自交可育甜荞、金苦荞、米苦荞不同品系总黄酮、粗蛋白及其蛋白组分含量研究

冉盼　杨丽娟　 崔娅松　蔡齐宗　 夏宇飞　陈庆富

摘要：為探究荞麦新品种的营养保健价值，该文对自交可育甜荞、金苦荞、米苦荞共56个不同品系荞麦种子的粗蛋白、总黄酮、蛋白组分含量及其果实性状的变异进行了研究。结果表明：（1）甜荞、金苦荞、米苦荞种子中粗蛋白含量平均值分别为13.19%、15.44%、11.75%，总黄酮含量平均值分别为0.14%、2.50%、2.09%，清蛋白含量的平均值分别为5.22%、6.13%、4.56%，球蛋白含量的平均值分别为1.29%、1.15%、0.91%，醇溶蛋白含量的平均值分别为0.42%、0.58%、0.55%，谷蛋白含量的平均值分别为2.66%、3.36%、2.80%，三种荞麦的蛋白组分均符合清蛋白>谷蛋白>球蛋白>醇溶蛋白。（2）果实性状中，甜荞果实千粒重、果实面积、果实直径的变异系数最大，米苦荞果实周长、果实长宽比、果实长、果实宽和50 mL容重的变异系数最大。（3）相关分析表明甜荞种子粗蛋白含量与果实长宽比、果实长，金苦荞种子粗蛋白含量与果实周长、果实长，米苦荞种子粗蛋白含量与果实宽、总黄酮含量与果实面积、果实宽、果实直径、50 mL容重的相关性均达到了显著或极显著水平。（4）该研究筛选出甜荞（1808166贵甜2号优系）、金苦荞（多苦74、多苦78）、米苦荞（1906136黑米荞麦、432）等高蛋白含量或高黄酮含量的荞麦品系。该研究结果对荞麦优良品种的选育和荞麦新产品的开发具有一定指导意义。

关键词： 自交可育甜荞， 金苦荞， 米苦荞， 粗蛋白， 总黄酮， 果实性状

中图分类号：Q946

文献标识码：A

文章编号：10003142（2022）05087412

Analysis of total flavonoids， crude protein and its

components in different lines of selffertile common

buckwheat， golden tartary buckwheat

and rice tartary buckwheat

Abstract：In order to explore the nutritional and health value of buckwheat varieties， the variation of crude protein， total flavonoids， protein components and fruit characters of 56 different lines of buckwheat seeds were studied. The results were as follows： （1） Common buckwheat， rice tartary buckwheat and golden tartary buckwheat seeds had crude protein content average of 13.19%， 15.44% and 11.75%， respectively， total flavonoids average of 0.14%， 2.50%， and 2.09%， the average of albumin content of 5.22%， 6.13% and 4.56%， respectively， the average of globulin content of 1.29%， 1.15%， and 0.91%， respectively， the average of gliadin content of 0.42%， 0.58%， and 0.55%， respectively， and the average of glutenin content of 2.66%， 3.36%， and 2.80%， respectively. The protein component content orders of all types of buckwheat were in accordance with albumin > glutenin > globulin > gliadin. （2） Among the fruit traits， the variation coefficient of1 000fruit weight， fruit area and diameter of common buckwheat were the largest， and the variation coefficient of fruit perimeter， fruit lengthwidth ratio， fruit length， fruit width and 50 mL volumetric weight of rice tartary buckwheat fruit were the largest. （3） Correlation analysis showed that there are significant or extremely significant correlations between crude protein content and lengthwidth ratio and fruit length in common buckwheat， between crude protein content and fruit perimeter and fruit length in golden buckwheat， between crude protein content and fruit width， between total flavonoids content and fruit area， fruit width， fruit diameter and 50 mL volumetric weight in rice tartary buckwheat fruits. （4） Through the study， the buckwheat lines with high protein content or high flavonoid content， such as common buckwheat Guitian 1808166， golden tartary buckwheat （Duoku74， Duoku78），black rice buckwheat （1906136 and 432） were found. The results in this study have some guiding significance for the quality breeding of buckwheat and the development of new buckwheat products.0C587D43-4708-4A27-8875-DD0D965A5D18

