利用隸屬函數(shù)法綜合評價8個大白菜品種性狀

徐義康，高 飛，施 柳,2，孫夏莉，王 方，許雙雙，臧運祥

（1.浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改良技術(shù)研究重點實驗室，浙江杭州311300；2.上海市崇明區(qū)中興鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，上海202150）

大白菜Brassica rapassp.pekinensis，又稱白菜、結(jié)球白菜，是十字花科Cruciferaceae蕓薹屬Brassica的主要葉用蔬菜，含有豐富的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、膳食纖維、維生素C（VC）、硫苷等營養(yǎng)成分，具有幫助消化、降低血脂、預(yù)防心血管疾病和防癌抗癌等功效［1-2］。中國大白菜播種面積近267萬hm2·a－1，產(chǎn)值600億元·a－1［3］。但大白菜不耐高溫，耐冷但不耐凍。浙江地區(qū)由于夏季高溫多雨、冬季低溫寒冷，嚴重制約了大白菜的產(chǎn)量品質(zhì)和引種推廣［4］。環(huán)境條件對大白菜生長發(fā)育有非常大的影響，尤其是對大白菜生物學(xué)性狀和營養(yǎng)品質(zhì)有影響［5-6］。區(qū)域間引種是優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源擴大栽培范圍和良種選育的前提，對引入?yún)^(qū)域大白菜的生物學(xué)性狀和營養(yǎng)品質(zhì)進行綜合評價是引種的重要依據(jù)。特定區(qū)域蔬菜品種綜合評價僅通過單一的營養(yǎng)指標通常很難完成，只有采用多個指標才能比較全面精確地反映不同品種營養(yǎng)品質(zhì)的差異。與聚類分析和主成分分析法相比，隸屬函數(shù)法可以較好地對不同生物學(xué)性狀和營養(yǎng)品質(zhì)進行綜合評價，方法簡便，可優(yōu)先選用［7］。近年來，國內(nèi)外在萵苣Lactuca sativa，番茄Lycopersicon esculentum，黃瓜Cucumis sativus等營養(yǎng)品質(zhì)的研究方面有不少報道［8-9］，但對于大白菜生物學(xué)性狀和營養(yǎng)品質(zhì)的綜合評價卻少見報道。本試驗以引入的8個大白菜品種為試驗材料，測定其主要生物學(xué)性狀、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、維生素C、纖維素和硫苷等含量，并利用隸屬函數(shù)法對其適應(yīng)性和營養(yǎng)品質(zhì)進行綜合評價，以期為大白菜優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源在浙江的選育和推廣奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試大白菜包括3個橘紅心品種： ‘橘紅心’ ‘Juhongxin’（山東省德民種業(yè)有限公司）、 ‘沂豐橘紅心’ ‘Yifeng Juhongxin’（山東省臨朐縣沂豐種子有限公司）和 ‘紅圣白2號’ ‘Hongshengbai 2’（青島市膠州大白菜研究所有限公司）；3個普通大白菜品種： ‘夏抗王’ ‘Xiakangwang’（青島市膠州大白菜研究所有限公司）、 ‘改良新夏陽’ ‘Gailiang Xinxiayang’（香港惟勤企業(yè)有限公司）和 ‘菊錦’ ‘Jujin’（日本東北種苗株式會社）；2個娃娃菜品種： ‘佳麗娃娃菜’ ‘Jiali Wawacai’（東部韓農(nóng)種苗科技有限公司）和 ‘春小黃娃娃菜’ ‘Chunxiaohuang Wawacai’（韓國東部韓農(nóng)種苗株式會社）。8月下旬在浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗基地進行播種育苗，待長出6片真葉后移栽至試驗田，株行距為40 cm×50 cm。栽培3個小區(qū)·品種-1，60株·小區(qū)-1。所有大白菜品種的水肥及病蟲害防治等綜合管理均采用統(tǒng)一標準。

1.2 試驗方法

大白菜長至6片真葉后進行露地移栽，約60株·品種-1·小區(qū)-1，蓮座期各小區(qū)選取10株長勢一致的大白菜測定葉片生長情況、開展度等，采收期統(tǒng)計各小區(qū)內(nèi)所有大白菜的包心程度、葉球緊實度以及凍害情況等。包心情況根據(jù)采收期大白菜包心株數(shù)與總株數(shù)之間的比值確定；凍害情況根據(jù)采收期大白菜受凍害株數(shù)與總株數(shù)之間的比值確定；大白菜的株高、葉片生長情況（葉長、葉寬、葉片開展度等）用直尺測量。采收期在每個品種試驗地隨機取樣，設(shè)重復(fù)3次·樣品-1。運至浙江省農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改良技術(shù)研究重點實驗室，采用四分法取葉片，剪碎混勻，精確稱取10 g，平分為3部分：①用于維生素C、可溶性蛋白質(zhì)測定；②經(jīng)60℃烘干，粉碎、過篩，貯于干燥器中，用于測定可溶性糖和纖維素；③用液氮速凍、凍干機凍干后，磨成細粉，儲于－80℃冰箱中，用于硫苷的測定。

