大蒜種質資源鑒定評價及優異種質篩選

齊傳東 周 潔 符家平 吳方華 李 輝 吳金平 郭鳳領*

（1 湖北省農業科學院經濟作物研究所，蔬菜種質資源與遺傳改良湖北省重點實驗室，湖北武漢 430064；2 湖北省當陽市兩河鎮農業服務中心，湖北宜昌 444100；3 房縣尹吉甫鎮農業技術服務中心，湖北十堰 442100）

大蒜（L.）是百合科（Liliacaea）蔥屬（）一年生草本植物，在我國已有2 000多年的種植歷史，青蒜（蒜苗）、蒜薹和鱗莖均可作為蔬菜和調味品，同時具有良好的醫療保健作用。目前我國大蒜每年種植面積約90 萬hm，年產量約1 300 萬t，種植范圍廣泛，面積和產量均居世界首位（石瑜 等，2018）。我國大蒜種質資源豐富，國家無性繁殖多年生蔬菜種質圃保存678份資源，其中國外引進資源294 份（王海平 等，2014）。進行種質資源評價有利于資源的高效利用和遺傳信息的挖掘。近年來，我國在大蒜種質資源方面開展了大量研究工作，為構建大蒜種質資源庫，篩選、培育優質大蒜品種奠定了基礎。管夢嬌等（2021）利用簡化基因組測序（GBS）技術對233 份大蒜種質資源進行了群體進化分析，基于獲得的SNPs 標記進行主成分分析將大蒜群體劃分為4 大類，基于系統進化樹分析將大蒜群體劃分為8個亞群，研究結果表明大蒜種質間的親緣關系主要受地理起源影響。

根據不同生長時期可將大蒜食用產品分為青蒜、蒜薹和蒜頭。根據不同的大蒜產品，選擇的品種和田間管理方式也不同。我國有關大蒜種質資源的研究主要集中在適宜北方種植及適宜蒜頭生產的種質資源方面，而有關適宜我國南方地區種植及青蒜、蒜薹生產的大蒜種質資源研究及品種篩選較少。湖北省位于我國長江中游地區，大蒜種植廣泛，常年播種面積3.3 萬hm以上，主產區主要集中在宜昌市當陽市，隨州市廣水市，孝感市孝南區、云夢縣，黃岡市黃州區，襄陽市等地（郭鳳領 等，2018）。青蒜、蒜薹、蒜頭等大蒜產品均具有較大市場需求。湖北省也有豐富的大蒜地方品種和種質資源，自2015 年第三次全國農作物種質資源普查與收集行動開展以來，湖北省農業科學院經濟作物研究所特色蔬菜課題組通過普查和系統調查，在湖北省各地共收集大蒜資源81 份，同時引進國內外優良大蒜品種資源19 份，在湖北省農業科學院蔬菜基地進行種植，對其農藝性狀、產量及部分資源的營養成分進行測定分析和比較，以期為大蒜優質種質資源利用及品種選育提供基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試100 份大蒜種質資源編號、名稱及來源見表1。2020 年9月中旬播種，種植株距15 cm，行距20 cm，小區面積9 m，3 次重復，隨機區組排 列，田間管理按常規管理方式進行。

表1 供試大蒜種質資源編號、名稱及來源

1.2 農藝性狀觀測

大蒜不同生長時期的農藝性狀根據相關標準進行調查（李錫香 等，2006），共調查36 個大蒜農藝性狀指標，其中數量性狀23 個，質量性狀13 個，具體見表2。農藝性狀測定時采取小區內隨機抽樣調查，數量性狀每組5 個生物學重復，質量性狀每組3 個生物學重復，測定后計算其平均值。青蒜于2020 年12月30日前采收時進行指標（C1～C13）測定，蒜薹于適宜采收期進行指標（C14～C23）測定，蒜頭于2021 年5月中旬收獲時進行指標（C24～C36）測定。

