品種和環境對甜蕎黃酮含量的影響

曲志華 ，白 靜 ，劉睿敏 ，王德權 ，左文博

（1.張家口市農業科學院，河北 張家口 075000；2.張家口市農產品質量安全監督檢驗中心，河北 張家口 075000）

蕎麥是一年生蓼科蕎麥屬植物，種植上多為甜蕎麥（F.esculentumMoench）和苦蕎麥（F.tataricumGaertn）[1-8]。蕎麥藥食同源、營養豐富[9-11]，因含有的黃酮具有降血糖控血脂，治療骨質疏松、腫瘤、糖尿病和延緩衰老等功效[12-17]，使得蕎麥廣泛應用在食品、醫藥等醫療保健行業中，成為國內外市場對蕎麥需求量每年倍增的主要原因。

蕎麥主要在亞洲和東歐地區種植，包括中國、韓國、日本、俄羅斯、烏克蘭、波蘭等地[18]，因其適應性強，種植范圍廣，在海拔20～4 400 m 和北緯18°～53°都能種植[19]。我國蕎麥的種植面積和產量多年排名世界第2 位，但只有36 個甜蕎品種和45 個苦蕎品種[18]，其中甜蕎主要集中在陜西、內蒙古、甘肅、寧夏、山西等地，苦蕎主要集中在西南地區的云南、四川、貴州等地[20]。我國蕎麥育種工作時間短且滯后，且多數品種只是在品種育出地區種植，少有對不同品種在不同地區的適應性和營養品質等進行研究評價。已有科研人員對玉米、小麥、水稻、和蕎麥等作物在不同環境下的營養品質進行了研究。如張欣等[21]研究表明，低溫、太陽輻射等可促進玉米營養器官的生長；蘆靜等[22]研究認為，影響小麥品質的主要原因是海拔以及抽穗期至成熟期的溫度；韓勇等[23]研究認為，水稻品質受基因型、環境互作的影響。姜國富等[24]證實了我國不同地區苦蕎麥中各營養成分差異較大；時政等[25]研究表明，蕎麥中蛋白質和黃酮在貴州省具有差異。李月等[26]研究表明，蕎麥中蛋白質、黃酮和品種與環境具有相關性。作物功能性營養成分含量的多少是衡量作物品質優劣的重要指標，不同品種、環境會使作物營養成分產生差異。因此，研究不同環境、不同品種蕎麥營養成分的變化規律以及在不同環境下適應性，對現有蕎麥品種合理布局、適宜種植區域劃分以及提高今后我國蕎麥的育種水平、調整育種策略都具有重要的意義。

本試驗研究了我國5 個地點種植的13 個甜蕎品種中黃酮含量的差異、營養品質間的相關性和區域適應性，旨在為甜蕎品種在不同環境下品質的變化及適應性評價提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

甜蕎品種由貴州師范大學提供（表1）。分別在我國河北省康保縣（42°08′N，海拔約1 400 m）、貴州省貴陽市（26°55′N，海拔約1 100 m）、寧夏自治區固原市（36°03′N，海拔約1 800 m）、四川省涼山州（27°09′N，海拔約2 000 m）、內蒙古自治區赤峰市（45°24′N，海拔約1 600 m）種植。

1.2 測定指標及方法

試驗于2020年在5 個地點根據當地實際情況種植，收獲后由張家口市農產品質量安全監督檢驗中心對甜蕎進行品質測定分析。采用比色法[27]測定黃酮含量，采用索氏抽提法[28]測定脂肪含量，采用凱氏定氮法[28]測定蛋白質含量，采用蒽酮比色法[29]測定淀粉含量，采用質量法[30]測定纖維含量，采用干質量法[30]測定水分含量，采用高碘酸鈉氧化法[31]測定D-手性肌醇（DCI）含量。

1.3 數據分析

利用軟件SPSS、Office 2016 和Version 5.0 對數據進行處理分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 甜蕎黃酮含量變化

13 個甜蕎品種同一地點的黃酮平均含量為0.458～0.514 mg/g，大小排名依次為寧夏固原、河北康保、內蒙古赤峰、四川涼山、貴州貴陽（表2）。表明一定范圍內的海拔和緯度對甜蕎的營養生長具有促進作用。

表2 不同甜蕎品種在不同試點的黃酮含量Tab.2 Flavonoids content of different F.esculentum Moench varieties in different locations

5 個地點同一品種的黃酮平均含量為0.443～0.512 mg/g（表2），其中，豐甜1 號、平蕎5 號、威寧白花、晉蕎3 號在高海拔地區黃酮含量較高；榆蕎4 號、信農1 號則是在高緯度地區黃酮含量較高；北早生、赤峰1 號、定96-1、定甜2 號、定蕎1 號、日本大粒、寧蕎1 號黃酮含量對緯度和海拔相對比較敏感，太高或太低都會影響其含量。

2.2 AMM Ⅰ模型分析

品種與試點二者之間互作效應是農作物種植適應區域的重要參考依據。由AMM Ⅰ模型結果可知（表3），PCA1～PCA3 共解釋了品種和試點互作SS 的55.09%，殘差僅為44.91%，說明AMM Ⅰ模型能夠解析品種和試點的互作信息。

表3 聯合方差、線性回歸和AMM I 模型分析結果Tab.3 Combined analysis of variance，linear regression， and AMM I model