Key words： selffertile common buckwheat， golden tartary buckwheat， rice tartary buckwheat， crude protein， total flavonoids， fruit characters

荞麦是蓼科（Polygonaceae）荞麦属（Fagopyrum）草本植物，为一年生或多年生，有约23个物种，其中甜荞（Fagopyrum esculentum）和苦荞（F. tataricum）是两个主要的粮用栽培种（李安仁，1998）。荞麦不仅含有人体需要五大基本营养要素，还含有丰富的芦丁、槲皮素等黄酮类化合物（尹礼国等，2002）。因此，荞麦制品具有很好的营养与保健功能。

蛋白质是荞麦的主要营养活性成分（杜双奎等，2004），荞麦种子蛋白质的平均含量要高于水稻、玉米等主要粮食作物（杨玉霞，2008）。研究表明，荞麦蛋白质必需氨基酸配比平衡（舒守贵等，2005;阮景军和陈惠，2008）。荞麦蛋白质还具有降低血液胆固醇（Kayashita et al.， 1997）、抗衰老（张政等，1999）、抗癌（Kayashita et al.， 1999;Liu et al.， 2001）、抑制胆结石（Tomotake et al.， 2002）、抑制脂肪蓄积（Kayashita et al.， 1995）、降血压（尹礼国等，2002）和抗白血病（王宏伟等，2002）等作用。因此，荞麦是一种极具开发价值的蛋白质资源。荞麦蛋白质按其溶解特性可分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白，其中谷蛋白是体现荞麦面团面筋性质的主要蛋白质（陈庆富，2012），在面筋类食品上具有一定的开发价值。此外，荞麦中还含有其他谷物不具备的黄酮类化合物，黄酮是荞麦发挥保健功能的主要成分（赵飞和王转花，2008），长期食用有降低高血压、预防心血管疾病、抗氧化和抗癌等作用（蒲升惠等，2019）。

甜荞由于自交不亲和，天然结实率低，导致产量低而不稳。苦荞一般都是厚壳且难以脱壳，脱壳工艺是先浸泡、蒸熟、干燥后再脱壳，这会导致品质受损（陈庆富，2018）。对此，我们通过自交不亲和甜荞和野生型自交可育甜荞之间杂交、厚壳苦荞与薄壳苦荞之间杂交、金荞麦与苦荞之间的种间远缘杂交，培育出来了一批自交可育甜荞、米苦荞（又称薄壳苦荞）、金苦荞（又称多苦荞）等新品种（系）（Chen，1999;陈庆富等，2015;Chen et al.， 2018），这些品种不同于常规的自交不亲和甜荞和厚壳苦荞，被称为新类型荞麦。郭超（2016）和候亚芳（2018）对自交可育甜荞杂交后代主要农艺性状进行了遗传分析。崔娅松等（2019）对米苦荞果壳率与其相关性状进行了分析。杨丽娟等（2020）以6个多苦荞为材料，研究了播种季节和种植方式对多苦荞主要农艺性状的影响。前人对新类型荞麦的研究主要集中在农艺性状的变异及相关性研究方面，缺乏对新类型荞麦的品质分析及品质指标与果实性状关系的探讨。因此，开展新类型荞麦的品质及果实性状研究对于成果转化和推进荞麦产业的发展具有重要意义。

本研究以3个栽培荞麦种类56个不同品系的新类型荞麦为材料，进行品质性状和果实性状的变异研究，探讨品质指标与果实性状的相关性，筛选出高蛋白、黄酮的荞麦品系，为荞麦优质品种的选育和新类型荞麦品质评价提供依据。

