不同生態條件下西瓜果實瓜氨酸含量比較研究

李蒙蒙，路緒強，趙勝杰，何 楠，袁平麗，李 智，劉文革

（中國農業科學院鄭州果樹研究所 鄭州 450009）

西瓜（Citrullus lanatus），屬葫蘆科，原產于非洲，其根系強大，是喜溫、喜光、耐熱、耐旱不耐澇的一年生蔓性草本植物。其果實營養豐富，含有許多對人體有益的物質，如番茄紅素、瓜氨酸、維生素C，對人體具有重要的保健功能[1]。瓜氨酸是人體非必需氨基酸，對羥自由基具有較高的活性，可以清除體內游離的羥自由基，抗氧化，能夠延緩衰老，具有美容的功效；同時也可以促進血液循環、軟化心腦血管、增強免疫力[2-4]。天花粉、核桃葉，以及甜瓜、黃瓜、南瓜、瓠瓜等葫蘆科作物中均含有瓜氨酸[5-8]。其中西瓜果實瓜氨酸含量豐富，是哈密瓜和黃瓜中的10倍[2]，并且鮮食即可被人體直接吸收，故食用西瓜是人體補充瓜氨酸的重要途徑之一。已有不少報道指出植物體內瓜氨酸含量受品種和地區生態環境的影響[9-12]。Davis[12]研究指出同一地區，不同西瓜果實中瓜氨酸含量差異顯著。Kawasaki[9]研究表明，野生西瓜在干旱炎熱的沙漠里葉片中累積大量的瓜氨酸來清除體內多余的自由基，抵御逆境的傷害。Dasgan[11]研究也表明鹽脅迫可誘導甜瓜葉片累積較多的瓜氨酸。近年來Fish等[13]研究表明在兩個地區種植的相同西瓜果實瓜氨酸含量差異不明顯。但Davis[12]研究指出相同品種西瓜在不同生態條件下，果實瓜氨酸含量差異顯著。故不同生態條件下西瓜果實瓜氨酸含量差異有待進一步研究。

我國是西瓜生產大國，種植面積很大，除了少數寒冷地區無法栽培外，其他地區均有廣泛栽培。新疆是我國優質西瓜產區，主要氣候特點是積溫高、晝夜溫差大、空氣濕度較小、日照百分率高。海南是我國重要的西瓜南繁基地，氣候特點為年平均氣溫較高、無霜期長、年降水較多、空氣濕度較高[14]。兩地生態條件相差較大，分別是我國西瓜西北干燥氣候栽培區和南方多濕氣候栽培區的典型代表。筆者擬通過測定海南和新疆兩地西瓜瓜氨酸含量的差異，研究不同生態條件下瓜氨酸含量差異以及影響因素，篩選出瓜氨酸含量較高并且穩定的西瓜材料，為選育高瓜氨酸西瓜品種提供育種依據。

1 材料與方法

1.1 材料

15份西瓜材料（包括固定品種和純合自交系）來源于中國農業科學院鄭州果樹所國家西瓜甜瓜種質資源中期庫和多倍體西瓜育種課題組。具體名稱見表1。

1.2 田間試驗設計

15份供試材料于2015年4月下旬播種于新疆烏魯木齊試驗基地，育苗移栽，采用裂區設計，行距1.5 m，株距0.8 m，露地覆膜滴灌栽培，單蔓整枝，第2雌花留單瓜，統一澆水施肥、田間管理和防治病蟲害。6月中下旬開始人工授粉，西瓜的雌、雄花于開花前1 d下午套帽，次日自交授粉，標注授粉日期。萬學閃等研究表明[1]，西瓜果實接近完熟時果實瓜氨酸含量最高，且中心果肉瓜氨酸含量高于近皮部，故取成熟果實中心果肉測定瓜氨酸含量，根據不同材料成熟情況于8月下旬采收。

與新疆相同的15份供試材料于2015年10月上旬播種于海南三亞試驗基地，栽培管理方式同新疆，11月上旬開始人工授粉，根據不同材料成熟情況于12月下旬采收。

1.3 試驗方法

待西瓜成熟后，每份西瓜材料取授粉日期相同、形狀大小一致的3個西瓜果實，每個西瓜果實由瓜柄至瓜蒂、陰面至陽面縱切2等份，取果實中心果肉，去籽榨汁勻漿，置于-80℃超低溫冰箱中備用，以測定西瓜瓜氨酸含量。

瓜氨酸含量測定采用分光光度法[15]：稱取瓜汁3 g，勻漿機破壁；加入體積比為9∶1純甲醇和6 mol·L-1鹽酸配成的提取液 4.5 mL，55 ℃水浴20 min，活性炭脫色后過濾；稀釋40倍，取5 mL稀釋液，加入體積比為3∶1的硫酸和磷酸混合液2 mL和30 g·L-1二乙酰一肟0.25 mL，搖勻；避光煮沸30 min，冷卻至室溫，在波長490 nm處測定吸光度，根據標準曲線方程計算瓜氨酸含量，3次重復并求平均值。

