塔里木盆地西北緣核桃堅果生化成分多樣性分析

王寶慶 徐業(yè)勇 王明 張永坡 巴圖 巴哈提牙兒 裴東

摘 要： 該研究收集新疆塔里木盆地西北緣44份核桃資源，其中樹齡超過50 a的實生資源41份、主栽良種3個，并對其主要生化成分蛋白質(zhì)、糖、脂肪、氨基酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、棕櫚酸、硬脂酸進行了多樣性分析。結(jié)果表明：44份資源的生化成分變異幅度大，存在著豐富的多樣性。各指標變異幅度由4.93%～30.93%，香農(nóng)-維納指數(shù) （H′） 變幅為1.38～2.02。17種氨基酸變異幅度由10.07%～35.71%，香農(nóng)-維納指數(shù) （H′） 變幅為1.85～2.20。主要生化成分主成分分析顯示蛋白質(zhì)、糖、脂肪三個主要成分的累計貢獻率達81.67%。聚類分析表明，群組間生化成分存在顯著差異，群組的聚類與地理分布有明顯相關(guān)性，流域相同的資源的生化成分構(gòu)成比例具有相似性。與主栽品種相比，實生資源在糖、蛋白質(zhì)、脂肪等方面具有更高的變異幅度，因而具有一定的開發(fā)潛力。

關(guān)鍵詞： 新疆， 核桃， 實生種質(zhì)資源， 生化成分多樣性

中圖分類號： Q945

文獻標識碼： A

文章編號： 1000-3142（2018）02-0145-08

Diversity analysis on biochemical components of walnut germplasms in northwest Tarim Basin

WANG Baoqing1，2， XU Yeyong2， WANG Ming2， ZHANG Yongpo3， BA Tu2， BA Hatiyaer2， PEI Dong1*

（ 1. Research Institute of Forestry， Chinese Academy of Forestry/Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding， Beijing 100091， China； 2. Xinjiang Academy of Forestry， Urumqi 830002， China； 3. China National Forest Seed Corporation， Beijing 110000， China ）

Abstract： Forty-four walnut resources were collected from the northwestern margin of the Tarim Basin in Xinjiang， of which forty-one are 50 years old and three main varieties. The main biochemical components of protein， sugar， fat， amino acids， oleic acid， linoleic acid， linolenic acid， palmic acid， octadecoic acid were analyzed. The results showed that the biochemical composition of 44 resources varied greatly， and there were abundant diversities. The variation of sugar and other nine indexes ranged from 4.93% to 30.93%， Shannon-Wiener index （H′） was 1.38-2.02. The variation range of seventeen amino acids ranged from 10.07% to 35.71%， Shannon-Wiener index （H′） was 1.85-2.20. The principal component analysis on main biochemical components showed that the accumulative contribution rate of three main components of protein， sugar and fat was 81.67%. Cluster analysis showed that there were significant differences in the biochemical components among the groups， and the clustering of the groups was closely related to the geographical distribution， and the proportion of biochemical components in the same resources in the basin was similar. Compared with the main varieties， the real resources have higher variability in sugar， protein， fat and other aspects， and have certain potential for development.

Key words： Xinjiang， walnut（Juglans regia）， origin germplasms， biochemical diversity

核桃（Juglans regia）野生類型主要分布在巴爾干半島，南里海地區(qū)，喀爾巴阡山脈的土耳其、伊朗、伊拉克、阿富汗，俄羅斯南部地區(qū)和中國的新疆、西藏地區(qū)（段盛烺等，1984；馬和平等，2011； Wang et al， 2015； Aradhyal et al， 2006）。新疆核桃種質(zhì)資源單獨作為一個地理生態(tài)型（奚聲珂，1987；吳燕民等，2000）主要分布在塔里木盆地環(huán)狀綠洲區(qū)的西南邊緣和北緣地區(qū)（嚴兆福，1994），處于古絲綢之路的交通要道區(qū)域。其開發(fā)與利用使我國的核桃良種選育取得豐碩成果，國內(nèi)80%的良種與其相關(guān)（韓華柏和何方，2004），這奠定其在我國選種育種方面重要的地位。核桃堅果仁主要生化成分是品質(zhì)優(yōu)劣的物質(zhì)基礎，許多生化成分具有遺傳穩(wěn)定性，探究實生核桃資源的生化成分多樣性，可為發(fā)掘利用優(yōu)異核桃種質(zhì)資源奠定基礎。

