29個(gè)苦瓜品系不同部位皂苷含量比較分析

張武君，黃穎楨，林永勝，張玉燦

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物資源研究所，福建　福州　350003)

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29個(gè)苦瓜品系不同部位皂苷含量比較分析

張武君，黃穎楨，林永勝，張玉燦*

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物資源研究所，福建福州350003)

以29個(gè)不同來源苦瓜品系為材料，進(jìn)行其果實(shí)、根、莖皂苷含量測(cè)定分析及比較研究，為高含皂苷含量的苦瓜品種選育和苦瓜果實(shí)、根、莖綜合利用提供依據(jù)。結(jié)果表明：不同品系苦瓜根、莖、果實(shí)的皂苷含量存在較大差異，可從中篩選高皂苷種質(zhì)資源；29個(gè)苦瓜品系平均根、莖皂苷含量接近或高于果實(shí)，有望作為皂苷提取的原料加以利用；在29個(gè)苦瓜品系中，小型苦瓜的根莖或果實(shí)具有較高的皂苷含量，其中‘小型苦瓜2’根莖皂苷含量最高，‘如玉45號(hào)’果實(shí)皂苷含量最高；果實(shí)的皂苷含量具有雜種優(yōu)勢(shì)，可采用皂苷含量較高的親本進(jìn)行高皂苷品種選育；根據(jù)果實(shí)皂苷含量動(dòng)態(tài)變化及栽培、加工的實(shí)際情況，建議加工用苦瓜在授粉后13 d左右采收。

苦瓜；根；莖；果實(shí)；皂苷含量；聚類分析；雜種優(yōu)勢(shì)

苦瓜MomordicacharantiaL.為葫蘆科苦瓜屬植物，因具有特殊苦味而得名，其營(yíng)養(yǎng)成分全面而獨(dú)特，不僅有良好的食用價(jià)值，還具有明顯的藥用功效，素有“藥用蔬菜”之稱。據(jù)《本草綱目》記載：苦瓜具有“去邪熱，解勞乏，清心明目”之功效。現(xiàn)代藥理研究也表明苦瓜具有抗氧化、消炎、抗腫瘤、降血糖、抗菌、減肥、免疫調(diào)節(jié)等藥理保健作用[1]。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)苦瓜的活性成分進(jìn)行了大量的研究，分離和鑒定出多糖[2]、皂苷[3]、黃酮[4]、蛋白[5]等多種活性物質(zhì)，其中，苦瓜總皂苷被認(rèn)為具有顯著的降血糖作用[6]。目前對(duì)苦瓜皂苷的研究主要集中在分離鑒定[7-11]、提取工藝優(yōu)化[12-14]及藥理功能[15-18]等方面，從藥用角度篩選高皂苷含量的苦瓜品系還鮮有報(bào)道，且只針對(duì)苦瓜的果實(shí)和籽粒，并未對(duì)不同品系莖和根系的皂苷含量進(jìn)行研究[19-20]。在苦瓜果實(shí)采收結(jié)束后，葉片往往枯黃，而莖和根系仍維持正常形態(tài)，相關(guān)研究表明苦瓜根、莖皂苷提取物均具有降血糖活性[21-22]，如能對(duì)其進(jìn)行開發(fā)，將提高苦瓜的利用率和附加值。

筆者在前期研究中發(fā)現(xiàn)不同苦瓜品系不同部位的皂苷含量差異較大，為此本研究通過對(duì)29個(gè)品系苦瓜的果實(shí)、根、莖皂苷含量進(jìn)行測(cè)定比較，并從聚類、F1果實(shí)皂苷含量與親本關(guān)系、果實(shí)皂苷含量的動(dòng)態(tài)變化等方面進(jìn)行分析，為高含皂苷含量的苦瓜品種選育和苦瓜果實(shí)、根、莖綜合利用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用苦瓜材料(表1)均由福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物資源研究所提供，包括21個(gè)穩(wěn)定自交系及8個(gè)自育雜交一代組合；人參皂苷 Rg1對(duì)照品從中國(guó)藥品生物制品檢定研究所購(gòu)買。無水乙醇、正丁醇、甲醇、香草醛、高氯酸、冰醋酸等試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

