黃土高原春夏糜子區(qū)糜子資源抗性淀粉含量評估

馮 鏈，石甜甜，劉彥余，王海崗，陳 凌，喬治軍，王瑞云，

（1.山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，山西太谷030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)基因資源研究中心，農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，雜糧種質(zhì)資源發(fā)掘與遺傳改良山西省重點實驗室，山西太原030031）

糜子（Panicum miliaceumL.）又稱黍稷，是禾本科（Gramineae）黍?qū)僖荒晟荼竞坦阮愖魑铮蛧篮邷亍⑾补狻⑦m應(yīng)力強、耐干旱短日性C4 作物。糜子的起源可以追溯到1 萬年前[1]，是我國旱作農(nóng)業(yè)的重要糧食作物。最新的考古發(fā)現(xiàn)，我國黃土高原地區(qū)是最早發(fā)現(xiàn)糜子的農(nóng)耕遺址[2]。糜子在世界上栽培面積約為550 萬～600 萬hm2，主要生產(chǎn)于亞洲東、中部，非洲、印度、東歐（烏克蘭和俄羅斯）、中東以及北美等地區(qū)[3]。我國共有7 大糜子產(chǎn)區(qū)（北方春糜子區(qū)、黃土高原春夏糜子區(qū)、青藏高原春糜子區(qū)、南方秋冬糜子區(qū)、東北春糜子區(qū)、華北夏糜子區(qū)和西北春夏糜子區(qū)）[4]，糜子資源非常豐富，到目前為止，共收錄有10 200 份糜子種質(zhì)資源，中國種質(zhì)基因庫存留8 849 份[5]，剩余種質(zhì)資源主要收錄在32個省份中[6-7]，其中，山西、陜西、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、黑龍江、吉林、遼寧、河北、山東收錄較多，其他省份收錄較少[8-9]。糜子的營養(yǎng)含量較為全面，淀粉含量約為70%，蛋白質(zhì)含量約為12%，富含鈣、磷、銅、鎂，維生素B1、B2、B6、E 等礦物元素[10-11]。

抗性淀粉（Resistant starch，RS）又稱抗酶解淀粉，是健康機體小腸中不被吸收的淀粉及其降解產(chǎn)物的總稱[12]。現(xiàn)今人們注重綠色生活，抗性淀粉對人們的健康非常重要，所以，致力于抗性淀粉的研究，也就是提高人們的健康水平。RS 能有效抑制腸道有害細菌，促進有益細菌的生長，維護腸道健康并且控制體質(zhì)量的增長[13-14]。RS2、RS3、RS4 具有良好的成膜質(zhì)量，用于微膠囊的制備[15]。王琦[16]研究表明，蓮子RS 能夠降低人體的血糖水平，調(diào)節(jié)胰島素的分泌。閆國森等[17]研究表明，RS 對直腸癌、慢性腎病具有一定的預(yù)防作用。由此可見，RS 具有十分重要的研究價值，作為一種重要功能性成分，測定分析作物中RS 含量并評估對種質(zhì)資源開發(fā)、品種選育都有一定的參考價值。

糜子具有潤腸通便、美容養(yǎng)顏、養(yǎng)胃補脾、明目安神、清熱解毒等多種功效，適用于肥胖癥、心血管疾病及糖尿病患者食用。近年來，由于其食用價值和保健功能，其種植面積有所增長，日益受到人們的關(guān)注[18]。抗性淀粉含量作為健康性標準的必備指標之一，其他作物關(guān)于RS 含量已有不少的報道，但關(guān)于糜子的研究較少。2020 年通過對黃土高原春夏糜子區(qū)（山西、陜西、寧夏）共60 份糜子種質(zhì)資源RS 含量測定并評估，通過生物統(tǒng)計的方法對抗性淀粉含量進行分析，旨在為黃土高原春夏糜子區(qū)優(yōu)質(zhì)糜子種質(zhì)資源的品種選育和后續(xù)抗性淀粉的研究提供一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

本試驗選取60 份糜子資源（陜西20 份、寧夏20 份、山西20 份），育成品種和地方品種由中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所、山西省農(nóng)業(yè)科學院高寒區(qū)作物研究所提供（表1）。

