中國不同品種谷子抗性淀粉分布規(guī)律

劉敬科等

摘要：抗性淀粉是谷子中的重要功能成分。對來自中國4個(gè)生態(tài)區(qū)10個(gè)省份216個(gè)谷子品種抗性淀粉含量進(jìn)行分析。結(jié)果表明，中國谷子地方品種抗性淀粉平均值為2.43%，含量變幅為0.00%～6.74%，變異系數(shù)為50.26%，呈偏正態(tài)分布；不同生態(tài)區(qū)谷子抗性淀粉含量從高到低依次為內(nèi)蒙古高原、華北平原、東北平原、黃土高原，且內(nèi)蒙古高原和黃土高原之間差異顯著（P<0.05）；不同省份抗性淀粉含量存在一定差異，其中黑龍江谷子抗性淀粉含量顯著高于內(nèi)蒙古和甘肅（P<0.05），其他省份間差異不大；不同省份谷子（黑龍江除外）和不同生態(tài)區(qū)品種谷子抗性淀粉含量以2.00%～4.00%為主。

關(guān)鍵詞：抗性淀粉；谷子；分布；品種

中圖分類號：S515.024 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：0439-8114（2015）03-0523-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.03.004

Distribution of Content of Resistant Starch in Foxtail Millet Varieties in China

LIU Jing-ke， LIU Ying-ying， XIANG Jin-ying， ZHAO Wei， CHENG Ru-hong， ZHANG Yu-zong

（Institute of Millet Crops of Hebei Academy of Agriculture and Forestry/National Millet Improvement Center of China /Cereal Crops

Research Laboratory of Hebei Province， Shijiazhuang 050035， China）

Abstract： Resistant starch is an important functional component in foxtail millet. Contents of resistant starch were analyzed and evaluated in 216 foxtail millet varieties originated from 10 provinces in 4 eco-regions of China. The results showed the average content of resistant starch in Chinese foxtail millet varieties was 2.43%， with deviation range of 0.00%～6.74% and coefficient of variation of 50.26%. The resistant starch content was of skewed normal distribution. Content of resistant starch in different eco-regions from high to low were in varieties from Inner Mongolia Plateau， North China Plain， Northeast China Plain， and Loess Plateau. There was significant difference in Inner Mongolia Plateau and Loess Plateau. Content of resistant starch in Inner Mongolia Plateau was significantly different from that in Loess Plateau（P<0.05）. Content of resistant starch was different among foxtail millet varieties from different provinces. Content of resistant starch in Heilongjiang was significantly higher than that in Inner Mongolia and Gansu（P<0.05）. There was no significant difference in other provinces. Content of resistant starch in varieties from different provinces （except Heilongjiang） and different eco-regions was 2.00%～4.00%.

Key words： resistant starch； foxtail millet； distribution； varieties

谷子屬禾本科狗尾草屬一年生草本作物，起源于中國，在日本、南亞和中歐一些地區(qū)也有種植[1]。該作物具有生育期短、適應(yīng)性廣、耐干旱、耐貧瘠、耐儲(chǔ)存等優(yōu)點(diǎn)，是我國北方地區(qū)主要雜糧作物，同時(shí)它還是醫(yī)食同源類作物，具有“百谷之首”的美譽(yù)。這是因?yàn)楣茸映谐Ｒ?guī)營養(yǎng)元素外，還含有豐富的功能物質(zhì)：谷子蛋白質(zhì)具有低過敏特點(diǎn)，特別適合嬰幼兒食用，同時(shí)還能提高血漿中高密度脂蛋白的密度，具有改善動(dòng)脈粥樣硬化的功能[2]；谷子脂肪成分中不飽和脂肪酸約占85%，對于防止動(dòng)脈粥樣硬化和軟化血管等諸多方面都有積極影響[3-5]。因此，研究分析谷子功能性成分，對揭示谷子保健作用以及培育功能性谷子育種材料具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

