90 份黍子種質(zhì)資源蛋白質(zhì)含量評(píng)估

陳慢慢，石甜甜，岳照程，王海崗，陳 凌，王瑞云，，喬治軍

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，雜糧種質(zhì)資源發(fā)掘與遺傳改良山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031）

農(nóng)作物種質(zhì)資源是開展品種選育的物質(zhì)基礎(chǔ)，稀有特效種質(zhì)可以加速育種進(jìn)程[1]。黍子（Panicum miliaceumL.）又叫黍稷、糜子，為禾本科一年生草本植物，是世界上最古老的栽培作物之一，有10 300多年的種植歷史[2-3]。黍子生長期短，抗旱耐瘠，是干旱半干旱地區(qū)的優(yōu)勢作物[4-5]，其籽粒去皮后稱黃米，可用來做黃糕和釀酒。黍子是我國的主要制米作物[6-7]，主要分布在北方土地不肥沃、土壤層薄、干旱少雨地區(qū)，如陜西、寧夏、黑龍江、山西、內(nèi)蒙古、甘肅等省及自治區(qū)[8]。黍子種質(zhì)資源豐富，在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家基因庫保存有9 885 份[1，9-10]。全世界黍子種植面積約為550 萬～600 萬hm2，其中俄羅斯、烏克蘭和中國種植面積最大[11]。黍子中富含鈣、鐵、鉀、鎂、磷、鋅、膳食纖維、多酚類、蛋白質(zhì)和大量人體必需氨基酸，其穎果中的蛋白質(zhì)含量高于小麥、水稻和玉米等作物，為10.4%～17.4%[12]。黍子不僅營養(yǎng)豐富，而且具有醫(yī)療和保健功能，全株均可入藥[13]，經(jīng)常食用可降低人體內(nèi)膽固醇含量和心腦血管疾病的發(fā)病率，抑制癌細(xì)胞增殖、延緩和預(yù)防衰老[14-15]。在美國，黍子是經(jīng)濟(jì)作物和健康食品[16]，所以，烘烤和膨化的早餐麥粉中有30%由黃米粉代替；在日本，蛋白過敏人群偏愛黃米和大米混制成的食物[17]；在非洲，黍子是大宗糧食作物，一日三餐均食用[18]；而在我國北方，黍子加工多采用傳統(tǒng)方法，以保持其特有風(fēng)味[19]，亦可釀制具保健功能的黃酒[20-21]。此外，黍子面粉無麩質(zhì)，是乳糜病患者的理想食品。以往對(duì)黍子的研究多集中在生理栽培和遺傳多樣性方面。王瑞云等[6]研究了不同生態(tài)區(qū)黍子種質(zhì)間葉片及光合特性的多樣性。董俊麗等[22]分析了黍子骨干種質(zhì)的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)。

本試驗(yàn)以90 份黍子資源為研究對(duì)象，測定其蛋白質(zhì)含量，以期為黍子優(yōu)異種質(zhì)篩選和親本選配提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

本試驗(yàn)選取國內(nèi)外黍子種質(zhì)資源90 份，其中，印度10 份；中國80 份，包括寧夏、青海、河北、甘肅、山西、黑龍江、內(nèi)蒙古、陜西各10 份。材料來源明細(xì)見表1。

表1 供試90 份黍子品種及來源

續(xù)表1

1.2 方法

參照土壤提取物、植物提取物中的總氮含量，利用Smart-Chem140 全自動(dòng)間斷化學(xué)分析儀測定總氮含量，計(jì)算蛋白質(zhì)含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用MicrosoftExcel2009 整理并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，用SPSS 25.0 軟件對(duì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 黍子種質(zhì)蛋白質(zhì)含量及分布規(guī)律

由表2 可知，90 份黍子種質(zhì)資源蛋白質(zhì)含量在6.87%（寧夏的牛旦糜子）～12.01%（黑龍江的黃糜子），平均含量為9.43%，變異系數(shù)為11.88%。對(duì)黍子蛋白質(zhì)含量進(jìn)行D 檢驗(yàn)，P值大于0.05，符合正態(tài)分布（圖1）。由表3 可知，各地區(qū)黍子蛋白質(zhì)含量變幅分別為6.87%～10.20%（寧夏）、7.70%～10.96%（青海）、7.01%～10.09%（河北）、8.07%～11.55%（甘肅）、7.28%～10.99%（山西）、8.25%～10.24%（內(nèi)蒙古）、8.15%～12.01%（黑龍江）、8.73%～11.06%（陜西）和7.82%～11.73%（印度）。就材料變異系數(shù)而言，黑龍江最大（12.24%），內(nèi)蒙古最小（6.20%）。蛋白質(zhì)平均含量從高到低排序?yàn)橛《龋?0.43%）＞黑龍江（10.10%）＞山西（9.64%）＞陜西（9.58%）＞內(nèi)蒙古（9.37%）＞甘肅（9.35%）＞青海（9.19%）＞河北（8.80%）＞寧夏（8.41%）。