表2 大蒜農藝性狀測定指標

續表

1.3 大蒜鱗莖營養指標測定

根據前期田間農藝性狀及產量指標等，對篩選出的綜合性狀優良的15 個大蒜品種的鱗莖進行可溶性蛋白、VC 和大蒜素含量等營養品質指標的測定，5 株為1 個生物學重復，共設3 次重復。其中可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍染色分光光度法測定，VC 含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法進行測定，大蒜素含量采用氣相色譜法進行測定（郭鳳領 等，2018）。

大蒜素含量測定：稱取50 g 大蒜樣品研磨后過濾，留過濾液于-80 ℃冰箱保存備用。使用氣相色譜儀（安捷倫7890，美國）進行測定。以大蒜新素（二烯丙基三硫醚，DATS，CHS）為200 mg·L，大蒜辣素（二烯丙基二硫醚，DADS，CHS）為200 mg·L的標準曲線工作溶液（純度均大于98%，上海源葉生物科技有限公司）繪制標準曲線，色譜柱型號為DB-5（30 cm × 0.25 mm × 0.25 μm）。測定時采用分流進樣，分流比為10∶1，進樣量為1 μL。載氣為氮氣，純度≥ 99.999%，流量為1.0 mL·min，尾吹氣為60 mL·min；燃氣為氫氣，純度≥ 99.999%，流量為50 mL·min；助燃氣為空氣，流量為500 mL·min。

1.4 數據分析

采用Excel 2010 軟件進行數據處理，計算各數量指標的平均值、標準差及變異系數，多樣性指數的計算采用Shannon-Weaver 信息指數。

式中S 表示總的物種數，P表示第個物種個體數占群落總數的比例（冷家歸 等，2021）。

2 結果與分析

2.1 大蒜種質資源農藝性狀的差異與多樣性

2.1.1 大蒜種質資源數量性狀差異與多樣性 由表3 可知，100 份大蒜種質資源不同生長階段的23 個數量性狀存在不同程度的差異，變異系數在9.466%～52.619%之間，薹莖基部寬變異系數最小，蒜頭單位面積產量變異系數最大，其中地上假莖高、青蒜單株質量、青蒜單位面積產量、鱗芽數、單頭鱗莖質量和蒜頭單位面積產量等6 個數量性狀變異系數均在30%以上，表明大蒜種質資源上述性狀的變異性較高，具有明顯遺傳差異。各數量性狀的多樣性指數分布在0.594～1.336 之間，蒜頭單位面積產量的多樣性指數較大，表明不同品種大蒜在蒜頭產量性狀上存在較大差異。綜合考慮各數量性狀的極差、變異系數和多樣性指數，數量性狀中開展度、地上假莖高、青蒜單株質量、青蒜單位面積產量、單薹質量、鱗芽數、單頭鱗莖質量、蒜頭單位面積產量等指標呈現出明顯的遺傳差異。

表3 大蒜種質資源數量性狀差異與多樣性

2.1.2 大蒜種質資源質量性狀差異與多樣性 13個質量性狀的分類和資源分布占比見表4，多樣性指數分布在0～1.079 之間。其中葉鞘色多樣性指數最高，葉色、抽薹性、鱗芽排列、鱗芽整齊度和保護葉色等表型多樣性指數也均在0.8 以上，表現出較為豐富的遺傳多樣性。

表4 大蒜種質資源質量性狀差異與多樣性

2.2 適宜青蒜生產的種質資源篩選

在青蒜種植與銷售過程中，青蒜單株質量、開展度、株高、株型、葉片挺直度等表型指標均與其產量及品質具有較大相關性。根據調查發現，青蒜單株質量在0.014 kg 以上，單位面積產量在0.6 kg·m以上的資源有14 份。綜合分析株型和葉片挺直度指標，排除株型開展及葉片下垂的品種，篩選出適宜青蒜生產的大蒜資源6 份，分別為19 號（彭州大蒜1 號）、22 號（二月早）、25 號（12-7D-917脫毒大蒜）、31 號（彭州大蒜2 號）、47 號（二水早）、99 號（品11）。這6 份大蒜資源的青蒜直立性強，葉片挺直度高，具有良好的外觀形態，商品性好且產量高，對南方氣候條件適應性強。

