西藏高海拔边境县青稞地方品种微量元素的评价分析

黄海皎

（西藏自治区农牧科学院农业研究所 西藏 拉萨 850032）

20世纪以来，铁、锌等微量元素缺乏已成为全世界所面临的首要营养不良问题，全球大约有30%以上的人群已表现出Fe，Zn 等微量元素的缺乏症状，该问题在亚非拉等发展中国家尤其突出［1-3］。青稞是西藏种植面积最大，也是青藏高原历史悠久的区域民族特色作物［4］，是藏区农牧民的主要粮食作物。青稞富含多种矿物质、氨基酸等，藏族同胞之所以能在缺少瓜果蔬菜的高寒地区得以生存，与其常年食用青稞是分不开的［5］。

西藏自治区地处青藏高原，平均海拔在4000 m以上［6］，气候复杂多样，青稞种类资源十分丰富。种质资源作为作物遗传改良和相关研究的物质基础，如何有效利用将直接影响现代农业育种的可持续发展［7-8］。收集、鉴定这些基本资源，从中筛选出富含微量元素的青稞种质资源，对选育富含高矿物质的青稞品种具有重要意义。项目组从西藏15 个高海拔边境县收集地方品种249 份，并对籽粒的4种微量元素（Ca，Zn，Fe，Se）进行了检测分析，以期为育种工作者提供有效材料。

1 材料与方法

1.1 供试材料

249份供试材料中，编号为BJX001 至BJX245的219 份种质资源是从中国农业科学院种质资源库引进，编号BJX247至BJX278的30份材料是项目组于2018年7—10月在西藏高海拔边境县收集的，之后保存在西藏自治区农牧科学院农业研究所品质室资源库中。编号中BJX 代表边境县，数字为序号。具体来源见表1。

表1 249份地方品种来源

1.2 检测方法

试验于2019年在西藏自治区农牧科学院农业研究所进行。籽粒适时收获，人工脱粒并进行常规考种。取饱满籽粒，进行检测。每个品种称取100 g，粉碎，过80 目筛，用于测定微量元素（Fe，Zn，Se）的含量。Fe，Zn，Se 元素含量测定采用ICP-OES 直接测定［9］，Ca 含量测定按照国标GB/T6437-2002 的方法进行测定［10-11］。

1.3 统计分析

利用Excel 对试验数据进行整理，利用SPSS 23.0对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 249份地方品种籽粒中4种微量元素的含量

青稞籽粒中4 种微量元素的含量见表2。从表2中可以看出，籽粒中4种微量元素差异明显，所检测的4 种微量元素中Ca 的含量最高，其次是Fe，Zn，含量最低的是Se。4 种微量元素在不同地方品种间的差异也较大，其变异系数在18.05% 和146.68% 之间，其中Se 的变异系数最大，为146.68%，这说明虽然青稞籽粒中Se 元素含量最低，但是不同品种间的变化是最大的；其余3 种微量元素的变幅也在10%以上，说明不同品种间的微量元素含量存在着丰富的变异，其变异顺序从高到低依次为Se，Fe，Zn，Ca。与王健胜等、程晓彬等研究结果相同［12-13］，4 种微量元素的含量特征与不同微量元素极端单株间的差异表现基本相同，即极差值越大，微量元素的含量就越高，4 种微量元素极差值从大到小顺序依次为Ca，Fe，Zn，Se。

表2 Ca，Fe，Zn，Se4种微量元素在249份地方青稞中的含量

2.2 不同地区青稞籽粒中4种微量元素的含量

对不同地区青稞籽粒中检测4 种微量元素的含量，从检测结果看，15个县青稞籽粒中Ca，Zn，Fe和Se 等4 种微量元素的最高含量分别为1720.51，109.26，393.63 和11.43 mg/kg，其中定日县BJX046和BJX044 两个品种Ca，Se 的含量最高，定结县BJX152 的Zn 元素含量最高，康马县BJX082 的Fe元素含量最高（图1、图2）。

图1 各县青稞籽粒中微量元素含量

图2 各县青稞籽粒中Se元素含量

试验结果看出，各县青稞籽粒中Ca，Zn，Fe 和Se 等4 种微量元素的平均含量为1080.87，50.75，127.45 和1.02 mg/kg，变异系数为7.60%，15.92%，9.79% 和65.69%。相对于Ca、Fe 两种元素，Zn，Se的变异系数明显要高，均达到了15% 以上，这也暗示了Zn、Se 两种元素可能具有更高的遗传多样性和更大的遗传变异（表3）。

