不同大别山山核桃优树含油率与脂肪酸组分含量分析

杜洋文 邓先珍 周席华 姚小华 晏绍良

( 1. 湖北省林业科学研究院经济林木种质资源综合开发利用湖北省重点实验室，湖北 武汉 430075；2. 湖北省野生动物救护研究开发中心，湖北 武汉 430075；3. 中国林业科学研究院

亚热带林业研究所，浙江 杭州 311400；4. 罗田县林业局，湖北 黄冈 438600)

山核桃（Carya cathayensis）隶属胡桃科(Juglandaceae)山核桃属(Carya)，全世界约18个种，3个亚种，主要分布于北美东部和亚洲东南部，我国分布有5种，分别是云南山核桃、贵州山核桃、湖南山核桃、浙江山核桃、大别山山核桃[1]。大别山山核桃主要分布于我国安徽、湖北和河南省交界的大别山区（北纬29°～31°，东经115°～116°）的金寨县、霍山县、罗田县和商城县。目前，大部分处于野生散生状态，人工栽培很少，而且大都采用实生苗栽植。相比其他山核桃，大别山山核桃具有果大、壳薄、出仁率和出油率高的特点[2]。各类脂肪酸在人体代谢中具有十分重要的生理作用，不饱和脂肪酸以油酸和亚油酸为主，可以血液中胆固醇和甘油三酯，降低血液粘稠度，增强记忆力和思维能力等[3]，其中单不饱和脂肪酸对心脑血管疾病具有预防作用，多不饱和脂肪酸能维持和促进机体正常生长发育[4-5]。近年来，对木本油料作物品质改良研究主要集中在如何提高不饱和脂肪酸中油酸和亚油酸含量和降低饱和脂肪酸棕榈酸含量，这也是良种选育的关键指标。朱万泽等[6]对四川省油橄榄(Olea europaea)引进品种果实含油率及脂肪酸组分进行了分析评价，筛选出了适宜各地种植的优质品种；谷卫彬等[7]对引种的2048份世界红花（Carthamus tinctorius）种质的籽油脂肪酸组分进行评价，筛选出了10个高亚油酸和10个高油酸的品种；费昭雪等[8]通过对对11个核桃(Juglans regia)样品脂肪酸组分进行主成分分析和聚类分析，并将其分为3类。目前，对大别山山核桃研究主要集中在资源调查分布、生长特性、遗传结构等方面[9-10]，对其出油率和脂肪酸组分差异分析较少。本研究通过对大别山山核桃优树含油率及脂肪酸组分分析，比较不同优树间的差异，为下一步优树决选提供依据。

1 研究地概况

湖北省罗田县九资河镇地处东经115°38′28″～115°40′19″，北纬 31°09′22″～31°10′33″，位于海拔1 729 m的大别山主峰天堂寨脚下，为罗田东北部高山村，西北及北与安徽省金寨县交界。九资河是鄂东暴雨中心，雨量充沛，年均降水量达1 599.6 mm，年平均气温为12.6 ℃。最冷月均温为0 ℃，最热月均温为25 ℃，极端最高气温为41.6 ℃，极端最低气温为-14.6 ℃。全镇版图面积 281 km2，耕地面积 16.6 km2，林地面积200 km2，森林覆盖率达85%。

2 材料与方法

2.1 研究材料

2017年8月初选优树18株，9月果实成熟期时，每株优树随机采取自然脱落鲜果样品5 kg，装保鲜袋，0～5 ℃贮藏。

2.2 研究方法

从每株优树样品中随机选取50个果实，剥壳，取仁，将种仁混合装。按GB 5009.6—2016[11]测定种仁出油率，按GB 5009.168—2016[12]测定脂肪酸组分及含量，每个样品重复测定3次，取3次重复测定的均值均用于数据分析。由国家林业局经济林产品质量检验检测中心（杭州）测定。

2.3 分析方法

种仁含油率及脂肪酸组分含量变异分析、方差分析、多重比较及相关分析运用SPSS19.0进行统计分析。

3 结果分析

3.1 不同优树种仁含油率及脂肪酸组分含量变异分析

3.1.1 不同优树种仁含油率变异分析

由表1可知，18株优树种仁含油率为48.6%～70.3%，变异系数为7.83%。其中优树ZZ2和JZH种仁含油率低于60%，XZ4、GJC3、ZW2和ZW4含油率为60%～65%，其余优树种仁含油率均高于65%。