2.3 適宜蒜薹生產的種質資源篩選

在蒜薹生產中，大蒜抽薹早晚是影響商品價格的關鍵因素，上市期較早的蒜薹價格較高，農戶利潤值更高。本試驗調查的100 份大蒜資源中抽薹品種有36 個，其中早抽薹品種28 個，晚抽薹品種8個。在早抽薹品種中有11 個在3月中旬前采收蒜薹，19 號（彭州大蒜1 號）抽薹最早，2月底就能夠進行蒜薹采收。綜合考慮蒜薹薹莖長、單薹質量、蒜薹單位面積產量等指標，篩選出適宜蒜薹生產的大蒜資源5 份，分別為19 號（彭州大蒜1 號）、22號（二月早）、31 號（彭州大蒜2 號）、47 號（二水早）、81 號（房縣大蒜）。這5 份大蒜資源蒜薹產量高，抽薹早，抽薹一致性高，且蒜薹薹莖長、薹莖粗適中，商品性良好。

2.4 適宜蒜頭生產的種質資源篩選

蒜頭的單位面積產量是衡量大蒜種質優劣的重要指標之一，本試驗中100 份大蒜資源的平均蒜頭單位面積產量為1.107 kg·m，變異系數為52.619%，品種間差異較大，其中單位面積產量大于2.0 kg·m的有11 個。此外，考慮大蒜銷售中鱗芽數、鱗芽排列和鱗芽整齊度都是影響其商品性的重要指標，因此盡量選擇鱗芽排列規則整齊的品種。綜合各項指標篩選出適宜蒜頭生產的大蒜資源8 份，分別為3 號（五峰紅蒜）、5 號（南漳大蒜）、20 號（老蒜）、24 號（14-7DS 脫毒大蒜）、40 號（六月蒜）、41 號（百合蒜）、65 號（五峰紫皮蒜）、95 號（莫桑比克3 號），其蒜頭表型如圖1 所示。其中3 號（五峰紅蒜）和5 號（南漳大蒜）雖然單位面積產量不高，但蒜頭為規則單輪，鱗芽排列整齊，商品性較好；其余6 份資源蒜頭單位面積產量均大于2.0 kg·m。以上8份適宜蒜頭生產的大蒜資源均為不抽薹品種，且適宜南方氣候條件，產量較高，蒜頭大小均勻一致，鱗芽排列規則整齊，商品性良好。

圖1 適宜蒜頭生產的大蒜資源蒜頭表型

2.5 大蒜蒜頭營養、功能指標分析

為了進一步篩選營養價值更高的大蒜品種，對篩選出的15 份適宜青蒜、蒜薹和蒜頭生產的大蒜優良資源鱗莖中可溶性蛋白、VC 和大蒜素含量等營養指標進行測定，結果如表5 所示。不同大蒜品種可溶性蛋白含量相差不大，24 號（14-7DS 脫毒大蒜）含量最低，為4.44 mg·g；19 號（彭州大蒜1 號）含量最高，為9.62 mg·g。蒜頭中VC含量差異較為明顯，24 號（14-7DS 脫毒大蒜）和31 號（彭州大蒜2 號）含量最低，均為9.60 μg·g；3 號（五峰紅蒜）含量最高，為111.20 μg·g。大蒜素是大蒜的活性成分，包括大蒜新素（二烯丙基三硫醚）、大蒜辣素（二烯丙基二硫醚）兩種物質，5 號（南漳大蒜）和22 號（二月早）大蒜素含量較高，兩種物質含量均在400 μg·g以上。

