鹰嘴豆脂肪酸组成及其遗传多样性分析

王 威，徐 麟，肖 菁，严勇亮，颜国荣，路子峰，张金波

(1.新疆农业科学院 农作物品种资源研究所，乌鲁木齐 830091;2.农业部植物新品种测试(乌鲁木齐)分中心，乌鲁木齐 830091)

鹰嘴豆(CiceraritinumL.)属豆科野豌豆族鹰嘴豆属，起源于亚洲西部和近东地区，是全球种植面积较广的第二大食用豆类，全球有超过50个国家种植[1]，主要是印度、巴基斯坦、土耳其、澳大利亚等国，其中印度和巴基斯坦是世界上最重要的鹰嘴豆生产国[2]。在中国也有鹰嘴豆的种植，新疆木垒是中国鹰嘴豆种植面积最大地区。

鹰嘴豆营养丰富[3]，在世界上享有“黄金豆”的美称，鹰嘴豆蛋白在消化吸收、功效比值及生物利用价值远高于大豆及其他豆类，在国外越来越多的消费者将鹰嘴豆作为功能性食品。鹰嘴豆种子中富含氨基酸、维生素、粗纤维等[4]，还含有丰富的脂肪酸[5-6]，主要包括油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸等，其中亚油酸和亚麻酸是人体代谢不可或缺的必要的多不饱和脂肪酸。鹰嘴豆种子中脂肪酸组成以不饱和脂肪酸为主，约占脂肪酸总质量的80%以上。大量研究证实，不饱和脂肪酸，特别是多不饱和脂肪酸在提高机体免疫功能、降低血液胆固醇、降低血栓形成、减少心脑血管疾病发病率等[7-8]方面有积极作用，其生物学功能已成为国际关注和研究的热点。

多不饱和脂肪酸是一类重要的脂肪酸族营养素，其中α-亚麻酸、亚油酸都是人体中必须的脂肪酸，且是人体自身不能合成，只能从食物中获取的。多不饱和脂肪酸是广泛参与细胞代谢和细胞膜脂的构成，与人类健康息息相关，在预防和治疗心脑血管疾病、提高机体免疫功能、抵御癌症、防止老年痴呆等[9-10]方面具有重要的作用，鹰嘴豆在保健功能方面的研究与利用越来越引起关注。鹰嘴豆中含有丰富的不饱和脂肪酸，尤其是多不饱和脂肪酸，但有关鹰嘴豆资源脂肪酸方面的研究罕见报道，本研究以《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南 鹰嘴豆》[11]中的46份鹰嘴豆标准品种为材料，探讨分析种子中脂肪酸组成及分布规律，为鹰嘴豆品质育种及资源的开发与高效利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2017-2018年在农业部植物新品种DUS测试(乌鲁木齐)分中心进行，供试材料为46份鹰嘴豆资源为《鹰嘴豆新品种特异性、一致性和稳定性测试指南》[11]中的标准品种(表1)，分Desi和Kabuli两种类型，其中Desi类型15份，Kabuli类型31份。4月底播种，7月中下旬收获。试验设置两个重复，成熟后收获，自然晾干。

表1 供试鹰嘴豆材料及来源Table 1 Raw matertials and origin for chickpea accessions

供试材料由国家农作物种质资源平台(新疆子平台)提供，均为新疆农业科学院农作物品种资源研究所2002年至2015年收集的资源，主要引自国际干旱中心(ICARDA)9份、中农院品资所10份、甘肃定西旱农中心12份、塔吉克斯坦5份、乌兹别克斯坦2份、新疆(阿克苏、喀什、木垒)等地5份，来源不详3份。

1.2 脂肪酸测定

鹰嘴豆种子脂肪酸含量测定由农业部农产品质量监督检测测试中心(乌鲁木齐)按照GB/T17377-2008标准进行分析，主要测定油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、花生酸等脂肪酸在鹰嘴豆种子粗脂肪中的质量分数。

1.3 数据统计分析

采用SPSS Statistics 17.0软件进行统计分析，不同品种间性状的差异用变异系数表示，遗传多样性指数的计算采用Shannon-Weaver信息指数表示，计算公式：H′=-∑PiLnPi，其中Pi为某一性状第i个级别出现的概率。用DPS软件进行系统聚类，数据进行标准化转换，遗传距离采用欧氏距离，类平均法(UPGMA)进行聚类分析，并进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 脂肪酸组成分析

