山西普通菜豆種質(zhì)資源籽粒品質(zhì)分析和評(píng)價(jià)

郝曉鵬，田 翔，王 燕，郜 欣，暢建武

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，雜糧種質(zhì)資源發(fā)掘與遺傳改良山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031）

山西普通菜豆種質(zhì)資源籽粒品質(zhì)分析和評(píng)價(jià)

郝曉鵬，田 翔，王 燕，郜 欣，暢建武

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，雜糧種質(zhì)資源發(fā)掘與遺傳改良山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031）

利用山西種質(zhì)庫內(nèi)保存的能夠代表山西省普通菜豆資源總體的149份資源，對(duì)其籽粒進(jìn)行品質(zhì)分析和評(píng)價(jià)。通過對(duì)149份資源籽粒品質(zhì)測(cè)定，結(jié)果表明，山西省普通菜豆資源粗蛋白含量平均值高于全國(guó)平均水平，而粗淀粉和粗脂肪含量平均值低于全國(guó)平均水平；篩選到高蛋白含量資源13份、高淀粉含量資源2份、高脂肪含量資源1份和高纖維含量資源6份；聚類分析結(jié)果將149份資源劃分為7組，基本明確了山西省普通菜豆的籽粒品質(zhì)類型特征。

普通菜豆；籽粒品質(zhì)；核心種質(zhì)；聚類分析

普通菜豆（Phaseolus vulgaris L.）又稱四季豆、蕓豆、飯豆，為豆科（Fabaceae）菜豆屬（Phaseolus L.）植物，其世界種植面積至少在1 200萬hm2，消費(fèi)群體在10億人左右，是人類非常重要的食用豆作物[1]。其起源于美洲大陸，15—16世紀(jì)傳入我國(guó)。由于其較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，在我國(guó)各地均有種植和栽培[2]。我國(guó)普通菜豆種質(zhì)資源豐富，主要分布于黃土高原、東北地區(qū)和云貴高原地區(qū)，我國(guó)是普通菜豆次生起源和多樣性中心[3]。

由于普通菜豆的籽粒富含蛋白質(zhì)和能量，而且根部根瘤菌的固氮能力強(qiáng)，是重要的養(yǎng)地作物，栽培管理也比較簡(jiǎn)單，因此受到世界各國(guó)消費(fèi)者和農(nóng)民的青睞。我國(guó)是普通菜豆重要的生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，其中普通菜豆當(dāng)中的紅蕓豆，出口量較大，在農(nóng)產(chǎn)品出口中占有重要地位[4]。

山西省普通菜豆資源豐富，為我國(guó)普通菜豆資源的主要來源地之一。大多數(shù)研究?jī)H是對(duì)其進(jìn)行了田間農(nóng)藝性狀鑒定[5-7]，且大多以果莢品質(zhì)為研究對(duì)象[8-10]，有關(guān)籽粒品質(zhì)和分子評(píng)價(jià)等研究則較少，不利于普通菜豆資源的研究和創(chuàng)新利用。

本研究針對(duì)山西省種質(zhì)庫內(nèi)保存的149份普通菜豆資源的粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪以及粗纖維的品質(zhì)進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，以期了解山西省的資源本底，為普通菜豆研究和利用提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

通過對(duì)山西省種質(zhì)資源庫內(nèi)保存的已經(jīng)編目入庫的663份普通菜豆資源的14個(gè)不同農(nóng)藝性狀的綜合分析[11-13]，最終篩選出149份基本能夠代表山西省普通菜豆資源的核心種質(zhì)，對(duì)其籽粒進(jìn)行品質(zhì)分析。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2014年5—10月在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院榆次東陽農(nóng)業(yè)試驗(yàn)基地進(jìn)行。選擇地力均勻區(qū)域進(jìn)行種植，2 m×5 m，每份資源種植2行，每小區(qū)種植4行，行距0.45 m，株距0.3 m，每穴3粒進(jìn)行播種，常規(guī)田間管理。種子成熟后收獲籽粒，并進(jìn)行人工種子清選，于2015年4—8月在山西省農(nóng)科院農(nóng)作物品種資源研究所品質(zhì)分析室進(jìn)行籽粒品質(zhì)測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

粗蛋白含量測(cè)定參考文獻(xiàn)[14]進(jìn)行（測(cè)定儀器為FOSS Kjeltec 8400凱氏定氮儀，氮換算成粗蛋白系數(shù)為5.7）；粗淀粉含量測(cè)定采用旋光法，1%鹽酸水解，5 mL的5%磷鉬酸沉淀（測(cè)定儀器為AP-300旋光儀，比旋度為182.0）；粗脂肪和粗纖維含量測(cè)定分別采用索氏提取法和酸堿水解恒重法（測(cè)定儀器分別為FOSS Soxtec 2055索氏提取儀和FOSS Fibertec 2010纖維素測(cè)定儀）[15-18]。

粗淀粉、粗纖維和粗脂肪測(cè)定結(jié)果均為干基含量，測(cè)定均以糜子品種晉黍7號(hào)作為內(nèi)控樣，采用2組平行，相對(duì)相差參照相應(yīng)的國(guó)家和農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)均值、極值、極差、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)的統(tǒng)計(jì)；采用SPSS 19.0進(jìn)行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 初級(jí)核心種質(zhì)籽粒品質(zhì)分析

