育種工作提供依據(jù)。結果表明，供試材料具有豐富的遺傳多樣性，7個品質性狀變異系數(shù)變化范圍為4.038%～23.950%，飽和脂肪酸含量變異最大，粗脂肪含量變異最小；Shannon-Weaver遺傳多樣性指數(shù)H′變化范圍為1.205～2.040，淀粉含量的遺傳多樣性指數(shù)最高，飽和脂肪酸含量的遺傳多樣性指數(shù)最低。主成分分析將7個品質性狀綜合為4個主成分，累計貢獻率為78.779%。聚類分析將110份鷹嘴豆種質資源劃分為4個類群，其中第Ⅲ類群綜合表現(xiàn)最好，該類群蛋白質、粗脂肪、淀粉、可溶性固形物和多不飽和脂肪酸含量均較高。綜合評分F值范圍為0.383～10.965，其中Desi類型和Kabuli類型的鷹嘴豆F值均值分別為7.396和7.175，根據(jù)F值篩選出5份綜合表現(xiàn)好的品種，分別為‘品鷹1號‘木鷹1號‘2009-132‘諾胡提和‘引K158B。

關鍵詞 鷹嘴豆；種質資源；蛋白質；淀粉；脂肪酸；遺傳多樣性

鷹嘴豆（Cicer arietinum L.）屬于豆科鷹嘴豆屬，1 a生或多年生。鷹嘴豆主要有兩種類型，迪西型（Desi）和卡布里型（Kabuli）[1]。全球有50多個國家種植鷹嘴豆，其中Desi型鷹嘴豆主要分布在印度、伊朗等國家，種植面積約占世界鷹嘴豆種植面積的80%～85%，Kabuli型鷹嘴豆主要分布在南亞、東非和澳大利亞等國家[2]。中國鷹嘴豆主要在新疆、甘肅、青海、云南等地種植，其中新疆的種植面積占全國面積的85%以上[3]。

蛋白質、脂肪和可溶性糖是豆類作物品質好壞的決定因素[4]。鷹嘴豆是非動物蛋白的重要來源之一[5-6]，富含蛋白質、碳水化合物、脂肪、可溶性和不溶性纖維、維生素和葉酸等物質，不含膽固醇[7-8]。其中，蛋白質的含量在20.5%～32.5%，且多為優(yōu)質蛋白，具有抗氧化、抗衰老等功效[9]。鷹嘴豆脂肪含量為3.8%～10.2%[10]，包括肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸等飽和脂肪酸，以及油酸、亞油酸和亞麻酸等不飽和脂肪酸[11-12]，多不飽和脂肪酸（PUFAs）約占脂肪的50%～60%，鷹嘴豆可以作為降膽固醇食物。羅威等[13]研究發(fā)現(xiàn)鷹嘴豆油所含的不飽和脂肪酸主要為亞油酸? （52.52%）和油酸（27.50%），并且確定了不飽和甘油三酯的主要結構。鷹嘴豆的營養(yǎng)價值較高，是開發(fā)新型功能性食品較好的原料，目前已有研究人員將鷹嘴豆中的蛋白質及其分離物納入面粉配方當中[14]。王箏等[15]以感官評價為指標，通過鷹嘴豆粉、全麥粉和低筋粉的不同配比，制作出感官評分高、硬度、脆性和咀嚼性較好的鷹嘴豆全麥粉酥性餅干。曾麗芬[16]將鷹嘴豆粉加入桃酥中，不僅降低了油脂及糖的使用量，而且制作的桃酥酥脆，風味獨特，符合現(xiàn)代社會人類對于飲食的需求。

運用聚類分析、主成分分析等對農(nóng)作物種質資源營養(yǎng)品質進行綜合評價的方法已在水稻[17]、花生[18]及大豆[19-20]等作物上得到應用，但目前通過這些方法對鷹嘴豆品質性狀進行研究的相關報道較少。本研究利用主成分分析、相關性分析、聚類分析和逐步回歸分析等方法，對110份鷹嘴豆品質性狀進行評價，篩選5份綜合表現(xiàn)好的特優(yōu)種質資源，為合理利用鷹嘴豆種質資源開展新型功能性食品開發(fā)和育種工作提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試鷹嘴豆種質資源110份，其中Desi類型和Kabuli類型分別為21份和89份，均由國家中亞特色種質資源中期庫（烏魯木齊）提供。其中，國外材料66份，分別為國際旱地農(nóng)業(yè)研究中心（ICARDA）51份，哈薩克斯坦2份，尼泊爾1份，土耳其1份，塔吉克斯坦8份，烏茲別克斯坦2份，原蘇聯(lián)1份；國內材料41份，分別為中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所15份，甘肅省定西市旱作農(nóng)業(yè)科研推廣中心18份，新疆木壘、阿克蘇等地8份；另外，其他來源3份。

