不同环境甜荞品种D-手性肌醇含量变化及营养品质间的相关性

刘睿敏，白静，李晓庆，左文博

(1 张家口市农产品质量安全监督检验中心,河北 张家口 075000；2 张家口市农业科学院,河北 张家口 075000；3 张北县农业农村局,河北 张北 076450)

荞麦为蓼科荞麦属一年生草本、短日照作物,分为甜荞麦(F.esculentumMoench)、苦荞麦(F.tataricumGaertn)、翅荞麦(F.emarginatumMtissner)和米荞麦(Fagopyrumspp.)4 个种[1],目前生产上种植的多为甜荞麦和苦荞麦[2]。荞麦营养价值丰富,富含蛋白质、脂肪、氨基酸、维生素、膳食纤维、矿物质以及黄酮、酚酸、D-手性肌醇等生物活性物质[3-6]。D-手性肌醇(D-chiro-inositol,DCI)是具有旋光性的肌醇异构体,能促进肝脏脂肪代谢,还具有胰岛素增敏、降血糖、改善多囊卵巢综合症患者的排卵情况以及抗氧化、抗衰老等功能[7-9]。相关研究[10-13]发现,农作物品种的营养品质和种植区域、气象因子、品质、产量、生育期等有关。但关于不同地点不同甜荞品种的DCI 含量变化以及其他营养品质的相关性研究较少。而研究荞麦的营养功能活性成分对荞麦遗传育种和相关产业的健康发展具有重要意义。本研究对全国5 个地点种植的13 个甜荞品种的营养品质进行分析,旨在为甜荞品种在不同环境下的品质变化及适应性评价提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

所用甜荞品种由贵州师范大学植物遗传育种研究所提供,具体品种名称见表1。分别在河北康保、贵州贵阳、宁夏固原、四川凉山、内蒙古赤峰种植。

表1 试验所用甜荞品种名称Table 1 Names of F.esculentum Moench varieties used in the experiment

1.2 方法

由张家口市农产品质量安全监督检验中心进行品质分析。采用凯氏定氮法[14]测定粗蛋白含量,采用索氏抽提法[14]测定粗脂肪含量,采用蒽酮比色法[15]测定粗淀粉含量,采用质量法[16]测定粗纤维含量,采用高碘酸钠氧化法[17]测定DCI 含量,采用比色法[18]测定总黄酮含量,采用干质量法[16]测定水分含量,均设置3 次重复。

1.3 数据整理及分析

利用Office 2016 和DPS 9.5 软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 5 个试验点13 个甜荞品种的DCI 含量分析

对5 个试验点的13 个甜荞品种的DCI 含量进行比较,结果见表2。13 个品种在相同地点的DCI平均含量为0.026～0.038 mg/g,其中河北康保和贵州贵阳试点的DCI 平均含量显著高于其他3 个试点。河北康保试点的13 个甜荞品种的DCI 含量变异范围为0.026～0.067 mg/g,平均含量为0.036 mg/g,其中北早生的DCI 含量显著高于其他品种。贵州贵阳试点13 个甜荞品种的DCI 含量变异范围为0.026～0.045 mg/g,平均含量0.038 mg/g,含量最高的品种为日本大粒。宁夏固原试点13 个甜荞品种的DCI 含量变异范围为0.019～0.031 mg/g,平均含量0.026 mg/g,含量最高的品种为定荞1 号。四川凉山试点13 个甜荞品种的DCI 含量变异范围为0.023～0.035 mg/g,平均含量0.028 mg/g,含量最高的品种为定荞1 号。内蒙赤峰试点13 个甜荞品种的DCI 含量变异范围为0.021～0.088 mg/g,平均含量0.029 mg/g,其中赤峰1 号DCI 含量显著高于其他品种。

表2 不同甜荞品种在不同栽培地点的DCI 含量Table 2 DCI content of different F.esculentum Moench varieties in different cultivation sites mg·g-1

5 个地点相同品种甜荞的DCI 平均含量变异范围为0.025～0.042 mg/g,其中赤峰1 号和北早生的DCI 平均含量较高。赤峰1 号变异范围为0.026～0.088 mg/g,平均0.042 mg/g,在内蒙古赤峰含量最高,排名第1；北早生变异范围为0.026～0.067 mg/g,平均0.039 mg/g,在河北康保含量最高,排名第2；其余品种的排名依次为平荞5 号、定荞1 号、定96-1、晋荞3 号、信农1 号、日本大粒、定甜2 号、宁荞1号、威宁白花、榆荞4 号、丰甜1 号。

