不同生态条件下西瓜果实瓜氨酸含量比较研究

李蒙蒙，路绪强，赵胜杰，何 楠，袁平丽，李 智，刘文革

（中国农业科学院郑州果树研究所 郑州 450009）

西瓜（Citrullus lanatus），属葫芦科，原产于非洲，其根系强大，是喜温、喜光、耐热、耐旱不耐涝的一年生蔓性草本植物。其果实营养丰富，含有许多对人体有益的物质，如番茄红素、瓜氨酸、维生素C，对人体具有重要的保健功能[1]。瓜氨酸是人体非必需氨基酸，对羟自由基具有较高的活性，可以清除体内游离的羟自由基，抗氧化，能够延缓衰老，具有美容的功效；同时也可以促进血液循环、软化心脑血管、增强免疫力[2-4]。天花粉、核桃叶，以及甜瓜、黄瓜、南瓜、瓠瓜等葫芦科作物中均含有瓜氨酸[5-8]。其中西瓜果实瓜氨酸含量丰富，是哈密瓜和黄瓜中的10倍[2]，并且鲜食即可被人体直接吸收，故食用西瓜是人体补充瓜氨酸的重要途径之一。已有不少报道指出植物体内瓜氨酸含量受品种和地区生态环境的影响[9-12]。Davis[12]研究指出同一地区，不同西瓜果实中瓜氨酸含量差异显著。Kawasaki[9]研究表明，野生西瓜在干旱炎热的沙漠里叶片中累积大量的瓜氨酸来清除体内多余的自由基，抵御逆境的伤害。Dasgan[11]研究也表明盐胁迫可诱导甜瓜叶片累积较多的瓜氨酸。近年来Fish等[13]研究表明在两个地区种植的相同西瓜果实瓜氨酸含量差异不明显。但Davis[12]研究指出相同品种西瓜在不同生态条件下，果实瓜氨酸含量差异显著。故不同生态条件下西瓜果实瓜氨酸含量差异有待进一步研究。

我国是西瓜生产大国，种植面积很大，除了少数寒冷地区无法栽培外，其他地区均有广泛栽培。新疆是我国优质西瓜产区，主要气候特点是积温高、昼夜温差大、空气湿度较小、日照百分率高。海南是我国重要的西瓜南繁基地，气候特点为年平均气温较高、无霜期长、年降水较多、空气湿度较高[14]。两地生态条件相差较大，分别是我国西瓜西北干燥气候栽培区和南方多湿气候栽培区的典型代表。笔者拟通过测定海南和新疆两地西瓜瓜氨酸含量的差异，研究不同生态条件下瓜氨酸含量差异以及影响因素，筛选出瓜氨酸含量较高并且稳定的西瓜材料，为选育高瓜氨酸西瓜品种提供育种依据。

1 材料与方法

1.1 材料

15份西瓜材料（包括固定品种和纯合自交系）来源于中国农业科学院郑州果树所国家西瓜甜瓜种质资源中期库和多倍体西瓜育种课题组。具体名称见表1。

1.2 田间试验设计

15份供试材料于2015年4月下旬播种于新疆乌鲁木齐试验基地，育苗移栽，采用裂区设计，行距1.5 m，株距0.8 m，露地覆膜滴灌栽培，单蔓整枝，第2雌花留单瓜，统一浇水施肥、田间管理和防治病虫害。6月中下旬开始人工授粉，西瓜的雌、雄花于开花前1 d下午套帽，次日自交授粉，标注授粉日期。万学闪等研究表明[1]，西瓜果实接近完熟时果实瓜氨酸含量最高，且中心果肉瓜氨酸含量高于近皮部，故取成熟果实中心果肉测定瓜氨酸含量，根据不同材料成熟情况于8月下旬采收。

与新疆相同的15份供试材料于2015年10月上旬播种于海南三亚试验基地，栽培管理方式同新疆，11月上旬开始人工授粉，根据不同材料成熟情况于12月下旬采收。

1.3 试验方法

待西瓜成熟后，每份西瓜材料取授粉日期相同、形状大小一致的3个西瓜果实，每个西瓜果实由瓜柄至瓜蒂、阴面至阳面纵切2等份，取果实中心果肉，去籽榨汁匀浆，置于-80℃超低温冰箱中备用，以测定西瓜瓜氨酸含量。

瓜氨酸含量测定采用分光光度法[15]：称取瓜汁3 g，匀浆机破壁；加入体积比为9∶1纯甲醇和6 mol·L-1盐酸配成的提取液 4.5 mL，55 ℃水浴20 min，活性炭脱色后过滤；稀释40倍，取5 mL稀释液，加入体积比为3∶1的硫酸和磷酸混合液2 mL和30 g·L-1二乙酰一肟0.25 mL，摇匀；避光煮沸30 min，冷却至室温，在波长490 nm处测定吸光度，根据标准曲线方程计算瓜氨酸含量，3次重复并求平均值。