國內(nèi)已有研究者對良種和少量實生資源進行堅果品質(zhì)分析和評價，多集中在核桃仁的成分分析和營養(yǎng)評價（田貝貝等，2009；于沛沛等，2015；毛小英和華欲飛，2011；張建華等，2008；王滑等，2015），不同品種、產(chǎn)地的堅果綜合評價和差異性分析（張美勇等，2008；蘇彥蘋等，2016；潘學軍等，2013；朱振寶等，2015；馮春艷等，2009；虎海防等，2013），運用ALFP，SSR和ISSR等分子標記手段對新疆核桃種質(zhì)資源遺傳多樣性研究（何健等，2013；曾斌等，2012；李超等，2011；金強等，2009）。該文在對阿克蘇綠洲的托什干河、庫瑪力克河、阿克蘇河流域和喀什綠洲的葉爾羌河流域的核桃資源開展廣泛野外調(diào)查取樣的基礎上，對44份資源的主要生化成分進行了測定，旨在對生化成分進行抽樣比對，探究其生化成分多樣性的豐富程度，生化成分的構(gòu)成比例與地理區(qū)域的相關(guān)性，分析其潛在的開發(fā)利用價值，為新疆核桃種質(zhì)資源創(chuàng)新利用做基礎性工作。

1 材料與方法

1.1 材料

在環(huán)塔里木盆地西緣喀什和北緣阿克蘇綠洲區(qū)域（77°24′—80°14′ E， 37°52′—41°16′ N）3 a的走訪和調(diào)查，確定了農(nóng)家實生類型的集中分布居群，根據(jù)核桃野外調(diào)查測定項目和方法（嚴兆福，1994），根據(jù)資源的樹齡，樹體特征，堅果表型特征，豐產(chǎn)性、特異性和采樣時堅果是否完全成熟，最終確定農(nóng)家實生類型樹齡在50 a以上的41個單株，其中托什干河流域17個，包含烏什縣火箭鄉(xiāng)的火3、火5、火6、火7、火8、火9、火11；阿克蘇市依桿旗鄉(xiāng)的依1、依2、依3、依4、依5、依6、依7、依8、依9、依10。庫瑪力克河流域9個，包括溫宿縣吐木秀克鎮(zhèn)的吐1、吐2、厚1、核1、生1；薩瓦甫齊牧場的薩4、薩5、薩7、薩8。阿克蘇河流域3個，包括庫木巴什鎮(zhèn)庫3、庫4、庫8。葉爾羌河流域12個，包括葉城縣的葉1、葉2、葉3、葉4、葉5、葉6、7、葉8、葉9、葉10、葉11、葉12。庫瑪力克河流域的3個主栽品種，新新2號、溫185號和新溫179號。每份隨機收集堅果100粒，生化成分取30粒堅果果仁混合樣，平行重復測定2次。

1.2 方法

蛋白質(zhì)采用凱氏定氮法測定，檢測儀器為8400型，將樣品分成兩份，采用平行樣檢測，檢測流程依照 GB 5009.5-2010，氮換算為蛋白質(zhì)的系數(shù)選擇為6.25。還原糖采用酸水解法， 樣品分成兩份，經(jīng)去除蛋白質(zhì)后，其中的蔗糖經(jīng)鹽酸水解轉(zhuǎn)化為還原糖，按還原糖進行測定，用平行樣進行檢測，檢測流程依照GB/T 5009.8-2008，蔗糖含量小于10 g/100 g，結(jié)果保留2位有效數(shù)字。脂肪采用索氏抽提法測定，將樣品用粉碎機粉碎過40目篩，分成兩份，用平行樣進行檢測，檢測流程依照GB/T 5009.6-2003。硬脂酸、油酸等采用氣相色譜法檢測，儀器型號GC2000型氣相色譜儀，檢測器FID，衰減10°，色譜柱FFAP，流量氮氣2.0 mL·min-1，氫氣35 mL·min-1，空氣350 mL·min-1，進樣量1.00 μL，用平行樣進行檢測，檢測流程依照GB/T 17377-2008，按照面積一化法計算。氨基酸采用氨基酸分析儀檢測，儀器型號S433D型，標準進樣量為30 μL，泵1壓強為400 kPa，泵2壓強為4 000 kPa，用平行樣進行檢測，檢測流程依照GB/T 5009.124-2003。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應用SPSS統(tǒng)計軟件計算數(shù)量性狀的平均值（x）、最小值（Min.）、最大值（Max.）、標準差（s）、極差（Range）和變異系數(shù)（CV），并進行主成分分析；采用離差平方和法進行聚類分析，遺傳距離為歐氏距離。在計算遺傳香農(nóng)-維納指數(shù)（Shannon-Wiener）（H′）（王新超等，2010）之前先對數(shù)量性狀進行質(zhì)量化處理，再對數(shù)量性狀進行10 級分類，即1級2 結(jié)果與分析

2.1 新疆核桃實生資源主要生化成分統(tǒng)計參數(shù)和變異系數(shù)

由表1和表2可知，新疆核桃實生資源的主要生化成分統(tǒng)計差異較大，變異幅度由大到小依次是糖>蛋白質(zhì)>脂肪。糖最小值為1.4，最大值為7.2，變異系數(shù)最大為30.93%。蛋白質(zhì)最小值為14.2，最大值為22.6，變異系數(shù)為12.21%。脂肪最小值為54.2，最大值為73.8，變異系數(shù)最小為4.93%。蛋白質(zhì)香農(nóng)-維納指數(shù) （H′） 最大為2.02，糖最小為1.38。脂肪酸的主要成分變異幅度由大到小為油酸>亞麻酸>硬脂酸>亞油酸>棕櫚酸。亞麻酸/亞油酸的變異系數(shù)為20.26%。