46份鹰嘴豆资源种子中粗脂肪质量分数占种子干质量的3.8%～5.2%左右，其中‘撒玛尔汗-2’种子中粗脂肪质量分数最高5.2%。测定鹰嘴豆干种子中8类脂肪酸占总脂肪的质量分数，统计分析结果表明，不同品种中棕榈酸、硬脂酸、亚麻酸占总脂肪质量分数的差异不显著，油酸、亚油酸质量分数差异较大(表2)，脂肪酸质量分数遗传多样性丰富，油酸和亚油酸遗传多样性指数高。饱和脂肪酸平均质量分数为 14.19%，变异范围11.49%～33.36%，其中鹰嘴豆品种‘2009-82’中饱和脂肪酸质量分数高达33.36%，其他品种饱和脂肪酸质量分数在11.49%～ 19.03%之间，品种间差异不显著。

表2 46份鹰嘴豆种子中各类脂肪酸占总脂肪质量分数的分析Table 2 Contents analysis of fatty acies for 46 accessions of chickpea

不饱和脂肪酸平均质量分数为86.05%，变幅为65.1%～88.51%。单不饱和脂肪酸油酸的平均质量分数为32.66%，变化范围为 17.08%～45.0%，品种间差异显著，其中‘引K137’油酸质量分数高达45.0%。多不饱和脂肪酸包括亚油酸、亚麻酸等，其中亚油酸平均质量分数 51.15%，变化范围为40.27%～63.17%，遗传多样性指数H′为1.894 8，‘2009-132’亚油酸质量分数高达63.17%；亚麻酸平均质量分数 2.25%，变化范围为1.51%～3.73%，诺胡提亚麻酸质量分数高达3.73%。

2.2 不同类型鹰嘴豆脂肪酸组成分析

鹰嘴豆一般主要分为Desi和Kabuli两种类型，Desi类型花为紫色，籽粒相对小、种皮厚褶皱且颜色深，Kabuli类型花为白或奶白色，大粒，种皮薄且种子表面光滑。对两种类型鹰嘴豆干种子中各类脂肪酸占总脂肪的质量分数进行分析(表3)，研究结果表明，Kabuli型鹰嘴豆种子中饱和脂肪酸(棕榈酸、硬脂酸)、多不饱和脂肪酸(亚油酸、亚麻酸)质量分数均高于Desi型鹰嘴豆，单不饱和脂肪酸(油酸)质量分数低于Desi型鹰嘴豆。Kabuli型鹰嘴豆油酸平均质量分数为31.77%，变幅为17.08%～45%；而Desi型鹰嘴豆油酸平均质量分数为34.35%，变幅为 26.45%～ 39.95%，油酸质量分数平均水平高于Kabuli型鹰嘴豆。Kabuli型鹰嘴豆亚油酸平均质量分数为 51.89%，变幅为40.27%～ 63.17%，而Desi型鹰嘴豆亚油酸平均质量分数为49.82%，变幅为44.68%～58.52%。Kabuli型鹰嘴豆亚麻酸平均质量分数为2.38%，变幅为 1.51%～ 3.73%，而Desi型鹰嘴豆种子中亚麻酸平均质量分数为2.04%，变幅为1.72%～ 3.00%。

表3 两种类型鹰嘴豆脂肪酸质量分数分析Table 3 Contents analysis of fatty acids for two distinct types

2.3 聚类分析

为明确46份不同来源、不同类型的鹰嘴豆材料之间的遗传距离，利用DPS7.05数据统计分析软件，46份材料种子粗脂肪中油酸质量分数平均为32.66%、亚油酸质量分数平均为51.15%，亚麻酸质量分数平均为2.25%，棕榈酸质量分数平均为10.92%、硬脂酸质量分数平均为2.11%，其中‘2009-82’的油酸 (17.08%)、亚油酸 (45.42%)、棕榈酸(20.19%)、硬脂酸(12.51%)质量分数与平均水平存在极显著差异，因此‘2009-82’在聚类过程中单独一类。

本研究对45份鹰嘴豆材料的5个脂肪酸，在欧氏距离4.66处把45份供试材料分为2大类(图1，表4)。第Ⅰ类群有13份材料，其中11份为Kabuli类型，2份为Desi类型，油酸平均质量分数为25.01%，变幅为19.27%～30.43%；亚油酸平均质量分数为58.87%，变幅为 53.58%～63.17%；亚麻酸平均质量分数为 3.11%，变幅为2.67%～3.73%；棕榈酸平均质量分数为 11.21%，变幅为10.24%～ 13.4%；硬脂酸平均质量分数为1.29%，变幅为1.10%～1.55%，2009-132、则丁尼诺胡提、ZIO诺提、新品系4527等材料亚油酸质量分数高达60%以上，可作为鹰嘴豆品质育种的亲本。