主要儀器：KQ-400DE超聲波清洗儀，昆山市超聲儀器有限公司；UV-1600紫外可見分光系統(tǒng)，天津市拓普儀器有限公司；R-210旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、B-491水浴鍋，瑞士BUCHI公司；JSP-200 高速多功能粉碎機(jī)，浙江省永康市金穗機(jī)械制造廠。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1種植及取樣種植地點(diǎn)為福清道橋。2015年3月16日播種育苗，4月8日大棚定植，采取隨機(jī)區(qū)組種植，3次重復(fù)，5月28日～6月17日果實(shí)采摘，7月26日拉秧。選取授粉后16～17 d (商品瓜采收期)且發(fā)育正常的苦瓜果實(shí)為不同品系苦瓜果實(shí)皂苷含量測(cè)定的樣品；選取3個(gè)品系授粉后9、13、17 、21、25 d 且發(fā)育正常的苦瓜果實(shí)為果實(shí)皂苷含量動(dòng)態(tài)變化測(cè)定的樣品；選取拉秧時(shí)苦瓜根和苦瓜子葉以上1.5 m左右的主蔓作為不同品系苦瓜根、莖皂苷含量測(cè)定的樣品。

1.2.2預(yù)處理將采收后的苦瓜果實(shí)切片，根、莖切段，105℃殺青15 min，65℃烘干，粉碎機(jī)粉碎后過40目篩，用自封袋密封后放入4℃冰箱保存。

1.2.3皂苷提取及測(cè)定參考張武君等[14]的方法，采用超聲輔助提取，香草醛-高氯酸比色法測(cè)定樣品中的皂苷含量。

1.2.4雜種優(yōu)勢(shì)測(cè)定參考莊巧生等[23]的方法，平均顯性度=2(F1-Mp)/(Hp-Lp)，其中，Mp為雙親均值；Hp為高親值；Lp為低親值。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行供試材料各部分皂苷含量均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)、雜種優(yōu)勢(shì)計(jì)算；采用SPSS 19.0進(jìn)行雙變量相關(guān)性分析和系統(tǒng)聚類分析，相關(guān)性采用Pearson相關(guān)系數(shù)表示，聚類的類別間距采用ward′s法表示。

2　結(jié)果與分析

2.1不同品系苦瓜不同部位皂苷含量比較

從表1可以看出，不同品系苦瓜根、莖、果實(shí)的皂苷含量變幅分別為1.35%～6.32%、0.56%～3.17%、0.75%～2.47%，變異系數(shù)分別為33.01%、49.64%、29.04%，表明不同苦瓜品系根、莖、果實(shí)的皂苷含量有較大差異，為高皂苷種質(zhì)資源的篩選提供了可能； 29個(gè)苦瓜品系的根、莖、果實(shí)皂苷平均含量分別為2.80%、1.22%、1.28%，莖和果實(shí)的平均皂苷含量相近，而根的平均皂苷含量是莖和果實(shí)的2倍以上，有望作為皂苷提取的原料加以利用。

表1　29個(gè)苦瓜品系根、莖、果實(shí)皂苷含量

2.229個(gè)苦瓜品系各部位皂苷含量聚類

通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，29個(gè)苦瓜品系根和莖的皂苷含量相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.894，而果實(shí)皂苷含量與根、莖皂苷含量的相關(guān)系數(shù)均小于0.3， 因此，筆者將29個(gè)苦瓜品系分為根莖和果實(shí)兩部分進(jìn)行聚類，均聚為5類，聚類樹狀圖見圖1；各類群品系數(shù)及皂苷含量見表2。

由表2可知，在5大類群中，根莖皂苷含量從高到低依次為：第5類>第4類>第1類>第3類>第2類，第4、5類群為‘小型苦瓜2’、‘小型苦瓜3’、‘小型苦瓜4’，‘小型苦瓜2’為臺(tái)灣野生小苦瓜，其根莖皂苷含量在所測(cè)定的材料中最高，表明小型苦瓜的根莖可能具有較高的皂苷含量，可對(duì)該類型苦瓜進(jìn)行深入研究，第1、4、5類群共占品系數(shù)的34.5%，具有較高的根莖皂苷含量，可以從中篩選出即能收獲高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)商品瓜，又能間顧根莖加工利用的品系；果實(shí)皂苷含量從高到低依次為：第5類>第4類>第3類>第2類>第1類，第4、5類包括‘小型苦瓜1’、‘小型苦瓜2’、‘小型苦瓜5(如玉45號(hào))’、‘新翠’，‘如玉45號(hào)’為自育雜交一代品種，由漳州本地野生小苦瓜與大果型苦瓜雜交而成，果實(shí)皂苷含量在所有測(cè)定的果實(shí)中最高，表明部分小型苦瓜果實(shí)皂苷含量也較高，第3、4、5類群共占品系數(shù)的37.9%，具有較高的果實(shí)皂苷含量，可從中選擇產(chǎn)量高，商品性好的品系進(jìn)行雜交組配或直接利用。