1材料与方法

1.1 材料

本研究选取的56个供试材料均来自贵州师范大学荞麦产业技术研究中心（RCBIT），包括9份甜荞品系，9份金苦荞品系，38份米苦荞品系，详见表1。

1.2 方法

1.2.1 材料处理各品系选择饱满、大小基本一致的荞麦果实烘干，取10～15 g用镊子小心剥去荞麦外壳，研磨成粉末备用。

1.2.2 种子总黄酮含量的测定荞麦种子總黄酮的提取与测定采用乙醇浸提法和三氯化铝比色法（王涛和段淑敏，2012;王璐瑗等，2019）。

1.2.2.1 种子总黄酮的提取称取荞麦粉末0.05 g于2 mL 离心管，加入1.5 mL 80%乙醇于70 ℃水浴锅中浸提5 h（每30 min震荡混匀一次），然后超声提取10 min，在8 000 r·min1下离心10 min，取上清液并用80%乙醇定容至5 mL作为待测液。

1.2.2.2 总黄酮含量的测定绘制标准曲线，以芦丁作为标准对照品。取8个2 mL离心管，分别加入浓度为0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35 mg·mL1的芦丁标准品溶液0.10 mL，各管分别加入1.0 mL 1% AlCl3溶液，涡旋混匀，用酶标仪在420 nm波长下测吸光度。以浓度值C为横坐标，吸光度值A为纵坐标，绘制芦丁标准曲线。

另取0.10 mL待测样品溶液于2 mL离心管中，加入1.0 mL 1% AlCl3溶液，涡旋混匀，用酶标仪在420 nm波长下测吸光度值，带入标准曲线计算出种子中总黄酮的含量。

1.2.3 种子蛋白组分测定

1.2.3.1 种子蛋白组分的提取荞麦种子蛋白组分的提取采用顺序提取法（张启迪等，2017）。称取荞麦粉末0.500 g置于5 mL离心管中，先用0.01 mol·L1 TrisHCl溶液（pH7.5）提取清蛋白，然后用0.01 mol·L1 TrisHCl（pH7.5）、0.5 mol·L1 NaCl 溶液提取球蛋白，再用60%正丙醇溶液提取醇溶蛋白，最后用0.5% 酒石酸钠、0.24% 硫酸铜、1.68%氢氧化钾、50%正丙醇混合溶液提取谷蛋白。

1.2.3.2 蛋白组分含量的测定荞麦蛋白组分的测定采用考马斯亮蓝比色法（李玉花，2011）。先绘制荞麦蛋白各组分标准曲线，取7个5 mL离心管，分别加入1.0 mg·mL1标准蛋白质溶液：0、0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10，分别用各组分提取液补充到0.10 mL，各管分别加入3.0 mL 考马斯亮蓝溶液，涡旋混匀，放置2 min后用酶标仪在595 nm波长下测吸光度。以浓度值C为横坐标，吸光度值A为纵坐标，绘制各组分标准曲线。0C587D43-4708-4A27-8875-DD0D965A5D18

另取0.01 mL待测样品溶液于5 mL离心管，加入相应的提取液0.09 mL进行稀释（使其质量浓度在标准曲线范围内），加入3.0 mL考马斯亮蓝溶液，混匀放置2 min，用酶标仪在595 nm波长下测定吸光度值，带入标准曲线计算出各组分的含量。

1.2.4 种子粗蛋白测定粗蛋白的测定参照《食品安全国家标准食品中的蛋白质的测定》GB5009.52016中的自动凯氏定氮法进行检测，使用的仪器为全自动凯式定氮仪（型号ATN300），利用指示剂，标准液进行滴定，计算出种子中粗蛋白含量。

1.2.5 果实性状的考察随机选取各品系荞麦果实200粒，采用万深SCA型种子数粒及千粒重仪（杭州万深检测科技有限公司）测定千粒重、果实长、果实宽和果实直径等性状。将各品系荞麦果实装满50 mL容器中，称重，取3次重复平均值为50 mL容重。