抗性淀粉屬于谷物中新發(fā)現(xiàn)的功能物質(zhì)，是指“在健康人體小腸中不能被消化吸收，而能在大腸中被發(fā)酵分解的淀粉及其降解物”[6]，它可促進(jìn)膽固醇和脂質(zhì)的代謝[7]，控制膳后血糖值[8]，減少腸機(jī)能失調(diào)及結(jié)腸癌發(fā)病率[9]，控制體重和能量平衡[10]，促進(jìn)礦物質(zhì)的吸收[11]，增加營養(yǎng)[12]。基于上述功能特性，抗性淀粉不僅成為國內(nèi)外營養(yǎng)專家和功能食品專家的研究熱點(diǎn)，而且還引起了農(nóng)業(yè)育種學(xué)家的興趣，浙江大學(xué)從雜交秈稻恢復(fù)系R7954中誘變篩選了1個(gè)富含抗性淀粉的秈稻突變體，命名為RS111，為富含抗性淀粉稻米的遺傳研究和主食產(chǎn)品的開發(fā)提供了材料[13]。楊樹明等[14]對21個(gè)水稻粳米品種抗性淀粉含量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明抗性淀粉大致呈正態(tài)分布趨勢，認(rèn)為抗性淀粉與產(chǎn)量構(gòu)成因素?zé)o密切聯(lián)系。王琳等[15]對國內(nèi)外100份春小麥種質(zhì)資源進(jìn)行了測定，明確了小麥種質(zhì)資源中抗性淀粉含量的變化，為小麥高抗性淀粉新品種選育奠定了良好基礎(chǔ)。中國已鑒定編目的谷子種質(zhì)資源材料有27 527份，是世界上保存谷子資源數(shù)量最多、遺傳多樣性最為豐富的國家[16]，為中國谷子育種奠定了良好的遺傳基礎(chǔ)。但是中國谷子品種抗性淀粉鑒定的報(bào)道尚是空白。為了滿足中國谷子育種對優(yōu)質(zhì)資源的需求，豐富谷子種植資源研究的內(nèi)容，以及滿足現(xiàn)代生活對營養(yǎng)的需求，試驗(yàn)以谷子地方品種為試驗(yàn)材料，展開不同品種谷子抗性淀粉分布規(guī)律的研究。endprint

1 材料與方法

1.1 材料

谷子地方品種216份，于2011年種植于河北省石家莊馬莊試驗(yàn)站。材料分別來自中國4個(gè)生態(tài)區(qū)10個(gè)省份，谷子品種來源、原產(chǎn)地與所屬生態(tài)區(qū)如表1所示。

1.2 方法

谷子采用礱谷機(jī)脫殼處理后，粉碎至100目，準(zhǔn)確稱取0.10 g于試管中，加2 mL去離子水，分散均勻，沸水浴糊化0.5 h；冷卻后將糊化樣品轉(zhuǎn)入50 mL離心管中，依次加入40 mg α-淀粉酶、6 mL馬來酸鈉緩沖溶液（0.1 mol/L，pH 6.9）和20 μL 1 650 U/mL淀粉葡萄糖苷酶，混合均勻；置于37 ℃水浴搖床中孵育16 h，擺速200次/min。16 h后取出離心管，每管加入4 mL無水乙醇，混合均勻，于4 000 r/min離心10 min，棄上清，再加50%乙醇洗滌1次，于4 000 r/min離心10 min，棄上清。然后加入2 mL KOH（2 mol/L）振蕩30 min，加入8 mL乙酸鈉緩沖溶液（1.2 mol/L，pH 3.8），混勻后立即加入0.2 mL 1 650 U/mL 淀粉葡萄糖苷酶，于60 ℃水浴中孵育1 h，間斷性攪拌，最后用3，5-二硝基水楊酸法檢測還原糖含量。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2003和SPSS 13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 我國谷子抗性淀粉含量及分布特征