瓜氨酸含量（g·kg-1）=(0.0965A+0.0085)×f

式中，A为490 nm处吸光值；0.0965为标准曲线斜率；0.0085为标准曲线截距；f为总稀释倍数。

1.4 数据统计分析

采用用软件SPSS 20.0进行相关数据分析

2 结果与分析

2.1 不同生态条件下西瓜果实瓜氨酸含量的总体差异分析

15份西瓜瓜氨酸含量如表1，新疆地区瓜氨酸含量范围为 1.13～2.46 g·kg-1，平均值为 1.78 g·kg-1，海南地区瓜氨酸含量范围为0.62～2.23 g·kg-1，平均值为1.29 g·kg-1。对两地15份西瓜瓜氨酸含量进行差异显著性分析，新疆地区瓜氨酸含量显著高于海南。

对影响西瓜瓜氨酸含量的材料和地区生态环境两因素进行主效应方差分析如表2，材料间瓜氨酸含量差异极显著，同时不同地区间瓜氨酸含量也存在极显著差异。说明材料、地区生态环境两因素均能够显著影响西瓜果实瓜氨酸含量。

表1 不同生态环境下不同西瓜材料果实瓜氨酸含量

表2 不同生态条件下不同西瓜材料瓜氨酸含量多因素方差分析

2.2 同一生态条件下不同西瓜材料果实瓜氨酸含量差异分析

由表1可知，新疆15份西瓜材料瓜氨酸含量的变异系数为21.55%；海南15份西瓜材料果实瓜氨酸含量变异系数为35.49%。新疆地区瓜氨酸含量最高的是‘white wonder’，含量为 2.46 g·kg-1，显著高于瓜氨酸含量最低的‘彰引’的1.13 g·kg-1，且是‘彰引’的2.18倍。海南瓜氨酸含量最高的是‘9904’，含量为 2.22 g·kg-1，含量最低的是‘SBD黑’，含量0.62 g·kg-1，两者瓜氨酸含量差异显著，比值高达3.58。

2.3 不同生态条件下同一西瓜材料果实瓜氨酸含量差异分析

同一西瓜品种在不同生态条件下瓜氨酸含量存在显著差异，如‘91E7’，在新疆地区瓜氨酸含量为2.20 g·kg-1，显著高于海南地区瓜氨酸含量1.41 g·kg-1。15 份西瓜材料中，除了‘02D97’‘9904’和‘绿贝雷’3份新疆种植的瓜氨酸含量低于海南外，其余12份西瓜材料瓜氨酸含量新疆均高于海南，其中11份含量差异达到显著水平。

以新疆与海南瓜氨酸含量比值来评价各西瓜材料在不同生态条件下瓜氨酸含量受生态环境的影响程度与稳定性。比值越接近1，则同一材料在不同生态条件下瓜氨酸含量越稳定。比值越大于1或越小于1说明不同生态条件下瓜氨酸含量稳定性越差。如表1所示，15份西瓜材料瓜氨酸含量新疆/海南范围为 0.91～2.31，其中‘FLG’‘J5F’‘C148’‘SBD黑’4份西瓜材料瓜氨酸含量新疆/海南比值较大，分别为 2.22、2.31、2.13、2.23；而‘White won⁃der’‘02D97’‘9904’‘绿贝雷’4 份西瓜材料两地含量比值接近于 1，分别为 1.11、0.97、0.91、0.91。

3 讨论

本试验15份西瓜材料在新疆地区瓜氨酸含量范围为1.13～2.46 g·kg-1，海南地区瓜氨酸含量范围为0.62～2.22 g·kg-1，新疆地区瓜氨酸含量显著高于海南。材料和地区生态环境都能显著影响西瓜瓜氨酸含量。这和Davis[12]研究的结果相一致。

同一地区不同材料之间瓜氨酸含量相差很大，新疆和海南15份西瓜材料瓜氨酸含量变异系数分别为21.55%、35.49%，表明同一地区不同西瓜材料瓜氨酸含量均有较大差异。新疆瓜氨酸含量最高材料‘white wonder’显著高于含量最低的‘彰引’。而海南瓜氨酸含量最高‘9904’也是含量最低的‘SBD黑’的3.58倍，不同西瓜材料果实瓜氨酸含量有很大差异，这和Rimando[16]的结果相一致。

同一西瓜材料在不同生态条件下瓜氨酸含量存在显著差异，15份西瓜材料中有12份西瓜材料瓜氨酸含量新疆高于海南，其中有11份达到了极显著差异水平。这可能是由于相比于海南，新疆昼夜温差大，日照时间长，降雨量较少有关，新疆的生态条件更利于西瓜果实瓜氨酸的累积，但具体原因还有待于进一步研究。笔者采用新疆与海南瓜氨酸含量比值来评价西瓜品种瓜氨酸含量受生态环境的影响程度与稳定性，15份材料中瓜氨酸含量新疆/海南比值范围为0.91～2.31，说明环境对不同西瓜材料瓜氨酸含量的影响程度存在差异。其中‘FLG’‘J5F’‘C148’‘SBD 黑’4 份西瓜材料瓜氨酸含量受不同生态环境影响较大；而‘White wonder’‘02D97’‘9904’‘绿贝雷’4 份材料在不同生态条件下含量较稳定。结合瓜氨酸含量与稳定性，本文筛选出两份瓜氨酸含量稳定且较高的西瓜材料，分别是‘White wonder’‘9904’可以作为选育高瓜氨酸品种的育种材料在生产上应用。