1.2.6 数据处理和分析使用软件EXCEL和SPSS 22.0对数据进行处理和分析。

2结果与分析

2.1 甜荞不同品系粗蛋白、总黄酮、蛋白组分含量的变异

结果如表2所示，测试的甜荞品系中，粗蛋白含量的变异范围为12.48%～14.05%，总黄酮的变异范围为0.07%～0.21%，清蛋白的变异范围为3.93%～6.64%，球蛋白的变异范围为0.94%～1.72%，醇溶蛋白的变异范围为0.28%～0.52%，谷蛋白的变异范围为1.13%～4.24%。粗蛋白含量最高的是T1，为14.05%;总黄酮含量最高的是T3，为0.21%;清蛋白含量最高的是T4，为6.64%;球蛋白含量最高的是T6，为1.72%;醇溶蛋白含量最高的是T3，为0.52%;谷蛋白含量最高的是T6，为4.24%。

2.2 金苦荞不同品系粗蛋白、总黄酮、蛋白组分含量的变异

结果如表3所示，测试的金苦荞品系中，粗蛋白含量的变异范围为13.44%～18.20%，黄酮含量的变异范围为2.32%～2.81%，清蛋白的变异范围为4.42%～7.30%，球蛋白的变异范围为0.90%～1.40%，醇溶蛋白的变异范围为0.27%～0.79%，谷蛋白的变异范围为2.19%～4.33%。粗蛋白含量最高的是D2，为18.20%;总黄酮含量最高的是D1，为2.81%;清蛋白含量最高的是D3，为7.30%;球蛋白含量最高的是D5，为1.40%;醇溶蛋白含量最高的是0.79%;谷蛋白含量最高的是D4，为4.33%。

2.3 米苦荞不同品系粗蛋白、总黄酮、蛋白组分含量的变异

结果如表4所示，测试的米苦荞品系中，粗蛋白含量的变异范围为9.48%～14.19% ，总黄酮的变异范围为1.63%～2.56%，清蛋白的变异范围为2.68%～7.01%，球蛋白的变异范围为0.42%～1.29%，醇溶蛋白的变异范围为0.17%～0.75%，谷蛋白的变异范围为1.74%～3.99%。粗蛋白含量最高的是M6，为14.19%;总黄酮含量最高的是M38，为2.56%;清蛋白含量最高的是M6，为7.01%;球蛋白含量最高的是M26，为1.29%;醇溶蛋白含量最高的是M29，为0.75%;谷蛋白含量最高的是M12，为3.99%。

2.4 不同类型荞麦蛋白、黄酮、蛋白组分的差异

结果如表5所示，通过对供试甜荞、金苦荞和米苦荞的粗蛋白、黄酮以及蛋白组分的均值进行比较，结果发现：金苦荞的粗蛋白、黄酮含量显著高于甜荞和米苦荞，金苦荞的谷蛋白含量也是最高，并且显著高于甜荞，与米苦荞差异不显著;粗蛋白含量最低的是米苦荞，且米苦荞的粗蛋白和球蛋白显著低于甜荞和金苦荞; 总黄酮和谷蛋白

含量最低的是甜蕎，且甜荞的总黄酮和谷蛋白显著低于金苦荞和米苦荞。

2.5 不同类型荞麦果实性状的变异

通过对荞麦果实性状进行考察（表6），发现不同类型荞麦的果实性状存在不同程度的变异。供试甜荞中，果实千粒重变异范围为28.21～47.23 g，均值为33.50 g;果实面积变异范围为18.64～27.08 mm2，均值为20.60 mm2;果实周长变异范围为17.12～20.90 mm，均值为18.02 mm;果实长宽比变异范围为1.36～1.59，均值为1.43;果实长变异范围为6.06～7.61 mm，均值为6.47 mm;果实宽变异范围为4.26～5.22 mm，均值为4.56 mm;果实直径变异范围为4.85～5.84 mm，均值为5.08 mm;50 mL容重变异范围为22.06～25.74 g，均值为23.81 g。