1.2 鷹嘴豆各營養(yǎng)成分含量測定

1.2.1 蛋白質和粗脂肪含量 鷹嘴豆種子的蛋白質含量和粗脂肪含量測定由烏魯木齊譜尼測試科技有限公司按照GB 5009.5-201和GB 5009.6-2016標準進行測定。

1.2.2 脂肪酸含量 鷹嘴豆種子的脂肪酸含量測定由農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質量監(jiān)督檢測測試中心（烏魯木齊）按照GB/T17377-2008標準進行測定，主要測定指標有脂肪酸為飽和脂肪酸含量、單不飽和脂肪酸含量和多不飽和脂肪酸含量。

1.2.3 淀粉含量、可溶性固形物含量 鷹嘴豆種子總淀粉含量采用植物（Plant）淀粉（Amy）ELISA檢測試劑盒測定（江蘇晶美），可溶性固形物含量依據(jù)國家標準GB 12295-90，在新疆農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)作物品種資源研究所實驗室測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2019進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，計算變異系數(shù)。

Shannon-Weaver多樣性指數(shù)H′分析，計算試驗材料每個品質性狀的平均數(shù)（X）和標準差（σ），劃分為10個等級，第1級[Xi<（X-2σ）]，第10級[Xi>（X-2σ）]，每1級之間相差0.5σ，每級的相對頻率用于計算Shannon-Weaver多樣性指數(shù)。

H′=-∑PiInPi

公式中Pi為該性狀第i級內的材料份數(shù)占總份數(shù)的百分比，In為自然對數(shù)。

采用Origin 2022軟件繪制聚類圖，采用SPSS 23.0軟件進行聚類分析、相關性分析、主成分分析和逐步回歸分析。不同鷹嘴豆種質資源間遺傳距離為歐氏距離，聚類方法采用離均差平方和法（Wards method）。

2 結果與分析

2.1 鷹嘴豆品質性狀統(tǒng)計分析

對鷹嘴豆種質資源種子中蛋白質含量、粗脂肪含量等7個品質性狀進行遺傳多樣性分析。結果表明，7個品質性狀的變異系數(shù)為? 4.038%～23.950%，平均值為11.855%。其中粗脂肪含量的變異系數(shù)最小，變幅為? 4.1%～4.9 %；飽和脂肪酸的變異系數(shù)最大，變幅為? 11.485%～? 33.360%。蛋白質、粗脂肪和淀粉含量的變異系數(shù)較低，表明這3種成分含量變化不大，遺傳較穩(wěn)定；變異系數(shù)較大的性狀有飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸，變異系數(shù)分別為? 23.950%、20.085%。7個性狀的Shannon-Weaver遺傳多樣性指數(shù)H′變化范圍為1.205～2.040，平均值為1.866。其中淀粉含量的遺傳多樣性指數(shù)H′最大（2.040），飽和脂肪酸多樣性指數(shù)H′最?。?.205）（表1）。由此可得，110份鷹嘴豆品質性狀差異較大，具有較豐富的遺傳多樣性，有利于種質資源的比較和優(yōu)異種質資源的篩選。

2.2 鷹嘴豆品質性狀相關性分析

對鷹嘴豆種質資源的7個品質性狀進行相關性分析（表2），單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸呈極顯著負相關，相關系數(shù)為-0.853；飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸呈顯著負相關，相關系數(shù)分別為-0.318；蛋白質含量和可溶性固形物含量呈顯著正相關，相關系數(shù)為0.193。說明，部分性狀間相關性較顯著，少數(shù)性狀間存在極顯著相關性。

