塔里木盆地西北缘核桃坚果生化成分多样性分析

王宝庆 徐业勇 王明 张永坡 巴图 巴哈提牙儿 裴东

摘 要： 该研究收集新疆塔里木盆地西北缘44份核桃资源，其中树龄超过50 a的实生资源41份、主栽良种3个，并对其主要生化成分蛋白质、糖、脂肪、氨基酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸、硬脂酸进行了多样性分析。结果表明：44份资源的生化成分变异幅度大，存在着丰富的多样性。各指标变异幅度由4.93%～30.93%，香农-维纳指数 （H′） 变幅为1.38～2.02。17种氨基酸变异幅度由10.07%～35.71%，香农-维纳指数 （H′） 变幅为1.85～2.20。主要生化成分主成分分析显示蛋白质、糖、脂肪三个主要成分的累计贡献率达81.67%。聚类分析表明，群组间生化成分存在显著差异，群组的聚类与地理分布有明显相关性，流域相同的资源的生化成分构成比例具有相似性。与主栽品种相比，实生资源在糖、蛋白质、脂肪等方面具有更高的变异幅度，因而具有一定的开发潜力。

关键词： 新疆， 核桃， 实生种质资源， 生化成分多样性

中图分类号： Q945

文献标识码： A

文章编号： 1000-3142（2018）02-0145-08

Diversity analysis on biochemical components of walnut germplasms in northwest Tarim Basin

WANG Baoqing1，2， XU Yeyong2， WANG Ming2， ZHANG Yongpo3， BA Tu2， BA Hatiyaer2， PEI Dong1*

（ 1. Research Institute of Forestry， Chinese Academy of Forestry/Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding， Beijing 100091， China； 2. Xinjiang Academy of Forestry， Urumqi 830002， China； 3. China National Forest Seed Corporation， Beijing 110000， China ）

Abstract： Forty-four walnut resources were collected from the northwestern margin of the Tarim Basin in Xinjiang， of which forty-one are 50 years old and three main varieties. The main biochemical components of protein， sugar， fat， amino acids， oleic acid， linoleic acid， linolenic acid， palmic acid， octadecoic acid were analyzed. The results showed that the biochemical composition of 44 resources varied greatly， and there were abundant diversities. The variation of sugar and other nine indexes ranged from 4.93% to 30.93%， Shannon-Wiener index （H′） was 1.38-2.02. The variation range of seventeen amino acids ranged from 10.07% to 35.71%， Shannon-Wiener index （H′） was 1.85-2.20. The principal component analysis on main biochemical components showed that the accumulative contribution rate of three main components of protein， sugar and fat was 81.67%. Cluster analysis showed that there were significant differences in the biochemical components among the groups， and the clustering of the groups was closely related to the geographical distribution， and the proportion of biochemical components in the same resources in the basin was similar. Compared with the main varieties， the real resources have higher variability in sugar， protein， fat and other aspects， and have certain potential for development.

Key words： Xinjiang， walnut（Juglans regia）， origin germplasms， biochemical diversity

核桃（Juglans regia）野生類型主要分布在巴尔干半岛，南里海地区，喀尔巴阡山脉的土耳其、伊朗、伊拉克、阿富汗，俄罗斯南部地区和中国的新疆、西藏地区（段盛烺等，1984；马和平等，2011； Wang et al， 2015； Aradhyal et al， 2006）。新疆核桃种质资源单独作为一个地理生态型（奚声珂，1987；吴燕民等，2000）主要分布在塔里木盆地环状绿洲区的西南边缘和北缘地区（严兆福，1994），处于古丝绸之路的交通要道区域。其开发与利用使我国的核桃良种选育取得丰硕成果，国内80%的良种与其相关（韩华柏和何方，2004），这奠定其在我国选种育种方面重要的地位。核桃坚果仁主要生化成分是品质优劣的物质基础，许多生化成分具有遗传稳定性，探究实生核桃资源的生化成分多样性，可为发掘利用优异核桃种质资源奠定基础。

