黄土高原春夏糜子区糜子资源抗性淀粉含量评估

冯 链，石甜甜，刘彦余，王海岗，陈 凌，乔治军，王瑞云，

（1.山西农业大学农学院，山西太谷030801；2.山西农业大学农业基因资源研究中心，农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室，杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室，山西太原030031）

糜子（Panicum miliaceumL.）又称黍稷，是禾本科（Gramineae）黍属一年生草本禾谷类作物，耐严寒高温、喜光、适应力强、耐干旱短日性C4 作物。糜子的起源可以追溯到1 万年前[1]，是我国旱作农业的重要粮食作物。最新的考古发现，我国黄土高原地区是最早发现糜子的农耕遗址[2]。糜子在世界上栽培面积约为550 万～600 万hm2，主要生产于亚洲东、中部，非洲、印度、东欧（乌克兰和俄罗斯）、中东以及北美等地区[3]。我国共有7 大糜子产区（北方春糜子区、黄土高原春夏糜子区、青藏高原春糜子区、南方秋冬糜子区、东北春糜子区、华北夏糜子区和西北春夏糜子区）[4]，糜子资源非常丰富，到目前为止，共收录有10 200 份糜子种质资源，中国种质基因库存留8 849 份[5]，剩余种质资源主要收录在32个省份中[6-7]，其中，山西、陕西、内蒙古、甘肃、宁夏、黑龙江、吉林、辽宁、河北、山东收录较多，其他省份收录较少[8-9]。糜子的营养含量较为全面，淀粉含量约为70%，蛋白质含量约为12%，富含钙、磷、铜、镁，维生素B1、B2、B6、E 等矿物元素[10-11]。

抗性淀粉（Resistant starch，RS）又称抗酶解淀粉，是健康机体小肠中不被吸收的淀粉及其降解产物的总称[12]。现今人们注重绿色生活，抗性淀粉对人们的健康非常重要，所以，致力于抗性淀粉的研究，也就是提高人们的健康水平。RS 能有效抑制肠道有害细菌，促进有益细菌的生长，维护肠道健康并且控制体质量的增长[13-14]。RS2、RS3、RS4 具有良好的成膜质量，用于微胶囊的制备[15]。王琦[16]研究表明，莲子RS 能够降低人体的血糖水平，调节胰岛素的分泌。闫国森等[17]研究表明，RS 对直肠癌、慢性肾病具有一定的预防作用。由此可见，RS 具有十分重要的研究价值，作为一种重要功能性成分，测定分析作物中RS 含量并评估对种质资源开发、品种选育都有一定的参考价值。

糜子具有润肠通便、美容养颜、养胃补脾、明目安神、清热解毒等多种功效，适用于肥胖症、心血管疾病及糖尿病患者食用。近年来，由于其食用价值和保健功能，其种植面积有所增长，日益受到人们的关注[18]。抗性淀粉含量作为健康性标准的必备指标之一，其他作物关于RS 含量已有不少的报道，但关于糜子的研究较少。2020 年通过对黄土高原春夏糜子区（山西、陕西、宁夏）共60 份糜子种质资源RS 含量测定并评估，通过生物统计的方法对抗性淀粉含量进行分析，旨在为黄土高原春夏糜子区优质糜子种质资源的品种选育和后续抗性淀粉的研究提供一定的理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

本试验选取60 份糜子资源（陕西20 份、宁夏20 份、山西20 份），育成品种和地方品种由中国农业科学院作物科学研究所、山西省农业科学院高寒区作物研究所提供（表1）。

表1 供试糜子资源及其获取单位

续表1

1.2 试验方法

用组织破碎仪（型号：Tiss-Basic12）研磨试验样品，用Megazyme 淀粉抗性检测试剂盒K-RSTAR检测种质资源的抗性淀粉含量，用分光光度计510 nm 下测量各溶液吸光度值，测定抗性淀粉含量和非抗性淀粉含量，每个品种重复3 次，设置空白对照，取平均值。

1.3 数据分析

使用Microsoft Excel 软件整理数据，用SPSS25.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 60 份糜子抗性淀粉、总淀粉含量及分布特征

由表2 可知，测定的60 份糜子种质资源抗性淀粉平均含量为5.43%，其中最低含量是1.31%，来自于宁夏回族自治区；最高含量是9.99%，来源于宁夏回族自治区。结合表3 可知，60 份糜子资源间的抗性淀粉变异系数为40.70%，表明所测的60 份糜子种质资源的抗性淀粉含量差异较大。

由表2 可知，60 份糜子种质资源总淀粉含量为28.82%～67.57%，平均含量为47.92%。结合表3 可以看出，60 份糜子材料的总淀粉含量变异系数（20.45%）较小，说明60 份糜子资源的总淀粉含量相似。

对糜子抗性淀粉含量进行Shapiro-Wilks（SW）正态分布检验（图1），得到其P值为0.254，大于0.05，符合正态分布。根据不同糜子种质资源的抗性淀粉含量的分布特征分析，抗性淀粉含量的偏度为0.22，峰度为-0.562（表3），说明其分布呈正偏态，正态曲线右侧偏长，曲线较平坦，为平坦峰。抗性淀粉含量为4%～6%的种质资源较多。

对糜子总抗性淀粉含量进行Shapiro-Wilks（SW）正态分布检验（图2），得到其P值为0.466，大于0.05，符合正态分布。根据不同糜子种质资源的总淀粉含量的分布特征分析，总淀粉含量的偏度为-0.101，峰度为-0.678（表3），说明其分布呈负偏态，正态曲线左侧偏长，曲线较平坦，为平坦峰。总淀粉含量为40%～60%的种质资源较多。