山西省普通菜豆初級(jí)核心種質(zhì)籽粒粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪和粗纖維含量分析情況列于表1。

表1 149份普通菜豆初級(jí)核心種質(zhì)籽粒品質(zhì)情況統(tǒng)計(jì) %

由表1可知，山西省普通菜豆粗蛋白平均值為23.89%，高于全國(guó)平均值22.54%[18]。其中，按照全國(guó)粗蛋白優(yōu)異資源標(biāo)準(zhǔn)（≥27.2%）來看，具有高粗蛋白含量的優(yōu)異資源共計(jì)13份，最高值為29.38%；山西省普通菜豆資源粗淀粉含量平均值低于全國(guó)水平，具有高淀粉含量資源較少，僅有2份，分別為F0001952和F0001956；山西省普通菜豆粗脂肪含量低于全國(guó)平均水平，僅發(fā)現(xiàn)1份資源粗脂肪含量較高（1.97%）；山西省普通菜豆粗纖維含量平均值為5.13%，優(yōu)異資源按照資源總量的4%計(jì)算，共得到6份資源。

2.2 初級(jí)核心種質(zhì)聚類分析

2.2.1 聚類分析 通過標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用歐氏距離平方與離差平方和法聚類，并對(duì)149份資源利用4個(gè)品質(zhì)性狀進(jìn)行聚類分析，其分析結(jié)果如圖1所示。

根據(jù)聚類各組的資源類型特點(diǎn)，選定在閾值為4.5時(shí)，將149份資源劃分為7類資源類型（圖1）。

2.2.2 山西省普通菜豆品質(zhì)類型特征分析 7類資源類型資源數(shù)量、粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、粗纖維含量平均值和各分組特點(diǎn)列于表2。

表2 山西省普通菜豆初級(jí)核心種質(zhì)品質(zhì)聚類分析和各聚類分組品質(zhì)特征

由表2可知，品質(zhì)類型Ⅰ粗蛋白為高值，其余指標(biāo)都低于山西平均值；類型Ⅱ?yàn)闃O低粗淀粉、粗脂肪和極高粗纖維資源類型，其平均值分別為41.45%，0.58%和5.95%；類型Ⅲ4個(gè)品質(zhì)指標(biāo)均高，其中，粗蛋白和粗脂肪為極高；類型Ⅳ則具有高粗淀粉、高粗脂肪和高粗纖維的特點(diǎn)；類型Ⅴ為低粗蛋白和粗脂肪，高粗淀粉和高粗纖維類型；類型Ⅵ則為低粗蛋白和粗纖維，高粗淀粉和粗脂肪類型；類型Ⅶ表現(xiàn)為極低粗蛋白和粗纖維，極高粗淀粉類型。

3 結(jié)論

本研究針對(duì)149份山西省普通菜豆資源進(jìn)行了粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪和粗纖維含量的測(cè)定分析和評(píng)價(jià)。通過各項(xiàng)品質(zhì)測(cè)定確定山西省普通菜豆資源粗蛋白含量平均值高于全國(guó)平均水平，而粗淀粉和粗脂肪含量平均值則低于全國(guó)平均水平。聚類分析結(jié)果將149份資源劃分為7種資源類型，基本明確了山西省普通菜豆的主要品質(zhì)類型特征。同時(shí)，本研究還篩選出了13份高蛋白、2份高淀粉、1份高脂肪和6份高纖維的普通菜豆資源。

山西省為普通菜豆種質(zhì)資源豐富的地區(qū)之一，許多普通菜豆資源僅進(jìn)行了田間農(nóng)藝性狀的鑒定，而缺少品質(zhì)評(píng)價(jià)，限制了其進(jìn)一步的研究利用。本研究開展了對(duì)山西省普通菜豆資源的品質(zhì)分析和評(píng)價(jià)，可為后續(xù)山西省普通菜豆育種和資源創(chuàng)新利用提供參考。

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Grain Quality Analysis and Evaluation of Common Bean Germplasm Resources in Shanxi Province

HAOXiaopeng，TIANXiang，WANGYan，GAOXin，CHANGJianwu
（KeyLaboratoryofCrop Gene Resources and GermplasmEnhancement on Loess Plateau，MinistryofAgriculture，Shanxi KeyLaboratoryofGenetic Resources and Genetic Improvement ofMinor Crops，Institute ofCrop GermplasmResources，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

In this paper,the grain quality of the 149 common beans stored in the Shanxi Gene Bank,which could represent the totals of common bean of Shanxi province,were used to analyze and evaluate.By the grain quality determination of 149 common beans, the results showed that the average percentage ofthe crude protein was higher in Shanxi than in nationwide,while the crude starch and fat were lower.13 common beans containing higher crude protain,2 containing higher crude starch,1 and 6 containing higher crude fat and fiber respectively were comfirmed.Through the cluster analysis,the result showed that 149 common beans were devided into seven groups,which basicallyidentified the typical features ofgrain qualityofcommon beans in Shanxi province.

common bean;grain quality;core collections;cluster analysis

S643.1

A

1002-2481（2016）06-0808-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.06.22

2016-02-03

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-09）；山西省青年科技研究基金項(xiàng)目（2013021024-5）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育種基礎(chǔ)項(xiàng)目（Yyzjc1519）

郝曉鵬（1982-），男，山西太原人，助理研究員，主要從事食用豆種質(zhì)資源研究工作。暢建武為通信作者。