瓜氨酸含量（g·kg-1）=(0.0965A+0.0085)×f

式中，A為490 nm處吸光值；0.0965為標準曲線斜率；0.0085為標準曲線截距；f為總稀釋倍數。

1.4 數據統計分析

采用用軟件SPSS 20.0進行相關數據分析

2 結果與分析

2.1 不同生態條件下西瓜果實瓜氨酸含量的總體差異分析

15份西瓜瓜氨酸含量如表1，新疆地區瓜氨酸含量范圍為 1.13～2.46 g·kg-1，平均值為 1.78 g·kg-1，海南地區瓜氨酸含量范圍為0.62～2.23 g·kg-1，平均值為1.29 g·kg-1。對兩地15份西瓜瓜氨酸含量進行差異顯著性分析，新疆地區瓜氨酸含量顯著高于海南。

對影響西瓜瓜氨酸含量的材料和地區生態環境兩因素進行主效應方差分析如表2，材料間瓜氨酸含量差異極顯著，同時不同地區間瓜氨酸含量也存在極顯著差異。說明材料、地區生態環境兩因素均能夠顯著影響西瓜果實瓜氨酸含量。

表1 不同生態環境下不同西瓜材料果實瓜氨酸含量

表2 不同生態條件下不同西瓜材料瓜氨酸含量多因素方差分析

2.2 同一生態條件下不同西瓜材料果實瓜氨酸含量差異分析

由表1可知，新疆15份西瓜材料瓜氨酸含量的變異系數為21.55%；海南15份西瓜材料果實瓜氨酸含量變異系數為35.49%。新疆地區瓜氨酸含量最高的是‘white wonder’，含量為 2.46 g·kg-1，顯著高于瓜氨酸含量最低的‘彰引’的1.13 g·kg-1，且是‘彰引’的2.18倍。海南瓜氨酸含量最高的是‘9904’，含量為 2.22 g·kg-1，含量最低的是‘SBD黑’，含量0.62 g·kg-1，兩者瓜氨酸含量差異顯著，比值高達3.58。

2.3 不同生態條件下同一西瓜材料果實瓜氨酸含量差異分析

同一西瓜品種在不同生態條件下瓜氨酸含量存在顯著差異，如‘91E7’，在新疆地區瓜氨酸含量為2.20 g·kg-1，顯著高于海南地區瓜氨酸含量1.41 g·kg-1。15 份西瓜材料中，除了‘02D97’‘9904’和‘綠貝雷’3份新疆種植的瓜氨酸含量低于海南外，其余12份西瓜材料瓜氨酸含量新疆均高于海南，其中11份含量差異達到顯著水平。

以新疆與海南瓜氨酸含量比值來評價各西瓜材料在不同生態條件下瓜氨酸含量受生態環境的影響程度與穩定性。比值越接近1，則同一材料在不同生態條件下瓜氨酸含量越穩定。比值越大于1或越小于1說明不同生態條件下瓜氨酸含量穩定性越差。如表1所示，15份西瓜材料瓜氨酸含量新疆/海南范圍為 0.91～2.31，其中‘FLG’‘J5F’‘C148’‘SBD黑’4份西瓜材料瓜氨酸含量新疆/海南比值較大，分別為 2.22、2.31、2.13、2.23；而‘White won?der’‘02D97’‘9904’‘綠貝雷’4 份西瓜材料兩地含量比值接近于 1，分別為 1.11、0.97、0.91、0.91。

3 討論

本試驗15份西瓜材料在新疆地區瓜氨酸含量范圍為1.13～2.46 g·kg-1，海南地區瓜氨酸含量范圍為0.62～2.22 g·kg-1，新疆地區瓜氨酸含量顯著高于海南。材料和地區生態環境都能顯著影響西瓜瓜氨酸含量。這和Davis[12]研究的結果相一致。

同一地區不同材料之間瓜氨酸含量相差很大，新疆和海南15份西瓜材料瓜氨酸含量變異系數分別為21.55%、35.49%，表明同一地區不同西瓜材料瓜氨酸含量均有較大差異。新疆瓜氨酸含量最高材料‘white wonder’顯著高于含量最低的‘彰引’。而海南瓜氨酸含量最高‘9904’也是含量最低的‘SBD黑’的3.58倍，不同西瓜材料果實瓜氨酸含量有很大差異，這和Rimando[16]的結果相一致。

同一西瓜材料在不同生態條件下瓜氨酸含量存在顯著差異，15份西瓜材料中有12份西瓜材料瓜氨酸含量新疆高于海南，其中有11份達到了極顯著差異水平。這可能是由于相比于海南，新疆晝夜溫差大，日照時間長，降雨量較少有關，新疆的生態條件更利于西瓜果實瓜氨酸的累積，但具體原因還有待于進一步研究。筆者采用新疆與海南瓜氨酸含量比值來評價西瓜品種瓜氨酸含量受生態環境的影響程度與穩定性，15份材料中瓜氨酸含量新疆/海南比值范圍為0.91～2.31，說明環境對不同西瓜材料瓜氨酸含量的影響程度存在差異。其中‘FLG’‘J5F’‘C148’‘SBD 黑’4 份西瓜材料瓜氨酸含量受不同生態環境影響較大；而‘White wonder’‘02D97’‘9904’‘綠貝雷’4 份材料在不同生態條件下含量較穩定。結合瓜氨酸含量與穩定性，本文篩選出兩份瓜氨酸含量穩定且較高的西瓜材料，分別是‘White wonder’‘9904’可以作為選育高瓜氨酸品種的育種材料在生產上應用。