表3 青稞籽粒中4种微量元素的整体含量状况

2.3 各县青稞籽粒中4种微量元素的分析比较

为了更直观地了解青稞籽粒中4 种微量元素含量状况，笔者对表现突出的青稞种质资源进行了排序，见表4。从Ca 元素含量状况看，排名前10 的材料来自定日、定结、普兰，康马、亚东和吉隆，其中普兰的材料最多，占33.33%，且这些材料的Ca元素含量均超过了1400 mg/kg。Zn 元素含量最高的是定结县BJX152，其次是定日县、吉隆县，分别有3份材料的Zn 元素含量较高。从Fe 元素含量方面看，材料最多的是定日县，有3 份材料，其次是吉隆和康马县，分别有2 份材料。Se 元素含量最高的是定日县的BJX044。从整体看，吉隆县的BJX004 材料Ca，Zn，Fe 3 种微量元素含量均排名前10，定日县的BJX046和BJX044两份材料的4种微量元素含量也很高，是很好的高微量元素育种材料。

表4 排名前10的4种微量元素的种质资源信息

2.4 籽粒中4种微量元素的含量的相关性分析

青稞供试材料4 种微量元素的相关性分析见表5。由表5可见，青稞籽粒中Ca，Zn，Fe，Se等4种微量元素含量呈显著正相关，Ca 元素与Zn，Fe，Se元素间呈极显著正相关，Zn 与Fe，Fe 与Se 之间也呈显著或极显著正相关性，这表明4 种微量元素之间良好的协调性，各微量元素有望同步提高。

表5 4种微量元素的含量的相关性分析

3 结果与讨论

微量元素含量虽少但对维持人体健康起着非常重要的作用，如铁、铜、锌、锰等是体内许多酶的辅助因子，硒是甲状腺激素合成和代谢过程中的必需元素［14-17］。人体内的微量元素主要靠植物性食物供给［18］，近些年，人们越来越重视微量元素缺乏的问题，食物中的微量元素和有效利用也越来越引起有关部门和地区的重视。青稞是西藏人民的主要粮食作物，其微量元素含量的测定分析及改良对藏族同胞的健康有着非常重要的作用［19-20］。本研究对西藏15 个边境县249 份青稞种质资源进行了Ca，Zn，Fe 和Se 4 种微量元素的测定分析，研究发现，青稞籽粒中4 种微量元素含量存在着丰富的遗传变异。青稞籽粒中Ca，Zn，Fe和Se的分布范围在697.85～1720.51 mg/kg，21.88～109.25 mg/kg，67.48～393.63 mg/kg 和0.03～11.43 mg/kg，平均含量分别是1080.87，50.75，127.45 和1.02 mg/kg，该结果与唐亚伟［4］、谭大明等［19］、张唐伟等［20］研究成果存在一定的差异性，除Se 元素外，Ca，Zn，Fe 3 种元素含量的变幅范围和平均值均高于前人的研究成果。这可能与供试材料的来源地之间生态环境差异较大有关。生态环境的巨大差异导致了青稞种质资源具有丰富的遗传变异，而这种变异将为青稞高微量元素品种的选育提供重要的材料。

本研究发现，15 个边境县不同青稞种质资源间微量元素的含量差异较大，且明显高于除西藏以外地区的大麦微量元素含量，这可能与土壤环境及长期自然选择相关。为了充分了解西藏地区青稞籽粒资源的微量元素详细信息，筛选出表现优异的资源，为青稞育种专家选育品种提供资源材料。本研究还对表现突出的供试材料进行了排名，从结果看，微量元素排名前10 的资源材料绝大部分来自定日、定结、吉隆、普兰和康马5 县，这可能与不同地区土壤矿质元素含量的分布不同有关。

微量元素相关性分析将为青稞种质微量元素遗传改良提供有效信息［12］。笔者发现，研究大多集中在Zn，Fe，Cu，Mn等元素，对Ca，Zn，Fe，Se的研究相对较少，本研究发现，Ca，Zn，Fe，Se 间呈显著的正相关，这与唐亚伟［4］、石荣丽等［21］的研究结果一致，Ca 与Zn，Fe 间呈正相关；青稞籽粒中Ca，Zn，Fe 3 种微量元素与Se 呈正相关的结论，笔者尚未见到报道。微量元素间的这种正相关性说明同时提高4 种微量元素的可行性，这种关系对提高和改良青稞籽粒中微量元素的含量极为有利。