表2　不同類群苦瓜的品系數(shù)及皂苷含量

2.3F1代苦瓜果實(shí)皂苷含量雜種優(yōu)勢(shì)分析

由表3可知，在8個(gè)F1代組合中呈現(xiàn)正向優(yōu)勢(shì)的有6個(gè)，表現(xiàn)為完全顯性或部分顯性，占75%，其中5個(gè)為超親優(yōu)勢(shì)，占62.5%，說明果實(shí)皂苷含量的雜種優(yōu)勢(shì)是普遍存在的，可采用皂苷含量較高的親本進(jìn)行高皂苷品種選育。

表3　8個(gè)F1代苦瓜品系果實(shí)皂苷含量顯性度

2.4不同時(shí)期苦瓜果實(shí)皂苷含量變化

由圖2可知，3個(gè)苦瓜品系的果實(shí)皂苷含量在授粉后9～21 d不斷下降，13 ～17 d降幅最大，21～25 d略有回升；從整條苦瓜來看，3個(gè)品系的單果皂苷總量在授粉后的9～13 d及21～25 d上升幅度較大，13～21 d上升幅度較小。從以上來看，9 d采收皂苷含量最高，25 d采收單果皂苷總量最高，但考慮到9 d采收，果實(shí)鮮重僅50 g左右，生物量較少，產(chǎn)量低， 20 d之后采收，整個(gè)植株將會(huì)消耗大量養(yǎng)分用于種子的成熟，后續(xù)多數(shù)果實(shí)將無法座果或膨大，產(chǎn)量也低，而13～21 d單果皂苷總量雖略有增加，但越遲采收果實(shí)的含水量越大，烘干時(shí)耗能更大，且影響同一植株后續(xù)果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育，所以加工用苦瓜果實(shí)建議在授粉后13 d左右采收。

3　討論與結(jié)論

本研究對(duì)29個(gè)不同品系苦瓜根、莖、果實(shí)中的皂苷含量進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)不同品系苦瓜各部分的皂苷含量存在較大差異，苦瓜根、莖皂苷含量接近或高于果實(shí)，有望作為皂苷提取的原料加以利用。相關(guān)性分析顯示，苦瓜根和莖的皂苷含量高度相關(guān)，而果實(shí)皂苷含量與根、莖皂苷含量基本不相關(guān)，可能的原因是，根和莖為同時(shí)采收，積累皂苷的時(shí)間較長(zhǎng)，而果實(shí)從授粉到采收的時(shí)間較短，其皂苷含量除受基因型影響外，還受到外界環(huán)境，植株整體長(zhǎng)勢(shì)，單株掛果量等影響，因此與最終采收的根、莖皂苷含量幾乎不相關(guān)。田力東等[19]比較了35個(gè)苦瓜品種的果肉和籽粒中的皂苷含量，平均值分別為1.96%和0.74%，表明苦瓜籽中的皂苷含量較低，這與筆者在預(yù)實(shí)驗(yàn)中的發(fā)現(xiàn)一致，因此本研究不進(jìn)行種子皂苷含量的比較。

系統(tǒng)聚類法將29個(gè)苦瓜品系分別根據(jù)根莖皂苷含量和果實(shí)皂苷含量聚為5大類群，在5大類群中，根莖皂苷含量最高的2個(gè)類群均為小型苦瓜，果實(shí)皂苷含量最高的兩個(gè)類群除‘新翠’外，也都為小型苦瓜，本研究采用的29個(gè)苦瓜品系中僅5個(gè)為小型苦瓜，均在根莖或果實(shí)中表現(xiàn)出較高的皂苷含量，該類型苦瓜一般用于煲湯或制成苦瓜茶，需求較小，限制了發(fā)展空間，本研究認(rèn)為小型苦瓜還有望利用其根莖或果實(shí)提取皂苷進(jìn)行開發(fā)利用。在29個(gè)品系中，‘如玉45號(hào)’果實(shí)皂苷含量最高，為2.47%，根莖皂苷含量中上，為2.6%，而2014年在漳州露地栽培的‘如玉45號(hào)’秋收果實(shí)和11月下旬收獲莖干的皂苷含量分別為6.86%和4.59%(另文發(fā)表)，遠(yuǎn)高于本次試驗(yàn)的測(cè)定結(jié)果，說明皂苷含量與采收季節(jié)和種植方式有極大關(guān)系。‘如玉45號(hào)’作為帶有野生苦瓜基因的雜交一代品種，雌花率高，在漳州露地栽培每667 m2產(chǎn)量可達(dá)4 000 kg以上，采收期可達(dá)6個(gè)月，在完成果實(shí)采收后，其基部莖粗能達(dá)到7～9 cm，而一般的苦瓜或其他野生苦瓜的莖粗僅能達(dá)到1～2 cm，因此其果實(shí)和根、莖均有較高的利用價(jià)值。