表2 供试糜子资源的淀粉含量 %

表3 不同糜子种质抗性/非抗性淀粉含量的分布特征

2.2 抗性淀粉、非抗性淀粉、总淀粉含量间的相关性分析

由表4 可知，糜子种质资源的抗性淀粉在0.05水平下与总淀粉含量显著相关，相关系数为0.286；非抗性淀粉在0.01 水平下与总淀粉含量极显著相关，相关系数为0.974；而抗性淀粉与非抗性淀粉间相关性小。

表4 抗性淀粉、非抗性淀粉、总淀粉含量间的相关性分析

2.3 60 份糜子抗性淀粉、 非抗性淀粉及总淀粉含量的多重比较及分型

2.3.1 各省份RS 与总淀粉含量的方差分析 从表5 可以看出，RS 含量的方差显著性P＜0.05，说明在不同的省份间差异达到显著水平，而总淀粉含量在各省份间的差异未达到显著水平。

表5 抗性、总淀粉含量方差分析

2.3.2 多重比较 对不同省份糜子种质资源的抗性淀粉和总淀粉含量进行多重比较（图3），在3 个省份收集糜子资源的平均总淀粉含量无差别，山西和陕西的平均抗性淀粉含量差异不显著，说明山西和陕西的糜子资源的相似性较高。宁夏与山西、陕西差异显著，宁夏的平均抗性淀粉含量明显高于其他2 个省份，说明宁夏容易收集到抗性淀粉含量高的糜子资源。

2.3.3 各省糜子种质资源抗性淀粉含量分型 由表6 可知，糜子资源（陕西、宁夏和山西）的RS 含量变幅为1.31%～9.99%，其中，陕西变幅最小，宁夏变幅最大。陕西、宁夏和山西变异系数分别为38.22%、40.53%和35.18%，其中，宁夏变异系数最高。

表6 不同省份糜子资源RS 含量分布 %

根据RS 含量，划分为Ⅰ型（1%～4%）、Ⅱ型（4%～7%）和Ⅲ型（7%～10%）。陕西的20 份糜子中RSⅠ型有7 份，占比为35%；Ⅱ型有10 份，占比为50%；Ⅲ型有3 份，占比为15%。山西的20 份糜子中RSⅠ型有6 份，占比为30%；Ⅱ型有11 份，占比为55%；Ⅲ型有3 份，占比为15%。宁夏的20 份糜子中RSⅠ型有4 份，占比为20%；Ⅱ型有7 份，占比为35%；Ⅲ型有9 份，占比为45%。陕西和山西不同类型RS 资源数由高到低依次为Ⅱ、Ⅰ和Ⅲ型；宁夏不同类型RS 资源数由高到低依次为Ⅲ、Ⅱ和Ⅰ型。由此可见，宁夏主要以Ⅲ型糜子种质资源为主，说明宁夏RS 含量较高的糜子种质资源较其他两省丰富，陕西和山西RS 含量以Ⅱ型种质资源为主。

3 结论与讨论

糜子是药食同源作物，营养价值高，抗旱性强，适应性广，生育期短，利用前景好[19]。糜子资源有粳、糯之分，粳性糜子饭比糯性糜子饭更难消化，粳性糜子汤的糊化程度比糯性的要小，所以，粳性比糯性的糜子适口性要差一些[20]。糜子粳性和糯性与直链淀粉含量有关，粳性糜子的直链淀粉含量远大于糯性的[21]。有研究表明，RS 主要是直链淀粉回生重结晶的产物[22-23]，直链淀粉含量的提高有利于RS的形成[24]。因此，可以利用抗性淀粉的含量作为优良糜子品种的依据，筛选出口感好、直链淀粉含量少的糜子种植资源。曹小艳等[25]对72 个板栗品种栗仁中淀粉各组成成分含量进行测定分析，亦得到RS 含量与直链淀粉显著正相关的结论。张丽珍等[26]研究表明，糯性糜子的直链淀粉含量为8.21%，粳性的直链淀粉含量为34.72%，所以，粳性糜子中的抗性淀粉含量均高于糯性糜子。

以黄土高原春夏糜子区的60 份糜子种质资源进行抗性淀粉的测定，得到其抗性淀粉平均含量为5.43%，与张荟等[27]报道的27 份籼稻材料抗性淀粉平均含量（4.15%）相比高出23.57%。刘敬科等[22]研究表明，216 种谷子材料的抗性淀粉平均含量为2.43%。王琳等[28]测定国内外100 份春小麦材料得到的小麦籽粒抗性淀粉平均含量为2.11%。周闲容等[29]测定140 个小豆种质的抗性淀粉平均含量为14.25%。糜子与水稻、小麦同属禾本科作物，其抗性淀粉平均含量高于籼稻、小麦，因为糜子的直链淀粉含量高于水稻和小麦[26]。小豆是豆科作物，与糜子基因差异较大，其直链淀粉含量较高[30]，其RS 含量均值远高于糜子。

本研究表明，60 份糜子种质资源的总淀粉含量各个省份的差异性不显著，说明各个省份的糜子种质资源具有相似性；抗性淀粉含量宁夏的显著高于山西和陕西，说明宁夏糜子种质资源有较大的开发潜力。根据RS 的含量，陕西和山西不同类型RS资源数由高到低依次为Ⅱ、Ⅰ和Ⅲ型；宁夏不同类型RS 资源数由高到低依次为Ⅲ、Ⅱ和Ⅰ型，说明宁夏的糜子种质资源要比山西和陕西的丰富。