表1 供試糜子資源及其獲取單位

續(xù)表1

1.2 試驗方法

用組織破碎儀（型號：Tiss-Basic12）研磨試驗樣品，用Megazyme 淀粉抗性檢測試劑盒K-RSTAR檢測種質(zhì)資源的抗性淀粉含量，用分光光度計510 nm 下測量各溶液吸光度值，測定抗性淀粉含量和非抗性淀粉含量，每個品種重復(fù)3 次，設(shè)置空白對照，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 軟件整理數(shù)據(jù)，用SPSS25.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 60 份糜子抗性淀粉、總淀粉含量及分布特征

由表2 可知，測定的60 份糜子種質(zhì)資源抗性淀粉平均含量為5.43%，其中最低含量是1.31%，來自于寧夏回族自治區(qū)；最高含量是9.99%，來源于寧夏回族自治區(qū)。結(jié)合表3 可知，60 份糜子資源間的抗性淀粉變異系數(shù)為40.70%，表明所測的60 份糜子種質(zhì)資源的抗性淀粉含量差異較大。

由表2 可知，60 份糜子種質(zhì)資源總淀粉含量為28.82%～67.57%，平均含量為47.92%。結(jié)合表3 可以看出，60 份糜子材料的總淀粉含量變異系數(shù)（20.45%）較小，說明60 份糜子資源的總淀粉含量相似。

對糜子抗性淀粉含量進行Shapiro-Wilks（SW）正態(tài)分布檢驗（圖1），得到其P值為0.254，大于0.05，符合正態(tài)分布。根據(jù)不同糜子種質(zhì)資源的抗性淀粉含量的分布特征分析，抗性淀粉含量的偏度為0.22，峰度為-0.562（表3），說明其分布呈正偏態(tài)，正態(tài)曲線右側(cè)偏長，曲線較平坦，為平坦峰。抗性淀粉含量為4%～6%的種質(zhì)資源較多。

對糜子總抗性淀粉含量進行Shapiro-Wilks（SW）正態(tài)分布檢驗（圖2），得到其P值為0.466，大于0.05，符合正態(tài)分布。根據(jù)不同糜子種質(zhì)資源的總淀粉含量的分布特征分析，總淀粉含量的偏度為-0.101，峰度為-0.678（表3），說明其分布呈負偏態(tài)，正態(tài)曲線左側(cè)偏長，曲線較平坦，為平坦峰。總淀粉含量為40%～60%的種質(zhì)資源較多。

表2 供試糜子資源的淀粉含量 %

表3 不同糜子種質(zhì)抗性/非抗性淀粉含量的分布特征

2.2 抗性淀粉、非抗性淀粉、總淀粉含量間的相關(guān)性分析

由表4 可知，糜子種質(zhì)資源的抗性淀粉在0.05水平下與總淀粉含量顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.286；非抗性淀粉在0.01 水平下與總淀粉含量極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.974；而抗性淀粉與非抗性淀粉間相關(guān)性小。

表4 抗性淀粉、非抗性淀粉、總淀粉含量間的相關(guān)性分析

2.3 60 份糜子抗性淀粉、 非抗性淀粉及總淀粉含量的多重比較及分型

2.3.1 各省份RS 與總淀粉含量的方差分析 從表5 可以看出，RS 含量的方差顯著性P＜0.05，說明在不同的省份間差異達到顯著水平，而總淀粉含量在各省份間的差異未達到顯著水平。

表5 抗性、總淀粉含量方差分析

2.3.2 多重比較 對不同省份糜子種質(zhì)資源的抗性淀粉和總淀粉含量進行多重比較（圖3），在3 個省份收集糜子資源的平均總淀粉含量無差別，山西和陜西的平均抗性淀粉含量差異不顯著，說明山西和陜西的糜子資源的相似性較高。寧夏與山西、陜西差異顯著，寧夏的平均抗性淀粉含量明顯高于其他2 個省份，說明寧夏容易收集到抗性淀粉含量高的糜子資源。

2.3.3 各省糜子種質(zhì)資源抗性淀粉含量分型 由表6 可知，糜子資源（陜西、寧夏和山西）的RS 含量變幅為1.31%～9.99%，其中，陜西變幅最小，寧夏變幅最大。陜西、寧夏和山西變異系數(shù)分別為38.22%、40.53%和35.18%，其中，寧夏變異系數(shù)最高。