F1代苦瓜果實(shí)皂苷含量雜種優(yōu)勢(shì)分析表明，果實(shí)皂苷含量的雜種優(yōu)勢(shì)是普遍存在的，因此可以通過對(duì)高皂苷含量親本的選擇，配制高皂苷含量的苦瓜新組合。

苦瓜果實(shí)的皂苷含量從授粉后9～21 d不斷下降，21 d后略有回升，第9 d 采收的果實(shí)皂苷含量最高，第25 d采收的果實(shí)單果皂苷總量最高，曹晶晶等[20]研究發(fā)現(xiàn)第25 d采收的果實(shí)單果皂苷總量最高，與本研究結(jié)果一致，但考慮到加工耗能及同一植株后續(xù)果實(shí)生長(zhǎng)等實(shí)際情況，建議加工用苦瓜果實(shí)于授粉后13 d左右采收。苦瓜果實(shí)皂苷含量的變化規(guī)律可能與果實(shí)增重規(guī)律[24]有關(guān)，苦瓜果實(shí)增重過程大致呈3個(gè)階段：一是授粉后8 d內(nèi)為果實(shí)增重緩慢期，平均日增果重1.6～2 g；二是授粉后8～20 d為果實(shí)快速增重期，平均日增果重30～50 g；三是授粉后20 d以后果實(shí)增重放緩，因此可以認(rèn)為，在果實(shí)的快速增重期，以合成初級(jí)代謝產(chǎn)物為主，皂苷作為次生代謝產(chǎn)物合成速度低于果實(shí)增重速度，所以9～21 d果實(shí)皂苷含量不斷下降，而授粉20 d后果實(shí)增重放緩，次生代謝物合成加快，所以21 d后果實(shí)皂苷含量開始上升。

苦瓜中的皂苷成分非常復(fù)雜，因此不僅要篩選出高皂苷含量的苦瓜資源，還要對(duì)該品系皂苷提取物的保健功能及對(duì)應(yīng)的有效組分進(jìn)行深入研究，雖然苦瓜根和藤具有接近或高于苦瓜果實(shí)的總皂苷含量及一定的降血糖活性，且在民間用藥中均有記載，但是否與苦瓜果實(shí)具有相同的保健功能，還要進(jìn)行成分提取和測(cè)定，以及藥理、毒理和臨床研究。

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(責(zé)任編輯：黃愛萍)

Comparative Analysis of Saponin Contents in Different Parts of Bitter Gourds of Twenty-nine Varieties

ZHANG Wu-jun, HUANG Ying-zhen, LIN Yong-sheng, ZHANG Yu-can*

(AgriculturalBiotechnologyResearchInstitute,FujianAcademyofAgriculturalSciences,Fuzhou,Fujian350003，China)

For reference on breeding and utilization,the saponin contents in the fruits, roots, and stems of 29 different varieties of bitter gourds (Momordicacharantia) were analyzed. Significant differences were found among the various bitter gourds. Germplasms with high saponin contents were identified. On average, the saponin contents in the roots and stems were either close to or higher than that in the fruits. Therefore, the roots and stems would be preferred for saponin extraction.Among the tested varieties, the highest saponin contents in roots and stems were found in Small Bitter Gourd No. 2, and that in fruits of Ruyu No. 45. Since the saponin content in fruits of bitter gourd is heterotic, desired varieties could be bred from selected parents with high saponin contents. Based on the dynamic change of the saponin contents in fruits during growth period, it was also recommended that the fruits be harvested approximately 13 d after pollination for saponin extraction or other processing purposes.

bitter gourd; root; stem; fruit; saponin content; cluster analysis; heterosis

ZHANG W-J，HUANG Y-Z，LIN Y-S，et al.Comparative Analysis of Saponin Contents in Different Parts of Bitter Gourds of Twenty-nine Varieties[J].FujianJournalofAgriculturalSciences，2016，31(6)：599-603.

2016-03-30初稿；2016-05-10修改稿

張武君(1988-)，女，碩士，研究實(shí)習(xí)員，主要從事藥用植物生理生化研究(E-mail: 352047618@qq.com)

張玉燦(1960-)，男，研究員，主要從事瓜果類品種選育研究(E-mail:zyc507@sina.com)

福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2014QB-12)；農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201503110-10)

S 642.5

A

1008-0384(2016)06-599-05

張武君，黃穎楨，林永勝，等.29個(gè)苦瓜品系不同部位皂苷含量比較分析[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，31(6)：599-603.