表5 15 份大蒜資源蒜頭營養指標測定結果

3 討論與結論

大蒜有“植物黃金”之稱，既是重要的調味品蔬菜，又是重要的藥用植物。本試驗對收集到的國內外100 份大蒜種質資源進行相關農藝性狀表型調查，其 中23 個數量性狀的變異系數在9.466%～52.619%之間，多樣性指數在0.594～1.336 之間，而13 個質量性狀的多樣性指數在0～1.079 之間，不同品種間具有較大遺傳差異。前人研究中不同大蒜品種數量性狀變異系數在18.94%～56.36%之間，質量性狀多樣性指數在0～1.47 之間（都真真 等，2019），與本試驗中變異系數與多樣性指數變化區間相近。本試驗中蒜頭單位面積產量變異系數最大，為52.619%，多樣性指數為1.251；薹莖基部寬變異系數最小，為9.466%，但其多樣性指數較高，為1.107。由于多樣性指數反映的是多樣性的豐度和均勻度，而變異系數反映的是某一性狀變異的范圍，因此兩者在同一性狀上可能存在表現不一致的情況。13 個質量性狀中花苞色均為綠白色，鱗莖皮色均為淺黃色，鱗芽肉色均為黃白色，多樣性指數為0，表明以上3 個質量性狀在不同大蒜品種間表型穩定，不存在種間差異。

本試驗分別對青蒜期、蒜薹期和蒜頭期3 個大蒜不同生長時期的23 個數量性狀和13 個質量性狀進行調查，各數量性狀指標平均值與前人研究結果相近（王海平 等，2014）。綜合大蒜不同生長階段農藝性狀表型數據進行分析，篩選得到了適宜南方地區青蒜生產的大蒜資源6 份，青蒜株型直立性強，葉片挺直度高，具有良好外觀，商品性好且產量高，分別為19號（彭州大蒜1號）、22號（二月早）、25 號（12-7D-917 脫毒大蒜）、31 號（彭州大蒜2號）、47 號（二水早）、99 號（品11）；適宜南方地區蒜薹生產的大蒜資源5 份，蒜薹產量高，抽薹期早，抽薹一致，且蒜薹薹莖長、薹莖粗適中，具備良好商品性，分別為19 號（彭州大蒜1 號）、22 號（二月早）、31 號（彭州大蒜2 號）、47 號（二水早）、81 號（房縣大蒜）；適宜南方地區蒜頭生產的大蒜資源8 份，均為不抽薹品種，有利于大蒜鱗莖的營養積累，蒜頭每667 m產量1 400 kg 以上，蒜頭大小均勻一致，鱗芽排列規則整齊，具有良好商品性，分別為3 號（五峰紅蒜）、5 號（南漳大蒜）、20 號（老蒜）、24 號（14-7DS 脫毒大蒜）、40 號（六月蒜）、41 號（百合蒜）、65 號（五峰紫皮蒜）、95號（莫桑比克3 號）。其中19 號（彭州大蒜1 號）、22 號（二月早）、31 號（彭州大蒜2 號）、47 號（二水早）這4 份資源既適合青蒜生產也適合蒜薹生產，前期營養生長旺盛，中期生殖生長較好。本試驗篩選出的優質大蒜種質資源可在廣大南方地區，尤其是湖北地區進行推廣種植，為湖北地區大蒜種植品種的選擇提供了理論研究基礎。

在保證大蒜產量高及商品性狀優良的前提下，大蒜產品的營養物質含量是衡量大蒜品質的重要指標。尤其大蒜素是一類天然存在于大蒜鱗莖中的三硫代烯丙醚類化合物（Mirmiran et al.，2019），具有抑菌，抗病毒，降低血膽固醇、甘油三酯和脂蛋白（Ried et al.，2013），以及抗血小板凝集、抗腫瘤等作用（Turati et al.，2015；Li et al.，2018）。大蒜素含量較高的大蒜種質資源，對于提高大蒜營養價值，開發藥用大蒜品種具有重要意義。本試驗不同大蒜品種蒜頭中VC 和大蒜素含量差異較大，其中3 號（五峰紅蒜）VC 含量最高，為111.20 μg·g；5 號（南漳大蒜）和22 號（二月早）大蒜素含量較高，總量分別為973.17 μg·g和916.97 μg·g，可作為高品質大蒜栽培品種資源進行推廣。