表6 不同省份糜子資源RS 含量分布 %

根據(jù)RS 含量，劃分為Ⅰ型（1%～4%）、Ⅱ型（4%～7%）和Ⅲ型（7%～10%）。陜西的20 份糜子中RSⅠ型有7 份，占比為35%；Ⅱ型有10 份，占比為50%；Ⅲ型有3 份，占比為15%。山西的20 份糜子中RSⅠ型有6 份，占比為30%；Ⅱ型有11 份，占比為55%；Ⅲ型有3 份，占比為15%。寧夏的20 份糜子中RSⅠ型有4 份，占比為20%；Ⅱ型有7 份，占比為35%；Ⅲ型有9 份，占比為45%。陜西和山西不同類型RS 資源數(shù)由高到低依次為Ⅱ、Ⅰ和Ⅲ型；寧夏不同類型RS 資源數(shù)由高到低依次為Ⅲ、Ⅱ和Ⅰ型。由此可見，寧夏主要以Ⅲ型糜子種質(zhì)資源為主，說明寧夏RS 含量較高的糜子種質(zhì)資源較其他兩省豐富，陜西和山西RS 含量以Ⅱ型種質(zhì)資源為主。

3 結(jié)論與討論

糜子是藥食同源作物，營養(yǎng)價值高，抗旱性強，適應(yīng)性廣，生育期短，利用前景好[19]。糜子資源有粳、糯之分，粳性糜子飯比糯性糜子飯更難消化，粳性糜子湯的糊化程度比糯性的要小，所以，粳性比糯性的糜子適口性要差一些[20]。糜子粳性和糯性與直鏈淀粉含量有關(guān)，粳性糜子的直鏈淀粉含量遠大于糯性的[21]。有研究表明，RS 主要是直鏈淀粉回生重結(jié)晶的產(chǎn)物[22-23]，直鏈淀粉含量的提高有利于RS的形成[24]。因此，可以利用抗性淀粉的含量作為優(yōu)良糜子品種的依據(jù)，篩選出口感好、直鏈淀粉含量少的糜子種植資源。曹小艷等[25]對72 個板栗品種栗仁中淀粉各組成成分含量進行測定分析，亦得到RS 含量與直鏈淀粉顯著正相關(guān)的結(jié)論。張麗珍等[26]研究表明，糯性糜子的直鏈淀粉含量為8.21%，粳性的直鏈淀粉含量為34.72%，所以，粳性糜子中的抗性淀粉含量均高于糯性糜子。

以黃土高原春夏糜子區(qū)的60 份糜子種質(zhì)資源進行抗性淀粉的測定，得到其抗性淀粉平均含量為5.43%，與張薈等[27]報道的27 份秈稻材料抗性淀粉平均含量（4.15%）相比高出23.57%。劉敬科等[22]研究表明，216 種谷子材料的抗性淀粉平均含量為2.43%。王琳等[28]測定國內(nèi)外100 份春小麥材料得到的小麥籽粒抗性淀粉平均含量為2.11%。周閑容等[29]測定140 個小豆種質(zhì)的抗性淀粉平均含量為14.25%。糜子與水稻、小麥同屬禾本科作物，其抗性淀粉平均含量高于秈稻、小麥，因為糜子的直鏈淀粉含量高于水稻和小麥[26]。小豆是豆科作物，與糜子基因差異較大，其直鏈淀粉含量較高[30]，其RS 含量均值遠高于糜子。

本研究表明，60 份糜子種質(zhì)資源的總淀粉含量各個省份的差異性不顯著，說明各個省份的糜子種質(zhì)資源具有相似性；抗性淀粉含量寧夏的顯著高于山西和陜西，說明寧夏糜子種質(zhì)資源有較大的開發(fā)潛力。根據(jù)RS 的含量，陜西和山西不同類型RS資源數(shù)由高到低依次為Ⅱ、Ⅰ和Ⅲ型；寧夏不同類型RS 資源數(shù)由高到低依次為Ⅲ、Ⅱ和Ⅰ型，說明寧夏的糜子種質(zhì)資源要比山西和陜西的豐富。