国内已有研究者对良种和少量实生资源进行坚果品质分析和评价，多集中在核桃仁的成分分析和营养评价（田贝贝等，2009；于沛沛等，2015；毛小英和华欲飞，2011；张建华等，2008；王滑等，2015），不同品种、产地的坚果综合评价和差异性分析（张美勇等，2008；苏彦苹等，2016；潘学军等，2013；朱振宝等，2015；冯春艳等，2009；虎海防等，2013），运用ALFP，SSR和ISSR等分子标记手段对新疆核桃种质资源遗传多样性研究（何健等，2013；曾斌等，2012；李超等，2011；金强等，2009）。该文在对阿克苏绿洲的托什干河、库玛力克河、阿克苏河流域和喀什绿洲的叶尔羌河流域的核桃资源开展广泛野外调查取样的基础上，对44份资源的主要生化成分进行了测定，旨在对生化成分进行抽样比对，探究其生化成分多样性的丰富程度，生化成分的构成比例与地理区域的相关性，分析其潜在的开发利用价值，为新疆核桃种质资源创新利用做基础性工作。

1 材料与方法

1.1 材料

在环塔里木盆地西缘喀什和北缘阿克苏绿洲区域（77°24′—80°14′ E， 37°52′—41°16′ N）3 a的走访和调查，确定了农家实生类型的集中分布居群，根据核桃野外调查测定项目和方法（严兆福，1994），根据资源的树龄，树体特征，坚果表型特征，丰产性、特异性和采样时坚果是否完全成熟，最终确定农家实生类型树龄在50 a以上的41个单株，其中托什干河流域17个，包含乌什县火箭乡的火3、火5、火6、火7、火8、火9、火11；阿克苏市依杆旗乡的依1、依2、依3、依4、依5、依6、依7、依8、依9、依10。库玛力克河流域9个，包括温宿县吐木秀克镇的吐1、吐2、厚1、核1、生1；萨瓦甫齐牧场的萨4、萨5、萨7、萨8。阿克苏河流域3个，包括库木巴什镇库3、库4、库8。叶尔羌河流域12个，包括叶城县的叶1、叶2、叶3、叶4、叶5、叶6、7、叶8、叶9、叶10、叶11、叶12。库玛力克河流域的3个主栽品种，新新2号、温185号和新温179号。每份随机收集坚果100粒，生化成分取30粒坚果果仁混合样，平行重复测定2次。

1.2 方法

蛋白质采用凯氏定氮法测定，检测仪器为8400型，将样品分成两份，采用平行样检测，检测流程依照 GB 5009.5-2010，氮换算为蛋白质的系数选择为6.25。还原糖采用酸水解法， 样品分成两份，经去除蛋白质后，其中的蔗糖经盐酸水解转化为还原糖，按还原糖进行测定，用平行样进行检测，检测流程依照GB/T 5009.8-2008，蔗糖含量小于10 g/100 g，结果保留2位有效数字。脂肪采用索氏抽提法测定，将样品用粉碎机粉碎过40目筛，分成两份，用平行样进行检测，检测流程依照GB/T 5009.6-2003。硬脂酸、油酸等采用气相色谱法检测，仪器型号GC2000型气相色谱仪，检测器FID，衰减10°，色谱柱FFAP，流量氮气2.0 mL·min-1，氢气35 mL·min-1，空气350 mL·min-1，进样量1.00 μL，用平行样进行检测，检测流程依照GB/T 17377-2008，按照面积一化法计算。氨基酸采用氨基酸分析仪检测，仪器型号S433D型，标准进样量为30 μL，泵1压强为400 kPa，泵2压强为4 000 kPa，用平行样进行检测，检测流程依照GB/T 5009.124-2003。

1.3 数据处理

应用SPSS统计软件计算数量性状的平均值（x）、最小值（Min.）、最大值（Max.）、标准差（s）、极差（Range）和变异系数（CV），并进行主成分分析；采用离差平方和法进行聚类分析，遗传距离为欧氏距离。在计算遗传香农-维纳指数（Shannon-Wiener）（H′）（王新超等，2010）之前先對数量性状进行质量化处理，再对数量性状进行10 级分类，即1级2 结果与分析

2.1 新疆核桃实生资源主要生化成分统计参数和变异系数

由表1和表2可知，新疆核桃实生资源的主要生化成分统计差异较大，变异幅度由大到小依次是糖>蛋白质>脂肪。糖最小值为1.4，最大值为7.2，变异系数最大为30.93%。蛋白质最小值为14.2，最大值为22.6，变异系数为12.21%。脂肪最小值为54.2，最大值为73.8，变异系数最小为4.93%。蛋白质香农-维纳指数 （H′） 最大为2.02，糖最小为1.38。脂肪酸的主要成分变异幅度由大到小为油酸>亚麻酸>硬脂酸>亚油酸>棕榈酸。亚麻酸/亚油酸的变异系数为20.26%。