氨基酸變異幅度由大到小依次是甲硫氨酸>酪氨酸>絲氨酸>胱氨酸>谷氨酸>精氨酸>蘇氨酸>纈氨酸>亮氨酸>丙氨酸>天氡氨酸>異亮氨酸>甘氨酸>脯氨酸>賴氨酸>苯丙氨酸>組氨酸。變異幅度由10.07%～35.71%。精氨酸香農(nóng)-維納指數(shù) （H′） 最大為2.20，甲硫氨酸最小為1.85。

2.2 主要生化成分組成的主成分分析

對44份核桃堅果仁的9個主要生化成分組成進行主成分分析（表3）。表3結(jié)果表明，蛋白質(zhì)、糖、脂肪三個主成分的累計貢獻率達81.67%，這三個主成分是生化成分的主要構(gòu)成，包含了所有性狀的大部分信息，可以用來對材料進行綜合評價。其中：第一主成分貢獻率達到66.77%，貢獻最大的是蛋白質(zhì)含量，其次是糖含量，其中的脂肪、油酸和亞麻酸含量的影響為負值，反映的主要是油脂的信息；第二主成分貢獻率為9.35%，特征向量絕對值最大的是油酸含量，且其影響為負值；第三主成分中，棕櫚酸的影響最大；第四主成分中，硬脂酸的影響最大。

2.3 聚類分析

根據(jù)26個主要生化成分組成的數(shù)據(jù)，對44個核桃資源進行聚類（圖1），并根據(jù)聚類結(jié)果， 對各類群的生化成分組成進行比較分析（表4）。根據(jù)聚類結(jié)果，距離為5時，可將44份資源聚類成5個類群：第Ⅰ類群包括8個資源，全部為葉爾羌河流域的資源，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)含量較高；第Ⅱ類群包括15個資源，化學成分無明顯特點；第Ⅲ類群包括3個資源，脂肪含量最高，蛋白質(zhì)含量最低；第Ⅳ類群包括10個資源，亞油酸和亞麻酸含量最高；第Ⅴ類群包括8個資源，無明顯特征。距離為2時（圖1），聚為24組：Ⅰ-ⅰ聚為5組，Ⅰ-ⅱ聚為7組；Ⅱ-ⅰ聚為2組，Ⅱ-ⅱ聚為5組，Ⅱ-ⅲ聚為5組。44份資源中的18份來自相同流域的資源，2個1組，聚為9組，占聚類組的9/24，表明核桃資源堅果生化成分組成與地理流域存在明顯相關(guān)性。

3 討論

本研究結(jié)果表明新疆核桃實生資源生化成分多樣性較為豐富，除了糖、亞油酸、亞麻酸、甲硫氨酸、亮氨酸以外其它生化成分的香農(nóng)-維納指數(shù) （H′） 均大于1.90，這與曾斌等（2012）、何健等（2013）、李超等（2011）和金強等（2009）的研究認為新疆核桃遺傳多樣性豐富是一致的。聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦亞麻酸（ω-3）/亞油酸（ω-6）的推薦值為1∶（5～10），推薦亞麻酸（ω-3）含量高的膳食食物，樣品堅果仁亞麻酸/亞油酸的結(jié)果顯示變化幅度大，大多在1∶（5～10）范圍內(nèi)，個別比值達3∶10，多樣性可滿足篩選需要，有開發(fā)出功能性食品的潛力。

聚類分析結(jié)果第Ⅰ類群包括8個資源，全部為葉爾羌河流域的資源，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)含量較高。當遺傳距離為2時，44份資源中的18份來自相同流域的資源，2個1組，聚為9組，表明農(nóng)家實生類型核桃資源生堅果化成分組成與地理流域存在明顯相關(guān)性，地理環(huán)境在一定程度上影響核桃堅果成分含量。這與齊靜（2009）分析同一核桃品種在不同地域的營養(yǎng)成分含量存在顯著差異相符。本研究中主要生化成分構(gòu)成比例與地理分布有相關(guān)性，葉爾羌河流域的資源蛋白質(zhì)含量高于其它流域資源，與虎海防等（2014）分析新疆核桃營養(yǎng)成分產(chǎn)地指紋特征的結(jié)果相一致。原因可能是生態(tài)區(qū)域能夠影響核桃堅果仁的成分構(gòu)成比例，塔里木盆地周邊綠洲是由天山、昆侖山的高山冰川融水形成的，同一河流形成的綠洲，在水、土壤、氣候等生態(tài)環(huán)境較為一致。本研究從生化成分多樣性來看，新疆核桃實生資源有較高的研究價值，但只對環(huán)塔里木盆地的西緣和北緣44份資源進行檢測，檢測的指標和數(shù)量都有很大的局限性，并且核桃堅果果仁生化成分只是評價體系的一個部分，要全面進行種質(zhì)資源評價，還需要繼續(xù)進行系統(tǒng)的種質(zhì)資源的普查、收集工作。

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