3.1.2 不同优树脂肪酸组分含量变异分析

由表1可知，大别山山核桃脂肪酸组分为油酸、亚油酸、棕榈酸、棕榈烯酸、硬脂酸、亚麻酸、花生酸和顺-11-二十碳烯酸。从变异系数看，以上脂肪酸组分以亚油酸最大为21.23%，其次棕榈烯酸14.36%、亚麻酸12.93%、硬脂酸10.05%，顺-11-二十碳烯酸、油酸和棕榈酸变异系数较小，分别为4.14%、4.43%和4.82%。大别山山核桃脂肪酸组分以油酸和亚油酸为主，含量一般为90%。18株优树油酸含量为71.7%～81.8%，亚油酸为9.6%～17.8%，棕榈酸为5.42%～6.48%，棕榈烯酸为0.17%～0.27%，硬脂酸为1.61%～2.30%，亚麻酸为0.95%～1.43%，花生酸为0.16%～0.19%，顺-11-二十碳烯酸为0.21%～0.25%。

表 1 不同优树种仁含油率及脂肪酸组分含量变异分析Table 1 Variance of oil content and fatty acid of different superior trees %

3.1.3 不同优树饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸含量变异分析

由表1可知，脂肪酸组分由单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸及饱和脂肪酸组成。其中单不饱和脂肪酸由油酸和棕榈烯酸组成，多不饱和脂肪酸由亚油酸、亚麻酸和顺-11-二十碳烯酸组成，饱和脂肪酸由棕榈酸、硬脂酸和花生酸组成。单不饱和脂肪酸变异系数为4.40%，含量为71.97%～81.98%；多不饱和脂肪酸变异系数为20.07%，含量为10.78%～19.14%，个体间差异较大；饱和脂肪酸变异系数为5.79%，含量为7.24%～8.97%。

3.2 不同优树种仁含油率及脂肪酸组分含量差异分析

3.2.1 不同优树种仁含油率差异分析

由表2可知，各优树间种仁含油率差异极显著（P＜0.01）。经多重比较（表3），含油率以XZ5最高为70.3%，与其他优树存在极显著差异（P＜0.01）。优树XZ2、ZW1、ZW3和DZY含油率均高于67%。优树JZH和ZZ2含油率最低，仅只有55.9%和48.6%。18株优树含油率高于65%的占66.67%，介于60%～65%的占22.22%，低于60%的仅占11.11%。可知，大部分山核桃优树种仁含油率较高，达到65%以上。

表 2 不同优树种仁含油率及脂肪酸组分含量方差分析Table 2 ANOVA of oil content and fatty acid of different superior trees

续表 2

表 3 不同优树种仁含油率及脂肪酸组分含量多重比较Table 3 Multiple comparisons of oil content and fatty acid composition of different superior trees

3.2.2 不同优树脂肪酸组分含量差异分析

由表2可知，脂肪酸组分油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸、亚麻酸含量差异极显著（P＜0.01），棕榈烯酸、花生酸和顺-11-二十碳烯酸含量差异不显著。经多重比较（表3），油酸以XZ5最高为81.8%，与XZ1（81.3%）和XZ2（81.0%）差异不显著，与其他优树差异显著（P＜0.05），大部分优树为73.0%～82.0%，以ZZ2最低为71.7%；亚油酸以ZZ2最高为17.8%，与GJC4（17.5%）和ZW1（17.2%）差异不显著，与其他优树差异显著（P＜0.05），大部分优树为10.00%～18.00%，以XZ5最低，仅为9.6%；棕榈酸以ZZ2最高为6.48%，与其他优树差异极显著（P＜0.01），与优树ZW2、JZH、GJC4和ZW4间差异不显著，分别为6.03%、5.98%、5.97%和5.95%，大部分为5.40%～6.50%，以XZ1、XZ4和XZ3最低，分别为5.47%、5.50%和5.51%；硬脂酸以ZZ2最高为2.30%，其次ZW2为2.12%，二者差异极显著（P＜0.01），大部分优树含量为1.65%～2.00%，以XZ6和XZ1最低，分别为1.66%和1.69%；亚麻酸以ZW4最高为1.43%，其次ZW1为1.35%，二者差异极显著（P＜0.01），大部分优树为1.00%～1.30%，XZ1和XZ2最低，分别为0.961%和0.971%。棕榈烯酸以ZZ2最高为0.269%，其次JZH为0.254%，含量为0.16%～0.27%；花生酸以ZZ2最高位0.193%，其次ZW2为0.181%，含量为0.15%～2.00%；顺-11-二十碳烯酸以JZH最高位0.248%，其次DZY位0.246%，含量为0.21%～0.25%。

3.2.3 不同优树饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸含量差异分析

由表2可知，单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸含量差异极显著（P＜0.01）。经多重比较（表3）可知，单不饱和脂肪酸以XZ5最高为81.976%，与XZ1和XZ2差异不显著，与其他优树差异显著（P＜0.05），优树含量为71.00%～82.00%，ZZ2含量最低为71.969%；多不饱和脂肪酸以ZZ2最高为19.143%，与GJC3和ZW1差异不显著，与其他优树差异显著（P＜0.05），优树含量为10.00%～20.00%，XZ5含量最低为10.780%；饱和脂肪酸以ZZ2最高为8.973%，与其他优树差异显著（P＜0.05），优树含量为7.20%～8.00%，优树XZ6、XZ2和XZ5间差异不显著，含量最低。

