90 份黍子种质资源蛋白质含量评估

2021-05-24 01:52陈慢慢石甜甜岳照程王海岗王瑞云乔治军
山西农业科学 2021年5期
关键词:种质黑龙江宁夏

陈慢慢,石甜甜,岳照程,王海岗,陈 凌,王瑞云,,乔治军

(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)

农作物种质资源是开展品种选育的物质基础,稀有特效种质可以加速育种进程[1]。黍子(Panicum miliaceumL.)又叫黍稷、糜子,为禾本科一年生草本植物,是世界上最古老的栽培作物之一,有10 300多年的种植历史[2-3]。黍子生长期短,抗旱耐瘠,是干旱半干旱地区的优势作物[4-5],其籽粒去皮后称黄米,可用来做黄糕和酿酒。黍子是我国的主要制米作物[6-7],主要分布在北方土地不肥沃、土壤层薄、干旱少雨地区,如陕西、宁夏、黑龙江、山西、内蒙古、甘肃等省及自治区[8]。黍子种质资源丰富,在中国农业科学院国家基因库保存有9 885 份[1,9-10]。全世界黍子种植面积约为550 万~600 万hm2,其中俄罗斯、乌克兰和中国种植面积最大[11]。黍子中富含钙、铁、钾、镁、磷、锌、膳食纤维、多酚类、蛋白质和大量人体必需氨基酸,其颖果中的蛋白质含量高于小麦、水稻和玉米等作物,为10.4%~17.4%[12]。黍子不仅营养丰富,而且具有医疗和保健功能,全株均可入药[13],经常食用可降低人体内胆固醇含量和心脑血管疾病的发病率,抑制癌细胞增殖、延缓和预防衰老[14-15]。在美国,黍子是经济作物和健康食品[16],所以,烘烤和膨化的早餐麦粉中有30%由黄米粉代替;在日本,蛋白过敏人群偏爱黄米和大米混制成的食物[17];在非洲,黍子是大宗粮食作物,一日三餐均食用[18];而在我国北方,黍子加工多采用传统方法,以保持其特有风味[19],亦可酿制具保健功能的黄酒[20-21]。此外,黍子面粉无麸质,是乳糜病患者的理想食品。以往对黍子的研究多集中在生理栽培和遗传多样性方面。王瑞云等[6]研究了不同生态区黍子种质间叶片及光合特性的多样性。董俊丽等[22]分析了黍子骨干种质的遗传多样性和遗传结构。

本试验以90 份黍子资源为研究对象,测定其蛋白质含量,以期为黍子优异种质筛选和亲本选配提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

本试验选取国内外黍子种质资源90 份,其中,印度10 份;中国80 份,包括宁夏、青海、河北、甘肃、山西、黑龙江、内蒙古、陕西各10 份。材料来源明细见表1。

表1 供试90 份黍子品种及来源

续表1

1.2 方法

参照土壤提取物、植物提取物中的总氮含量,利用Smart-Chem140 全自动间断化学分析仪测定总氮含量,计算蛋白质含量。

1.3 数据分析

用MicrosoftExcel2009 整理并统计数据,用SPSS 25.0 软件对指标数据进行正态性检验和方差分析。

2 结果与分析

2.1 黍子种质蛋白质含量及分布规律

由表2 可知,90 份黍子种质资源蛋白质含量在6.87%(宁夏的牛旦糜子)~12.01%(黑龙江的黄糜子),平均含量为9.43%,变异系数为11.88%。对黍子蛋白质含量进行D 检验,P值大于0.05,符合正态分布(图1)。由表3 可知,各地区黍子蛋白质含量变幅分别为6.87%~10.20%(宁夏)、7.70%~10.96%(青海)、7.01%~10.09%(河北)、8.07%~11.55%(甘肃)、7.28%~10.99%(山西)、8.25%~10.24%(内蒙古)、8.15%~12.01%(黑龙江)、8.73%~11.06%(陕西)和7.82%~11.73%(印度)。就材料变异系数而言,黑龙江最大(12.24%),内蒙古最小(6.20%)。蛋白质平均含量从高到低排序为印度(10.43%)>黑龙江(10.10%)>山西(9.64%)>陕西(9.58%)>内蒙古(9.37%)>甘肃(9.35%)>青海(9.19%)>河北(8.80%)>宁夏(8.41%)。

表2 90 份黍子蛋白质含量和氮含量比较 %

2.2 黍子种质资源蛋白质含量差异分析

由表3 可知,蛋白质含量较高的黍子种质中,印度、黑龙江、山西的变异系数较大,说明同一国家或地区黍子蛋白质含量差异较大;而陕西的变异系数较小,说明品种间蛋白质含量差异较小。蛋白质平均含量较小的地区中,宁夏的变异系数最大,说明组内蛋白质含量差异较大。对不同国家或地区黍子种质资源蛋白质含量进行差异性分析(图2),印度资源蛋白质平均含量最高,可达10.43%,高出黑龙江3.16%、陕西8.15%、山西7.57%,有差异但均未达到显著水平,而显著高出宁夏19.37%、青海11.89%、河北15.63%、甘肃10.35%、内蒙古10.16%。

表3 不同国家或地区黍子种质资源蛋白质含量特征值

3 结论与讨论

作物籽粒中蛋白质含量是评价其品质的重要指标,黍子种质资源中主要含有结构蛋白- 清蛋白,可以参与代谢活动,也含有储藏蛋白- 醇溶蛋白和谷蛋白[23]。因此,对黍子蛋白质含量进行评估,对选育优质黍子种质具有重要意义。

近年来,有关黍子蛋白质含量方面的研究较多。王纶等[24]鉴定我国14 个省的6 515 份种质,发现蛋白质含量为12.18%~14.03%(平均13.12%);YANG 等[25]评估40 个黍子品种,其中,18 个糯性,22 个粳性,发现蛋白质平均含量分别为13.72%、11.13%;DAS 等[26]检测到黍子蛋白质含量为11.0%~14.0%;JNAWALI 等[27]检测到黍子蛋白质含量为12%~14%。本研究检测90 份黍子资源的蛋白质含量,发现平均含量为9.43%,变幅为6.87%~12.01%,与以往研究结果相符。就黍子蛋白质含量而言,本研究发现印度资源含量较高,为10.43%;而王纶等[24]研究发现,甘肃省黍子资源蛋白质含量较高,这与本研究选取的材料均为国外选育的高蛋白品种有关。本研究发现,河北省黍子材料蛋白质含量较低(8.80%),这与王纶等[24]研究结果类似。

本研究结果表明,蛋白质平均含量以印度最高,宁夏最低,相差2.02 百分点;黑龙江变异系数最大(12.24%),内蒙古变异系数最小(6.20%),相差6.04百分点;印度种质蛋白质变幅最宽(7.82%~11.73%),内蒙古种质蛋白质含量变幅最窄(8.25%~10.24%)。各地区内供试种质之间蛋白质含量仍有较大差异,表明黍子种质丰富的遗传多样性,为根据育种目标选择多样化的种质提供了可能。

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