不同品種谷子抗性淀粉含量的總體分布特征如表2所示，由表2可知，216份谷子材料的抗性淀粉平均含量為2.43%，變幅為0.00%～6.74%，變異系數(shù)為50.26%，這表明參試材料間存在較大的差異，對本試驗(yàn)中谷子抗性淀粉含量是否符合正態(tài)分布進(jìn)行Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)（D檢驗(yàn)），P值為0.20，大于0.05，符合正態(tài)分布。偏度系數(shù)和峰度系數(shù)是表示數(shù)據(jù)分布趨勢的統(tǒng)計(jì)量，可以用來描述數(shù)據(jù)的正態(tài)分布特點(diǎn)，表2中兩個(gè)數(shù)據(jù)均大于0，說明分布呈正偏態(tài)，曲線比較陡。圖1直方圖結(jié)果可以看出數(shù)據(jù)分布比較靠左，中間的第5～9組材料數(shù)據(jù)頻率較其他組明顯要高。

2.2 不同生態(tài)區(qū)谷子抗性淀粉含量及分布特征

根據(jù)谷子生態(tài)型和品種適應(yīng)性聯(lián)合試驗(yàn)，我國谷子栽培區(qū)大體可以劃分為華北平原區(qū)、黃土高原區(qū)、東北平原區(qū)和內(nèi)蒙古高原區(qū)4個(gè)生態(tài)區(qū)[17]。表3顯示出不同生態(tài)區(qū)谷子抗性淀粉含量有差異，內(nèi)蒙古高原抗性淀粉含量最高，其后依次為華北平原、東北平原，黃土高原含量最低。黃土高原和內(nèi)蒙古高原2個(gè)生態(tài)區(qū)抗性淀粉含量差異顯著。華北平原、黃土高原、東北平原和內(nèi)蒙古高原谷子抗性淀粉含量變幅分別為0.00%～4.14%、0.00%～6.74%、0.00%～6.28%和1.06%～5.18%，內(nèi)蒙古高原變幅最低，黃土高原變幅最高，不同生態(tài)區(qū)變幅和變異系數(shù)具有較為一致的分布規(guī)律。按照抗性淀粉含量，將抗性淀粉分為Ⅰ型（0.00%～2.00%）、Ⅱ型（2.00%～4.00%）和Ⅲ型（4.00%～6.00%），華北平原、黃土高原和東北平原中不同含量抗性淀粉樣品數(shù)從高到低依次為Ⅱ型、Ⅰ型、Ⅲ型，而內(nèi)蒙古高原不同類型抗性淀粉樣品數(shù)從高到低依次為Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅰ型。

2.3 不同省份谷子抗性淀粉含量及分布特征

不同省份抗性淀粉含量差異如表4所示，結(jié)果顯示，除黑龍江谷子抗性淀粉含量顯著低于內(nèi)蒙古、甘肅外，其他省份之間含量差異不顯著。不同省份谷子抗性淀粉的變幅為0.00%～6.74%，其中陜西變幅最低，吉林變幅最高。不同省份抗性淀粉變異系數(shù)為2%～63%，樣品數(shù)大于10的省份存在較高的變異系數(shù)，樣品數(shù)小于或等于10的省份存在較低變異系數(shù)。按照抗性淀粉含量差別分類，除黑龍江是以Ⅰ型抗性淀粉材料為主，其他省份都是以Ⅱ型抗性淀粉材料為主，甘肅、吉林和內(nèi)蒙古Ⅲ型抗性淀粉材料較多，而甘肅和陜西缺少Ⅰ型抗性淀粉材料。