金苦荞中，果实千粒重变异范围为29.33～42.75 g，均值为34.81 g;果实面积变异范围为16.03～20.91 mm2，均值为17.71 mm2;果实周长变异范围为16.19～18.91 mm，均值为16.99 mm;果实长宽比变异范围为1.27～1.50，均值为1.39;果实长变异范围为5.44～6.78 mm，均值为5.89 mm;果实宽变异范围为3.96～4.56 mm，均值为4.29 mm;果实直径变异范围为4.50～5.14 mm，均值为4.72 mm;50 mL容重变异范围为22.37～24.59 g，均值为23.49 g。

米苦荞中，果实千粒重变异范围为11.70～20.16 g，均值为13.89 g;果实面积变异范围为7.45～11.88 mm2，均值为8.65 mm2;果实周长变异范围为10.59～13.76 mm，均值为11.55 mm;果实长宽比变异范围为1.25～1.75，均值为1.44;果实长变异范围为3.71～5.25 mm，均值为4.13 mm;果实宽变异范围为2.58～3.62 mm，均值为2.90 mm;果实直径变异范围为3.07～3.86 mm，均值为3.29 mm;50 mL容重变异范围为22.00～28.66 g，均值为25.92 g。0C587D43-4708-4A27-8875-DD0D965A5D18

2.6 不同类型荞麦品质性状与果实性状的相关性分析

结果如表7所示，由不同类型荞麦各性状Pearson相关性系数可知。甜荞种子粗蛋白含量与果实长宽比呈极显著正相关，与果实长呈显著正相关;黄酮含量与球蛋白含量、谷蛋白含量呈显著负相关，与果实各特征性状均无显著相关性; 清蛋

白含量与果实长宽比呈极显著负相关，球蛋白含量与谷蛋白含量显著性正相关，醇溶蛋白含量与谷蛋白含量呈极显著正相关;果实性状中，除果实长宽比、果实50 mL容重与其他性状无显著性相关关系外，其余各性状之间均呈显著或极显著正相关。

金苦荞种子粗蛋白含量与醇溶蛋白含量、果实周长、果实长呈显著性负相关;总黄酮含量与各性状无显著相关性;清蛋白含量与果实千粒重、果实面积、果实周长呈极显著负相关，与果实长、果实宽、果实直径呈显著负相关;球蛋白含量与醇溶蛋白含量呈极显著正相关;果实性状中，果实千粒重与果实面积、果实周长、果实长、果实宽、果实直径呈显著或极显著正相关;果实面积与果实周长、果实长、果实宽、果实直径呈显著或极显著正相关;果实周长与果实宽、果实直径呈显著或极显著正相关;果实长宽比与果实长呈显著正相关;果实长和果实宽均与果实直径呈极显著正相关。

米苦荞种子总蛋白含量与黄酮含量呈显著性正相关，与清蛋白、球蛋白呈极显著正相关，与果实宽呈极显著负相关;总黄酮含量与果实千粒重、果实面积、果实直径呈显著负相关，与果实宽呈极显著负相关，与果实50 mL容重呈显著正相关;清蛋白含量与球蛋白含量呈极显著正相关;醇溶蛋白含量与谷蛋白含量呈显著正相关;果实性状中，果实千粒重与果实长宽比、果实面积和果实周长与果实长宽比、果实长宽比与果实直径和50 mL容重均无显著相关性。

3讨论与结论

3.1 荞麦种子品质

本研究对自交可育甜荞、米苦荞、金苦荞的粗蛋白和总黄酮含量进行比较，发现不同品种（系）间存在显著差异，其中金苦荞的粗蛋白、谷蛋白和黄酮含量均为最高，米苦荞的黄酮和谷蛋白含量均高于甜荞。由于金苦荞本身就具有适应性强、抗逆性强、再生能力强等优良性状，可以实现一次播种多次收获（陈庆富，2018），所以今后的荞麦育种工作中应该将金苦荞列为一个重要的育种对象。荞麦难脱壳一直是困扰荞麦产业化的最大问题之一，而米苦荞有壳薄，易脱壳的特点，因此，高蛋白、