2.3 鷹嘴豆品質性狀主成分分析

利用SPSS 23.0軟件對鷹嘴豆種質資源的7個品質性狀進行主成分分析，根據(jù)特征值大于1的標準確定了4個主成分，累計貢獻率為? 78.779%（表3）。

主成分1的特征值為1.930，貢獻率為? 27.574%，其中多不飽和脂肪酸的特征值最大，單不飽和脂肪酸的特征值為負值中最大，說明主成分1與鷹嘴豆脂肪酸含量有關，單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸相互制約；主成分2的特征值為1.400，貢獻率為19.993%，其中粗脂肪含量的特征值最大，淀粉含量的特征值為負值中最大，粗脂肪和淀粉含量相互制約；主成分3的特征值為1.134，貢獻率為16.197%，其中蛋白質和可溶性固形物含量的特征值較大，說明主成分3主要是與蛋白質和可溶性固形物含量相關的品質性狀；主成分4的特征值為1.051，貢獻率為15.015%，其中飽和脂肪酸的特征值最大，說明主成分4與鷹嘴豆飽和脂肪酸含量有關。

2.4 鷹嘴豆品質性狀聚類分析

本研究對110份鷹嘴豆的7個品質性狀進行聚類，以歐式距離為遺傳距離，聚類采用Ward法，在遺傳距離為6.0時將供試材料分為4個類群（圖1），種質類群特征見表4。

第Ⅰ類群有72份種質，其中Desi類型8份，Kabuli類型64份。該類群蛋白質、粗脂肪和可溶性固形物含量較高，淀粉含量較低；第Ⅱ類群有9份種質，Desi類型5份，Kabuli類型4份，單不飽和脂肪酸含量高，該類群淀粉含量較高，而蛋白質和粗脂肪含量較低；第Ⅲ類群有26份種質，Desi類型7份，Kabuli類型19份，該類群粗脂肪、淀粉、可溶性固形物和多不飽和脂肪酸含量高，蛋白質含量較高，飽和脂肪酸含量較低；第Ⅳ類群有3份種質，Desi類型1份，Kabuli類型2份，該類群蛋白質和飽和脂肪酸含量高，可溶性固形物和單不飽和脂肪酸含量較低。通過比較分析類群Ⅲ綜合表現(xiàn)最好。

2.5 鷹嘴豆品質性狀綜合評價

將7個品質性狀值代入上述4個主成分中，得到以下4個得分公式：F1=-0.003X1+? 0.042X2+0.092X3+ 0.021X4 -0.029X5-? 0.501X6+0.53X7; F2=0.296X1+0.504X2-? 0.622X3-0.224X4+0.002X5+0.025X6-? 0.027X7; F3=0.529X1-0.011X2+0.105X3+? 0.076X4-0.003X5-0.013X6+0.008X7;?? F4=-0.176X1+0.081X2+0.073X3+? 0.109X4+?? 0.884X5-0.218X7。根據(jù)4個主成分的貢獻率權重（0.350、0.254、0.206、0.191）得到綜合得分公式：F=0.35F1+0.254F2+0.206F3+? 0.191F4。經(jīng)過計算，F(xiàn)值的最大值為? 10.965，最小值為? 0.383，平均值為3.353。根據(jù)F值，綜合得分前5的品種為‘品鷹1號‘木鷹1號‘2009-132‘諾胡提和‘引K158B（表5）。其中來自中國新疆的‘品鷹1號的F值最高? （10.965），品質綜合表現(xiàn)最好；來自國際干旱中心的‘引K137的F值最低（0.383），綜合表現(xiàn)較差。

通過比較不同類型的鷹嘴豆的綜合得分發(fā)現(xiàn)，Kabuli型鷹嘴豆綜合評分均高于Desi型鷹嘴豆，Desi型鷹嘴豆的平均得分為7.396，Kabuli型鷹嘴豆的平均得分為7.175（表6）。排名前10的鷹嘴豆種質資源中，有1份是Desi型，有9份是Kabuli型。

2.6 鷹嘴豆品質性狀綜合評價指標篩選

利用SPSS 23.0軟件對110份鷹嘴豆7個品質性狀進行逐步回歸分析，以性狀值為自變量、F值為因變量構建逐步線性回歸方程，方程為Y=14.672-0.349X6+0.127X4-0.093X3+? 0.146X1，其中X6、X4、X3和X1分別代表單不飽和脂肪酸、可溶性固形物、淀粉和蛋白質4個營養(yǎng)品質性狀。方程式的R和R2均接近1，說明這4個自變量所對應的品質性狀可作為鷹嘴豆品質綜合評價的指標。