2.2 品种与地点的互作AMMI 模型分析

品种和地点互作效应是确定农作物推广应用区域的重要依据。从AMMI 模型结果(表3)可以看出,PCA1 和PCA2 分别解释了品种和地点互作SS的77.10% 和15.27%,共92.37%,而残差仅为7.63%,说明AMMI 模型比较准确的分析了品种和地点的互作信息。

表3 AMMI 模型分析结果Table 3 Analysis results of AMMI model

AMMI 模型图(图1)水平方向表示品种和试点的DCI 含量情况,垂直方向表示品种和试点交互作用的差异,试点图标远比品种图标分散,说明试点的变异远大于品种的变异。河北康保稳定性最好,而内蒙古赤峰稳定性最差,北早生稳定性最好,而赤峰1 号稳定性最差。贵州贵阳种植的甜荞DCI 含量最高,宁夏固原最低；赤峰1 号DCI 含量最高,丰甜1号DCI 含量最低,这与表2 结果一致。

图1 AMMI 1 双标图Fig.1 AMMI 1 Bi-plot

AMMI 模型图(图2)明确显示了品种与地点的适应性。其中品种定甜2 号、信农1 号、北早生在河北康保适应性较好,而赤峰1 号在内蒙古赤峰适应性较好,榆荞4 号、丰甜1 号、威宁白花、定荞1 号在宁夏固原适应性较好,其余品种在四川凉山和贵州贵阳适应性较好,这与表2 的结果一致。

图2 AMMI 2 双标图Fig.2 AMMI 2 Bi-plot

2.3 甜荞营养品质间的相关性分析

从表4 可知,不同甜荞品种的粗蛋白含量和粗脂肪含量呈显著正相关,而粗蛋白、粗脂肪含量和水分含量呈显著负相关,粗淀粉含量和水分含量呈极显著负相关,其他各营养品质间的相关性不显著。根据表5,不同地点种植的甜荞品种粗淀粉含量和粗脂肪含量呈极显著正相关,粗淀粉、粗脂肪含量和总黄酮含量呈显著或极显著正相关,其他营养品质间相关性不显著。

表4 不同甜荞品种营养品质间的相关性Table 4 Correlation of nutritional quality of F.esculentum Moench among different varieties

表5 不同试验地点甜荞营养品质间的相关性Table 5 Correlation of nutritional quality of F.esculentum Moench among different locations

不同地点和不同品种甜荞营养品质间相关性的差异,进一步说明了不同地点和品种是甜荞营养品质产生差异的原因。

3 结论

本研究选用13 个甜荞品种在全国5 个地点进行试验,结果发现,不同地点、不同品种甜荞籽粒中的DCI 含量均存在一定差异,其中河北康保稳定性最好,而内蒙古赤峰稳定性最差,北早生稳定性最好,而赤峰1 号稳定性最差。贵州贵阳种植的甜荞DCI 含量最高,宁夏固原最低；赤峰1 号DCI 含量最高,丰甜1 号DCI 含量最低。不同品种在不同地点的适应性不同,其中定甜2 号、信农1 号、北早生在河北康保适应性较好,而赤峰1 号在内蒙古赤峰适应性较好,榆荞4 号、丰甜1 号、威宁白花、定荞1 号在宁夏固原适应性较好,其余品种在四川凉山和贵州贵阳适应性较好。不同甜荞品种间只有粗蛋白和粗脂肪、水分和粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉具有相关性；不同地点甜荞品种间只有粗淀粉和粗脂肪、粗淀粉、粗脂肪和总黄酮具有相关性。

易鹏等[10]研究发现,农作物品种的种植区域是由气象因子与品质、产量、生育期等关系来确定的。时政等[11]研究表明,荞麦蛋白质和黄酮含量的差异可能是因海拔、温度、光照等因素差异造成的。因此荞麦DCI 含量也同样可能由各地的海拔、温度、光照等因素差异而影响,同时由于实际栽培过程中人为因素等原因可能使获得的试验数据和气象因子没有明显的相关性,从而不能达到预期结果[19]。李月等[12]发现,品种间营养品质指标的含量与生态因子存在相关性。张以忠等[13]也发现荞麦中营养品质含量与水分含量呈极显著相关性,这与我们的研究结果一致。