AMM Ⅰ模型圖1 水平方向代表品種和試點的黃酮含量情況，垂直方向代表品種、試點互作的差異，試點和品種圖標都比較分散，說明試點和品種的變異均非常明顯；品種圖標比試點圖標聚集，說明品種變異遠小于試點變異。黃酮含量寧夏固原最高，貴州貴陽最低；黃酮含量豐甜1 號最高，寧蕎1 號最低，這與表2 的結果是一致的。由AMM Ⅰ模型圖1、2 可知，貴州貴陽黃酮含量穩定性最好，寧夏固原黃酮含量穩定性最差；品種定蕎1 號黃酮含量穩定性最好，寧蕎1 號黃酮含量穩定性最差。

圖1 AMM I 1 雙標圖Fig.1 AMM I 1 Bi-plot

在AMM Ⅰ模型圖2 中，品種投影在試點與原點連線上，再到原點的距離可確定品種、試點的適應性。品種定甜2 號在寧夏固原試點適應性最好，在貴州貴陽和四川涼山試點表現為負交互作用，不適宜在這些地區種植；晉蕎3 號在四川涼山試點適應性最好，在寧夏固原、內蒙古赤峰和河北康保試點表現為負交互作用，不適宜在這些地區種植。其他品種情況可作相同推論。

圖2 AMM I 2 雙標圖Fig.2 AMM I 2 Bi-plot

同時由AMM Ⅰ模型圖2 可知，河北康保、內蒙古赤峰試點以及貴州貴陽、四川涼山試點兩線夾角小于90 度表示正相關，說明2 個試點間對品種影響相似，而夾角較小，說明試點選擇類似，可以優化去掉其中1 個；試點間夾角大于90 度表示負相關，說明2 個試點間對品種影響較大，如寧夏固原和四川涼山試點；夾角約等于90 度說明2 個試點間不具有相關性。

2.3 不同品種品質相關性分析

不同品種的蛋白質和脂肪含量間顯著正相關，水分和脂肪含量間顯著負相關，水分和淀粉含量間極顯著負相關，說明品種籽粒中水分的增加影響了蛋白質、脂肪和淀粉的合成或則可加快三者的分解；其他品質指標間沒有相關性或相關性不顯著（表4）。不同試點的品種淀粉和脂肪含量間極顯著正相關，淀粉、脂肪和黃酮含量間極顯著正相關，其他品質指標間沒有相關性或相關性不顯著（表5）。

表4 不同品種品質指標間相關性Tab.4 Correlation between quality indexes of different F.esculentum Moench varieties

表5 不同地點的品質指標間相關性Tab.5 Correlation between quality indexes of F.esculentum Moench varieties in different locations

表4、5 中品質間不同相關性的差異也證明試點和品種是甜蕎品質具有差異的原因，但不同品種的黃酮、DCI、淀粉、脂肪、纖維和蛋白質中，只有DCI 與海拔顯著負相關，而其他均與緯度和海拔相關性未達到顯著水平，表明緯度、海拔對品質影響較小（表6）。

表6 品質指標與緯度、海拔間的相關性Tab.6 Correlation between different quality indexes of F.esculentum Moench and latitude and altitude

3 結論與討論

我國的蕎麥種植區分布廣，緯度、海拔跨度大，且地形復雜多樣，這也為育種工作帶來了困難，如何科學、有效地設置試驗地點成為育種試驗的關鍵。本研究利用AMM Ⅰ模型對我國5 個蕎麥產區的13 個甜蕎品種的營養品質進行了分析，結果表明，試點和品種的變異均非常明顯，但品種變異遠小于試點變異，13 個甜蕎品種黃酮平均含量存在顯著差異，在不同地點的適應性不同。其中以寧夏固原黃酮平均含量最高、穩定性較差，貴州貴陽最低、穩定性較好，說明高緯度高海拔對甜蕎營養生長和積累具有一定的促進作用，但必須在一定的范圍之內。如四川涼山的高海拔和內蒙古赤峰的高緯度反而限制了其營養生長和積累；品種如豐甜1 號等在高海拔地區黃酮平均含量較高；榆蕎4 號等則是在高緯度地區黃酮平均含量較高；北早生等黃酮含量對緯度和海拔相對比較敏感，太高或太低都會影響其含量。這與姜國富等[24]、時政等[25]、李月等[26]蕎麥中各營養成分在我國不同地區差異較大以及蕎麥的營養品質與品種、環境具有相關性的觀點是一致的。

AMM Ⅰ模型顯示了試點和品種互作的差異，并將交互作用分解為多個主成分的品種和環境的乘積和，結合方差分析完整地分析了達到顯著水平的互作效應主成分，因此，對品種穩定性分析的綜合評價更為準確，但對品種的適宜種植區域劃分有一定的局限性。同時，在試驗設計時，由于品種自身的遺傳因子不同、栽培地點的生態環境不同以及栽培過程中客觀因素如人為、機器原因可能使試驗數據產生誤差。在今后工作中，一是要加強對品種本身遺傳因子的研究；二是盡量選擇生態環境差異較大地點進行試驗，并詳細測定每個地點的生態參數；三是種植時對種植人員進行規范化培訓，以減少機械、人為等原因帶來的影響。