3 討論

谷子是中國傳統(tǒng)的糧食作物，谷子子粒中除含有人體需要的大量營養(yǎng)成分外，還含具有一定生物功能特性的抗性淀粉物質(zhì)。本研究對我國4個(gè)生態(tài)區(qū)10個(gè)省份216個(gè)谷子品種抗性淀粉含量進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)中國不同谷子品種抗性淀粉平均含量為2.43%，略高于王琳等[15]報(bào)道的100份小麥材料抗性淀粉平均含量2.11%，比楊樹明等[14]報(bào)道的21份水稻材料抗性淀粉平均含量1.39%高出1.04個(gè)百分點(diǎn)，但是遠(yuǎn)低于周閑容等[18]報(bào)道的140份小豆抗性淀粉的平均含量14.25%；谷子、小麥和水稻同屬禾本科作物，抗性淀粉含量平均值差別相對較小，而小豆屬于豆科植物，抗性淀粉含量平均值遠(yuǎn)高于禾本科植物，這可能是因?yàn)椴煌魑镞z傳特性差異造成的。對不同品種谷子抗性淀粉含量分布狀態(tài)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示中國谷子抗性淀粉含量分布為正偏態(tài)分布，目前對抗性淀粉含量分布狀態(tài)報(bào)道較少，而對谷子中硒、蛋白質(zhì)、維生素E等成分含量分布狀態(tài)研究相對較多，劉三才等[5]報(bào)道了谷子中硒和蛋白質(zhì)含量分布呈正態(tài)分布，劉敏軒等[1]對200份谷子維生素E含量和分布進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)維生素E總量、α-VE含量及（β+γ）-VE含量均呈正態(tài)分布，δ-VE含量呈偏態(tài)分布，楊樹明等[14]對21個(gè)水稻粳米品種抗性淀粉含量進(jìn)行分析，認(rèn)為水稻抗性淀粉含量呈正偏態(tài)分布趨勢。谷子不同成分中抗性淀粉含量分布和δ-VE含量較為相似，都呈正偏態(tài)分布；在谷子和水稻不同作物中，抗性淀粉含量分布較為相似呈偏態(tài)分布，但是目前水稻研究數(shù)量相對較少，需進(jìn)一步擴(kuò)大樣品數(shù)量才能更好判斷其分布狀態(tài)。這些研究的差異可能是由試驗(yàn)取材、所測成分和樣品數(shù)量不同所致。因此，在谷子品種資源的鑒定評價(jià)中應(yīng)注意抗性淀粉含量的分布差異。

迄今為止，尚未有關(guān)于谷子抗性淀粉生態(tài)區(qū)和省份差異的報(bào)道，涉及到其他作物抗性淀粉生態(tài)區(qū)和省份差異的報(bào)道也較少。已有研究對不同生態(tài)區(qū)谷子蛋白質(zhì)、硒以及醇溶性蛋白含量差異進(jìn)行分析，其中生態(tài)區(qū)對蛋白質(zhì)含量差異的影響有較為一致結(jié)果，認(rèn)為緯度和海拔與蛋白質(zhì)含量有關(guān)，蛋白質(zhì)含量從高到低依次為黃土高原、內(nèi)蒙古高原、東北平原和華北平原[5]，抗性淀粉含量并沒有表現(xiàn)出類似的趨勢，含量從高到低依次為內(nèi)蒙古高原、華北平原、東北平原和黃土高原。可見谷子不同成分在不同生態(tài)區(qū)分布有較大差別。對不同含量抗性淀粉分布進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)谷子抗性淀粉含量分布主要集中在2.00%～4.00%之間，216份材料中有74份含量為0.00%～2.00%，126份含量為2.00%～4.00%，16份含量>4.00%，不同生態(tài)區(qū)和不同省份多以2.00%～4.00%含量的抗性淀粉為主，而王琳等[15]對100份小麥抗性淀粉含量進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)51份抗性淀粉含量為0.00%～2.00%，48份材料抗性淀粉含量為2.00%～4.00%，1份材料高于4.00%，含量在0.00%～2.00%和2.00～4.00%分布差別不大。本研究發(fā)現(xiàn)16份材料抗性淀粉含量高于4.00%，這些品種可用于功能保健食品的開發(fā)和為選育優(yōu)質(zhì)高抗性淀粉含量品種提供親本材料。endprint

隨著對抗性淀粉研究的深入，人們逐漸認(rèn)識(shí)到抗性淀粉與人類健康的重要關(guān)系，而谷子是世界上重要的糧食作物之一，對其抗性淀粉方面的研究報(bào)道比較少。本研究通過對216個(gè)谷子品種抗性淀粉含量測定，明確了谷子種質(zhì)資源中抗性淀粉含量的變化，為高抗性淀粉含量谷子新品種的選育奠定了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)可以將高抗性淀粉含量品種應(yīng)用于現(xiàn)代生活，以滿足人們對營養(yǎng)的需求。

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