3.3 不同优树种仁含油率及脂肪酸组分相关分析

由表4可知，不同优树种仁含油率及脂肪酸组分间存在一定的相关关系。其中，种仁含油率与棕榈酸、棕榈烯酸、硬脂酸、花生酸、饱和脂肪酸存在极显著的负相关关系（P＜0.01），与油酸、顺-11-二十碳烯酸、单不饱和脂肪酸存在不显著的正相关关系；油酸与棕榈酸、棕榈烯酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸、多不饱和脂肪酸、饱和脂肪酸存在显著的负相关关系（P＜0.05），与顺-11-二十碳烯酸、单不饱和脂肪酸存在显著的正相关关系（P＜0.05）；亚油酸与棕榈酸、硬脂酸、亚麻酸、多不饱和脂肪酸、饱和脂肪酸存在显著的正相关关系（P＜0.05），单不饱和脂肪酸与油酸、顺-11-二十碳烯酸存在显著的正相关关系（P＜0.05），与棕榈酸、棕榈烯酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸存在显著的负相关关系（P＜0.05）；多不饱和脂肪酸与棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸存在显

著的正相关关系（P＜0.05），与油酸、顺-11-二十碳烯酸存在显著的负相关关系（P＜0.05），饱和脂肪酸与含油率、油酸、顺-11-二十碳烯酸、单不饱和脂肪酸存在显著的负相关关系（P＜0.05），与棕榈酸、棕榈烯酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸和多不饱和脂肪酸存在显著的正相关关系（P＜0.05）。

表 4 不同优树种仁含油率及脂肪酸组分相关分析Table 4 Correlation analysis of oil content and fatty acid of different superior trees

4 结论与讨论

物种种内遗传多样性或变异越丰富，其适应能力也就越强，进化潜力也就越大[13]。居群遗传结构不仅受突变、基因流、选择及遗传漂变的共同作用，还与物种的进化历史和生物学特性有关[14]。在长期的进化过程中，大别山山核桃形成了较为丰富的遗传多样性和进化潜力。郭传友等[15]研究表明，西园、平田和仙桃3个居群的遗传变异参数分别为54.5%、60.3%和58.4%。大别山山核桃天然分布呈“岛屿状”，存在空间异质性，种内变异大部分存在于居群内。本研究18株优树种仁含油率为48.6%～70.3%，变异系数为7.83%，个体间变异较大，大部分个体种仁含油率高于65%。脂肪酸组分以亚油酸变异最为为21.23%，其次棕榈烯酸14.36%、亚麻酸12.93%、硬脂酸10.05%，顺-11-二十碳烯酸、油酸和棕榈酸变异系数较小。不饱和脂肪酸变异高于饱和脂肪酸，多不饱和脂肪酸高于单不饱和脂肪酸。

大别山山核桃为天然分布，大都处于野生散生状态，群体分化表现为果实表型性状和脂肪酸组分含量变异[16-18]。脂肪酸相对含量可能受环境、基因等因素影响[19]，且优株间单不饱和与多不饱和脂肪酸相对含量差异较大。饱和脂肪酸含量随着纬度增加而减少，单不饱和脂肪酸含量和多不饱和脂肪酸含量随着纬度增加而增加，随着经度增加而减少[20]。提高脂肪酸中油酸及亚油酸等不饱和脂肪酸含量，降低棕榈酸等饱和脂肪酸含量，是木本油料作物良种选育和品质改良的重点[21]。大别山山核桃优树间种仁含油率差异极显著，优树XZ5最高为70.3%，大部分优树种仁含油率达65%以上。不同优树间脂肪酸组分油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸、亚麻酸差异极显著，棕榈烯酸、花生酸和顺-11-二十碳烯酸含量差异不显著，其中油酸以XZ5最高为81.8%，亚油酸以ZZ2最高为17.8%。单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸含量差异极显著，单不饱和脂肪酸以XZ5最高为81.976%，多不饱和脂肪酸以ZZ2最高为19.143%，饱和脂肪酸以ZZ2最高为8.973%。

不饱和脂肪酸以油酸和亚油酸为主，油酸含量随着山核桃果实不断成熟，其含量保持稳定上升；亚油酸含量随着山核桃果实成熟持续升高，而成熟之后却下降。饱和脂肪酸含量随着果实成熟逐渐减少，而不饱和脂肪酸含量却逐渐增加[22]。本文相关分析表明，大别山山核桃优树脂肪酸组分间存在一定的相关关系，其中油酸和亚油酸呈极显著的负相关关系，单不饱和脂肪酸含量与多不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸呈极显著的负相关关系，与上述结论基本相符。由于山核桃脂肪酸组分含量随着样品采集时期不用而有所变化，以及优树数量偏少，各组分间相关性分析可能存在差异，有待进一步验证。