3 討? 論

110份鷹嘴豆種子中蛋白質含量、粗脂肪含量等7個品質性狀變異系數(shù)范圍為4.038%～23.95%，飽和脂肪酸含量具有較大的變異系數(shù)；遺傳多樣性指數(shù)H′的變化范圍為1.205～2.04，淀粉含量具有較高的遺傳多樣性指數(shù)，各品質性狀間的遺傳多樣性指數(shù)差異較大，表明本研究所選用鷹嘴豆種質資源具有較豐富的遺傳變異，可作為鷹嘴豆新品種選育和創(chuàng)新利用的基礎材料。同時，研究材料來源廣泛，具有較豐富的表型變異，其中有66份來自國外科研機構和不同國家，41份來自國內不同的研究機構，這也從另一方面為這些材料的遺傳多樣性奠定了基礎。

通過研究篩選出一批優(yōu)異的種質資源，其中‘引K150的蛋白質含量最高，為25.60%；‘21204粗脂肪含量最高，為4.90%；‘ICCV89330的淀粉含量最高，為60.35%；‘撒瑪爾汗-1可溶性固形物含量最高，為31.15%；‘品鷹1號的飽和脂肪酸含量最高，為33.36%；‘引K137的單不飽和脂肪酸含量最高，為? 45.00%，但其多不飽和脂肪酸含量最低，為? 41.78%；‘2009-132的多不飽和脂肪酸占總脂肪的比例最高，為66.56%；‘系選03可溶性固形物含量和飽和脂肪酸含量最低，分別為? 16.92%和11.49%。通過對不同鷹嘴豆品種營養(yǎng)品質分析，篩選出可作為改良育種材料的最優(yōu)品種，為高效利用鷹嘴豆種質資源提供理論參考。

鷹嘴豆蛋白是優(yōu)質蛋白之一，趙堂彥等[21]測定鷹嘴豆種子中蛋白質含量約為12.6%～? 30.5%，與本研究結果基本一致。鷹嘴豆種子中脂肪含量較低，變化范圍為4.5%～6.0%[22]，其中油酸（36.90%）、亞油酸（47.30%）和亞麻酸? （2.35%）3種不飽和脂肪酸在總脂肪中占比大[23]，與本研究結果相符。不飽和脂肪酸是人體所需的優(yōu)質脂肪酸的重要組分，各種不飽和脂肪酸中亞油酸的含量最高，具有預防糖尿病等功效[24]。Xiao等[25]測定鷹嘴豆種子中單不飽和脂肪酸占總脂肪的25.72%～36.78%，多不飽和脂肪酸占總脂肪的49.34%～58.20%，與本研究結果基本一致。鷹嘴豆蛋白質含量高，脂肪含量低，其不飽和脂肪酸占比大，因此鷹嘴豆作為優(yōu)質蛋白質的一個重要來源，可為人體補充營養(yǎng)。同時因其脂肪含量低，很多國家和地區(qū)將鷹嘴豆作為減肥食品。

蛋白質的缺乏對人類健康構成了嚴重威脅，但是通過選擇和開發(fā)高營養(yǎng)價值的種質資源獲得生物強化和營養(yǎng)豐富的基因型，有助于緩解這一問題。鷹嘴豆種子中的蛋白質被認為是所有豆類蛋白質中最好的[26]，是僅次于大豆的優(yōu)質蛋白源[27]，具有非常大的開發(fā)利用潛力。本研究對國家中亞特色種質資源中期庫（烏魯木齊）保存的鷹嘴豆種質資源進行遺傳多樣性分析，結果顯示品質性狀之間存在較大的遺傳變異和顯著差異，表明鷹嘴豆種質資源類型豐富，可作為改良育種的材料。

本研究中觀察到不同品質性狀之間的相關性，蛋白質含量和可溶性固形物含量呈顯著正相關（0.193），因此同時提高鷹嘴豆種子中蛋白質和可溶性固形物含量在理論上是可行的。單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸呈顯著負相關? （-0.853），多不飽和脂肪酸是人體代謝不可或缺的一類脂肪酸族營養(yǎng)素[11]，這種負相關關系表明，鷹嘴豆單不飽和脂肪酸含量高可能會導致多不飽和脂肪酸含量的降低。從育種的角度來看，最好關注具有正相關關系的主要性狀，運用CRISPR與AI相結合的快速育種技術深入研究，培育具有較高營養(yǎng)價值的生物強化品種。