氨基酸变异幅度由大到小依次是甲硫氨酸>酪氨酸>丝氨酸>胱氨酸>谷氨酸>精氨酸>苏氨酸>缬氨酸>亮氨酸>丙氨酸>天氡氨酸>异亮氨酸>甘氨酸>脯氨酸>赖氨酸>苯丙氨酸>组氨酸。变异幅度由10.07%～35.71%。精氨酸香农-维纳指数 （H′） 最大为2.20，甲硫氨酸最小为1.85。

2.2 主要生化成分组成的主成分分析

对44份核桃坚果仁的9个主要生化成分组成进行主成分分析（表3）。表3结果表明，蛋白质、糖、脂肪三个主成分的累计贡献率达81.67%，这三个主成分是生化成分的主要构成，包含了所有性状的大部分信息，可以用来对材料进行综合评价。其中：第一主成分贡献率达到66.77%，贡献最大的是蛋白质含量，其次是糖含量，其中的脂肪、油酸和亚麻酸含量的影响为负值，反映的主要是油脂的信息；第二主成分贡献率为9.35%，特征向量绝对值最大的是油酸含量，且其影响为负值；第三主成分中，棕榈酸的影响最大；第四主成分中，硬脂酸的影响最大。

2.3 聚类分析

根据26个主要生化成分组成的数据，对44个核桃资源进行聚类（图1），并根据聚类结果， 对各类群的生化成分组成进行比较分析（表4）。根据聚类结果，距离为5时，可将44份资源聚类成5个类群：第Ⅰ类群包括8个资源，全部为叶尔羌河流域的资源，表现为蛋白质含量较高；第Ⅱ类群包括15个资源，化学成分无明显特点；第Ⅲ类群包括3个资源，脂肪含量最高，蛋白质含量最低；第Ⅳ类群包括10个资源，亚油酸和亚麻酸含量最高；第Ⅴ类群包括8个资源，无明显特征。距离为2时（图1），聚为24组：Ⅰ-ⅰ聚为5组，Ⅰ-ⅱ聚为7组；Ⅱ-ⅰ聚为2组，Ⅱ-ⅱ聚为5组，Ⅱ-ⅲ聚为5组。44份资源中的18份来自相同流域的资源，2个1组，聚为9组，占聚类组的9/24，表明核桃资源坚果生化成分组成与地理流域存在明显相关性。

3 讨论

本研究结果表明新疆核桃实生资源生化成分多样性较为丰富，除了糖、亚油酸、亚麻酸、甲硫氨酸、亮氨酸以外其它生化成分的香农-维纳指数 （H′） 均大于1.90，这与曾斌等（2012）、何健等（2013）、李超等（2011）和金强等（2009）的研究认为新疆核桃遗传多样性丰富是一致的。联合国粮农组织推荐亚麻酸（ω-3）/亚油酸（ω-6）的推荐值为1∶（5～10），推荐亚麻酸（ω-3）含量高的膳食食物，样品坚果仁亚麻酸/亚油酸的结果显示变化幅度大，大多在1∶（5～10）范围内，个别比值达3∶10，多样性可满足筛选需要，有开发出功能性食品的潜力。

聚类分析结果第Ⅰ类群包括8个资源，全部为叶尔羌河流域的资源，表现为蛋白质含量较高。当遗传距离为2时，44份资源中的18份来自相同流域的资源，2个1组，聚為9组，表明农家实生类型核桃资源生坚果化成分组成与地理流域存在明显相关性，地理环境在一定程度上影响核桃坚果成分含量。这与齐静（2009）分析同一核桃品种在不同地域的营养成分含量存在显著差异相符。本研究中主要生化成分构成比例与地理分布有相关性，叶尔羌河流域的资源蛋白质含量高于其它流域资源，与虎海防等（2014）分析新疆核桃营养成分产地指纹特征的结果相一致。原因可能是生态区域能够影响核桃坚果仁的成分构成比例，塔里木盆地周边绿洲是由天山、昆仑山的高山冰川融水形成的，同一河流形成的绿洲，在水、土壤、气候等生态环境较为一致。本研究从生化成分多样性来看，新疆核桃实生资源有较高的研究价值，但只对环塔里木盆地的西缘和北缘44份资源进行检测，检测的指标和数量都有很大的局限性，并且核桃坚果果仁生化成分只是评价体系的一个部分，要全面进行种质资源评价，还需要继续进行系统的种质资源的普查、收集工作。

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