表2 90 份黍子蛋白質(zhì)含量和氮含量比較 %

2.2 黍子種質(zhì)資源蛋白質(zhì)含量差異分析

由表3 可知，蛋白質(zhì)含量較高的黍子種質(zhì)中，印度、黑龍江、山西的變異系數(shù)較大，說明同一國家或地區(qū)黍子蛋白質(zhì)含量差異較大；而陜西的變異系數(shù)較小，說明品種間蛋白質(zhì)含量差異較小。蛋白質(zhì)平均含量較小的地區(qū)中，寧夏的變異系數(shù)最大，說明組內(nèi)蛋白質(zhì)含量差異較大。對(duì)不同國家或地區(qū)黍子種質(zhì)資源蛋白質(zhì)含量進(jìn)行差異性分析（圖2），印度資源蛋白質(zhì)平均含量最高，可達(dá)10.43%，高出黑龍江3.16%、陜西8.15%、山西7.57%，有差異但均未達(dá)到顯著水平，而顯著高出寧夏19.37%、青海11.89%、河北15.63%、甘肅10.35%、內(nèi)蒙古10.16%。

表3 不同國家或地區(qū)黍子種質(zhì)資源蛋白質(zhì)含量特征值

3 結(jié)論與討論

作物籽粒中蛋白質(zhì)含量是評(píng)價(jià)其品質(zhì)的重要指標(biāo)，黍子種質(zhì)資源中主要含有結(jié)構(gòu)蛋白- 清蛋白，可以參與代謝活動(dòng)，也含有儲(chǔ)藏蛋白- 醇溶蛋白和谷蛋白[23]。因此，對(duì)黍子蛋白質(zhì)含量進(jìn)行評(píng)估，對(duì)選育優(yōu)質(zhì)黍子種質(zhì)具有重要意義。

近年來，有關(guān)黍子蛋白質(zhì)含量方面的研究較多。王綸等[24]鑒定我國14 個(gè)省的6 515 份種質(zhì)，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)含量為12.18%～14.03%（平均13.12%）；YANG 等[25]評(píng)估40 個(gè)黍子品種，其中，18 個(gè)糯性，22 個(gè)粳性，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)平均含量分別為13.72%、11.13%；DAS 等[26]檢測到黍子蛋白質(zhì)含量為11.0%～14.0%；JNAWALI 等[27]檢測到黍子蛋白質(zhì)含量為12%～14%。本研究檢測90 份黍子資源的蛋白質(zhì)含量，發(fā)現(xiàn)平均含量為9.43%，變幅為6.87%～12.01%，與以往研究結(jié)果相符。就黍子蛋白質(zhì)含量而言，本研究發(fā)現(xiàn)印度資源含量較高，為10.43%；而王綸等[24]研究發(fā)現(xiàn)，甘肅省黍子資源蛋白質(zhì)含量較高，這與本研究選取的材料均為國外選育的高蛋白品種有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，河北省黍子材料蛋白質(zhì)含量較低（8.80%），這與王綸等[24]研究結(jié)果類似。

本研究結(jié)果表明，蛋白質(zhì)平均含量以印度最高，寧夏最低，相差2.02 百分點(diǎn)；黑龍江變異系數(shù)最大（12.24%），內(nèi)蒙古變異系數(shù)最小（6.20%），相差6.04百分點(diǎn)；印度種質(zhì)蛋白質(zhì)變幅最寬（7.82%～11.73%），內(nèi)蒙古種質(zhì)蛋白質(zhì)含量變幅最窄（8.25%～10.24%）。各地區(qū)內(nèi)供試種質(zhì)之間蛋白質(zhì)含量仍有較大差異，表明黍子種質(zhì)豐富的遺傳多樣性，為根據(jù)育種目標(biāo)選擇多樣化的種質(zhì)提供了可能。