第Ⅱ类群有32份材料，油酸平均质量分数为36.30%，变幅为29.3%～45.0%；亚油酸平均质量分数为48.13%，变幅为40.27%～55.16%；亚麻酸平均质量分数为1.89%，变幅为1.51%～ 2.28%；棕榈酸平均质量分数为10.54%，变幅为9.55%～11.26%；硬脂酸平均质量分数为 2.23%，变幅为1.30%～ 6.84%。

2.4 相关性分析

对鹰嘴豆种子粗脂肪中的5种脂肪酸进行相关性分析(表5)表明，油酸质量分数与亚油酸、亚麻酸质量分数呈极显著负相关(r= -0.960 7**，-0.866 1**)，鹰嘴豆干种子中油酸质量分数越高，亚油酸、亚麻酸质量分数相对越低；亚油酸质量分数和亚麻酸质量分数呈极显著正相关(r= 0.884 9**)，亚油酸和亚麻酸质量分数整体变化的趋势基本相同。硬脂酸质量分数与亚油酸、亚麻酸质量分数，棕榈酸质量分数与硬脂酸质量分数均呈显著负相关；棕榈酸质量分数与亚油酸、亚麻酸质量分数呈著正相关。

3 讨论与结论

前人研究表明，鹰嘴豆种子中碳水化合物、膳食纤维、粗脂肪占种子干质量的80%以上，其中脂肪质量分数占2.7%～6.48%[12-13]。不同类型鹰嘴豆种子中，粗脂肪质量分数也有很大差异，Wood等[14]研究Desi和Kabuli两种类型干种子中脂肪质量分数分别为2.90%～7.42%、 3.40%～8.83%，Kabuli类型中脂肪质量分数高于Desi类型，与本研究结果一致。

鹰嘴豆相对于大豆、花生等油用作物来说，种子中脂肪质量分数相对较低(3.8%～10%)[5，15]，但却是优质脂肪酸的一个有效来源，尤其是多不饱和脂肪酸。不同鹰嘴豆品种种子中脂肪酸种类、质量分数存在较大差异，不同鹰嘴豆类型之间种子中脂肪酸质量分数也有明显差异。在46份鹰嘴豆标准品种中，饱和脂肪酸主要包括肉豆蔻酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、花生酸，其中棕榈酸质量分数最高，平均为10.93%，肉豆蔻酸在44%的鹰嘴豆材料中检测不到，棕榈油酸在 26.7%的材料中检测不到。鹰嘴豆种子中不饱和脂肪酸质量分数较高，平均占总脂肪酸质量分数86.0%左右，主要包括油酸、亚油酸、亚麻酸，其中油酸、亚油酸质量分数较高，平均质量分数分别为 32.66%、51.15%，与Jukanti等[1]的研究结果 (32.6%、51.2%)基本一致，远高于其他豆类。杨亚琴等[16]对鹰嘴豆、豌豆、蚕豆、绿豆、赤豆、黑豆和黄豆7种食用豆种子脂肪酸质量分数的研究结果显示，鹰嘴豆中总不饱和脂肪酸质量分数 86.55%，与本研究结果一致，绿豆和赤豆种子中不饱和脂肪酸占总脂肪的质量分数较低，分别为61.82%、69.28%，豌豆中为 84.66%，蚕豆中为82.25%，黑豆中为84.47%，黄豆中为84.01%。本研究中‘引K137’‘撒马尔汗-1’‘引K139’等材料，种子中油酸质量分数高达40%以上，‘则丁尼诺胡提’‘ZIO诺提’‘新品系4527’等材料种子中亚油酸质量分数高达60%以上，既可以作为食用鹰嘴豆品种的首选，也可以作为品质育种的亲本材料。

图1 45份鹰嘴豆资源聚类图Fig.1 Dendrogam of 45 chickpea germplasm resources

表4 45份鹰嘴豆资源各类群特征分析Table 4 Analysis of 2 groups for 45 chickpea germplasm resources

表5 鹰嘴豆5种脂肪酸相关性分析Table 5 Correlation analysis of 5 faccty acids in chickpeas

注：左下角是相关系数r，右上角是P值；“**”表示极显著相关(P<0.01)，“*”显著相关(P<0.05)。

Note:Lower triangle isr，upper triangle isp;“**” highly significant correlation(P<0.01)，“*” significant correlation(P<0.05).