高黄酮、易脱壳的米苦荞品系也具有较高的育种价值。甜荞的粗蛋白含量较高，但黄酮含量普遍较低，因此甜荞的育种工作主要在提高其粗蛋白含量，作为一个荞麦蛋白质来源。谷蛋白是面团面筋蛋白的主要成分，本研究发现甜荞、金苦荞、米苦荞的谷蛋白含量分别为 2.66%、3.36%、2.80%，其含量对荞麦面粉面团有一定的意义。

目前，关于荞麦蛋白质和黄酮含量的研究主要集中在甜荞和常规苦荞上，关于新类型荞麦的相关研究相对较少。刘三才等（2007）对76份苦

荞资源进行研究发现，苦荞种子总黄酮含量平均值为2.46%，蛋白质含量平均值为14.30%;饶庆琳等（2016）报道了100份薄壳苦荞黄酮含量的均值为2.078%;时政等（2011）研究了荞麦在不同生态区的表现，表明了7种甜荞蛋白含量变异范围为13.79%～20.96%，黄酮含量变异范围为0.04%～0.25%;本研究结果与前人基本一致，与王世霞等（2015）的结果有一定的差异，造成差异的原因可能是研究材料、栽培环境的不同，作物的品质的除了受基因控制外，栽培地点的不同也会造成品质的变化（时政等，2011）。本研究发现新类型荞麦中金苦荞的粗蛋白、总黄酮含量都要显著高于米苦荞和甜荞，结果预示着金苦荞在优质荞麦品种的选育上具有优势，在荞麦产业化研究中的作用越来越重要，新类型苦荞也将是荞麦遗传育种的一个新方向。本研究筛选出来的高蛋白、高黄酮含量的荞麦品系可应用在育种中和生产上，以提高荞麦新品种和新产品的营养保健价值。

3.2 荞麦果实性状与种子品质的关系

关于荞麦果实性状与种子品质的相关性研究报道较少，吕丹等（2020）对苦荞籽粒黄酮含量与籽粒性状的相关性分析发现，苦荞籽粒黄酮含量与籽粒面积、籽粒周长均呈显著正相关。本研究结果与其存在一定差异，推测很大程度上是因为试验材料类型不同所致。本研究发现，甜荞的粗蛋白含量与果实长宽比、果实长呈极显著或显著性正相关;金苦荞的粗蛋白含量与果实长呈显著性负相关;米苦荞的粗蛋白含量与果实宽呈极显著负相关，总黄酮含量与果实面积、果实宽、果实直径、50 mL容重的相关性显著或极显著。因此，在今后的育种工作中可以通过相关性状选择提高育种效益，以便培育出高蛋白、高黄酮含量的新类型荞麦品种。

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（责任编辑李莉）

收稿日期：2020-10-10

基金項目：贵州省科技计划项目（黔科合成果 [2019]4334号）;国家自然科学基金（31860408）;国家燕麦荞麦现代农业产业技术体系专项资金（CARS07A5）;贵州省高层次创新型人才培养对象十百千计划（2014GZ97588）; 贵州省特色杂粮体系项目（黔科合支撑 [2017]2505）;贵州省农业科技支撑计划项目（黔科合支撑 [2018]2320）

第一作者： 冉盼（1996-），硕士研究生，研究方向为荞麦属植物遗传育种，（Email）ranpanr@163.com。

通信作者：陈庆富，教授，硕士研究生和博士研究生导师，研究方向为作物遗传育种，（Email）cqf1966@163.com。0C587D43-4708-4A27-8875-DD0D965A5D18