黃貴斌等[28]以103份鷹嘴豆種質資源為材料，對7個數(shù)量性狀開展了主成分分析，對12個主要農(nóng)藝性狀開展了遺傳多樣性分析。在綜合評價的基礎上，初步篩選了20余份有利用價值的育種材料。聶石輝等[29]以100份鷹嘴豆種質資源為研究對象，采用聚類分析和主成分分析等方法，對15個農(nóng)藝性狀進行了遺傳多樣性分析，并將供試材料劃分為4組，每組材料的特性不同，為不同目標的育種提供了參考依據(jù)。劉占鑫等[30]對114份鷹嘴豆種質資源進行了遺傳多樣性分析，篩選出5份高適應性、豐產(chǎn)、籽粒大的特異資源。由此可見，主成分分析、聚類分析是對種質資源進行評價的重要手段，在此基礎上對種質資源開展遺傳多樣性分析，進行綜合評價，可以篩選出不同特性的種質資源，為資源的挖掘利用提供參考。本研究通過聚類分析、相關性分析、主成分分析等手段，對110份鷹嘴豆種質資源的品質性狀進行了遺傳多樣性分析，發(fā)現(xiàn)供試材料有較高的遺傳多樣性，篩選出綜合表現(xiàn)優(yōu)的資源，如‘品鷹1號‘木鷹1號‘2009-132‘諾胡提和‘引K158B可以用于后續(xù)的育種工作。

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Genetic Diversity Analysis and Comprehensive Evaluation of Quality

Traits in 110 Chickpea （Cicer arietinum L.） Germplasm

LU Zifeng，SU Jundong，XU Lin，XIAO Jing，YAN Yongliang，SHI Xiaolei，DING Sunlei and? ZHANG Jinbo

（Institute of Crop Germplasm Resources，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，Urumqi 830091，China）

Abstract As one of the characteristic coarse cereal corps，chickpea has high nutritional value.In this study，we analyzed and evaluated the genetic diversity of seven quality traits in 110 chickpea samples preserved by National Medium-Term Bank of Central Asian Characteristic Germplasm Resources.Through this analysis，excellent germplasm was identified，providing a foundation for the?? exploitation and utilization of chickpea germplasm in breeding programs.The results indicated the substantial genetic diversity among the the materials，with variable coefficients ranging from 4.038% to 23.950%.Saturated fatty acid exhibited the highest variability.The Shannon -Weaver genetic diversity index ranged from 1.205 to 2.040 with the highest in starch content and the lowest in saturated fatty acid.Principal component analysis integrated the seven quality traits into four principal components，the cumulative contribution rate was 78.779%.Cluster analysis classified the 110 chickpea germplasm resources into four groups，with the third group exhibiting the best overall performance，characterized by higher levels of protein，crude fat，starch，soluble solids and polyunsaturated fatty acid.Comprehensive score F value ranged from 0.383 to 10.965，with Desi and Kabuli type chickpea averaging?? 7.396 and 7.175，respectively.Five varieties with good overall performance，including ‘Pinying No.1‘Muying No.1‘2009-132‘Nokhuti and ‘Yin K158B.Were selected based on their F values.

Key words Chickpea; Germplasm resources; Protein; Starch; Fatty acid; Genetic diversity

Received? 2023-01-29??? Returned 2023-03-30

Foundation item The Special Fund for Public-interest Scientific Institution Basal Research of Xinjiang Uygur Autonomous Region（No.KY2021128）；The Special Fund for Central Goverment in Guidance of Local Science and Technology Development （No.ZYYD2022C02）.

First author LU Zifeng，male，associate research fellow.Research area：evaluation and innovative utilization of crop germplasm resources.E-mail：luzifeng712@126.com

Corresponding?? author ZHANG Jinbo，female，research fellow.Research area：evaluation and innovative utilization of legumes resources.E-mail：jinbozhang210@126.com（責任編輯：成 敏 Responsible editor：CHENG? Min）