1.3 測定項目及方法

維生素C質(zhì)量分數(shù)測定采用2,6-二氯酚靛酚鈉法，可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)測定采用G-250考馬斯亮藍法，可溶性糖質(zhì)量分數(shù)測定采用蒽酮試劑比色法［10］，纖維素質(zhì)量分數(shù)測定采用蒽酮硫酸比色法［11］。以上均測定的是鮮質(zhì)量的質(zhì)量分數(shù)。硫苷質(zhì)量摩爾濃度（干質(zhì)量）測定參照廖永翠等［12］的試驗方法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗結(jié)果為3次重復(fù)的平均值±標準差，數(shù)據(jù)的差異顯著性使用SPSS 17.0軟件統(tǒng)計分析。依據(jù)各性狀之間的關(guān)系，建立多層次綜合評判模型，并根據(jù)各栽培性狀的重要性請園藝專家確定各指標權(quán)重（圖1）。各聚類數(shù)分支數(shù)值代表響應(yīng)指標所占的權(quán)重。

若該指標與生物學(xué)性狀、 營養(yǎng)品質(zhì)呈正相關(guān)， 其計算公式為：U（Xi）=（Xi－Xmin）/（Xmax－Xmin），i=1，2，3，…，n，其中：Xi為指標測定值；Xmax和Xmin分別為該指標測定值的最大值和最小值；反之，其計算公式為：U（Xi）=1－（Xi－Xmin）/（Xmax－Xmin），i=1， 2， 3， …，n。 依據(jù)模糊數(shù)學(xué)多因素綜合決策原理，運用加權(quán)平均法和最大原則，對8個品種大白菜樣品的生物學(xué)性狀和營養(yǎng)品質(zhì)進行綜合評判，并按最終評判結(jié)果排序。綜合評價結(jié)果按模糊隸屬函數(shù)值UB最大原則進行排序，值越大，樣品綜合性狀越好，反之則越差。UA1=0.022×（UC1+UC2+UC3+UC4+UC5）+0.300×（UC6+UC7）；UA2=0.040×UC8+0.100×UC9+0.050×（UC10+UC11+UC12）；UB=0.710×UA1+0.290×UA2。

圖1 大白菜品種生物學(xué)性狀和營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價權(quán)重關(guān)系樹Figure 1 Weight diagram of biological traits and nutritional quality comprehensive evaluationof different Chinese cabbage cultivars

2 結(jié)果與分析

2.1 蓮座期大白菜生物學(xué)性狀比較

蓮座期是大白菜生長的關(guān)鍵時期，是決定其產(chǎn)量形成的重要階段。由表1可知：蓮座期8個大白菜品種間株高差異較大。株高最高的有 ‘橘紅心’和 ‘沂豐橘紅心’，株高為20～23 cm的有 ‘紅圣白2號’和 ‘夏抗王’，株高為14～18 cm的有 ‘改良新夏陽’ ‘菊錦’ ‘佳麗娃娃菜’和 ‘春小黃娃娃菜’，其中 ‘春小黃娃娃菜’最矮，僅為 ‘橘紅心’和 ‘沂豐橘紅心’的60.3%。葉長最長的為 ‘紅圣白2號’， ‘橘紅心’次之，其余品種葉長為20～24 cm，其中 ‘春小黃娃娃菜’葉最短，僅為 ‘紅圣白2號’的73.5%。 ‘夏抗王’葉寬大于21 cm，葉寬為18～21 cm的有 ‘橘紅心’ ‘沂豐橘紅心’ 和 ‘紅圣白2號’，葉寬為15～17 cm的有 ‘改良新夏陽’ ‘佳麗娃娃菜’和 ‘春小黃娃娃菜’， ‘菊錦’葉最窄，僅為 ‘夏抗王的’63.1%。葉片數(shù)最多的為 ‘沂豐橘紅心’， ‘紅圣白2號’次之，其余品種葉片數(shù)為13～17片，其中 ‘改良新夏陽’和 ‘菊錦’葉片數(shù)最少，僅為 ‘沂豐橘紅心’葉片數(shù)的61.3%。葉開展度最高的為 ‘橘紅心’，其次為 ‘沂豐橘紅心’ ‘改良新夏陽’和 ‘菊錦’，開展度為36～39 cm的有‘紅圣白2號’ ‘夏抗王’和 ‘佳麗娃娃菜’， ‘春小黃娃娃菜’開展度最低，為 ‘橘紅心’的77.4%。

表1 大白菜蓮座期生物學(xué)性狀比較Table 1 Comparison of biological traits of different Chinese cabbage cultivars at rosette stage

2.2 采收期大白菜生物學(xué)性狀比較

由表2可知：采收期8個大白菜品種生物學(xué)性狀差異較大。2個大白菜品種有凍害發(fā)生，凍害情況最嚴重的為 ‘紅圣白2號’，顯著高于其他7個品種；其次是 ‘橘紅心’，凍害狀況略輕，為 ‘紅圣白2號’的19.4%。6個大白菜品種表現(xiàn)包心，包心率在80%以上的有 ‘紅圣白2號’和 ‘夏抗王’；包心率為50%～79%的有 ‘沂豐橘紅心’ ‘改良新夏陽’和 ‘佳麗娃娃菜’； ‘橘紅心’包心率低于49%，僅為 ‘夏抗王’的39.1%。 ‘菊錦’和 ‘春小黃娃娃菜’不包心。多數(shù)大白菜品種包心后，表現(xiàn)較為緊實，除了‘紅圣白2號’。

表2 不同品種大白菜采收期生物學(xué)性狀比較Table 2 Comparison of biological traits of different Chinese cabbage cultivars at harvest stage

2.3 采收期大白菜硫苷質(zhì)量摩爾濃度比較

由表3可知：8個大白菜品種間硫苷質(zhì)量摩爾濃度存在較大差異，尤其是總硫苷質(zhì)量摩爾濃度。總硫苷質(zhì)量摩爾濃度最高的是 ‘菊錦’， ‘夏抗王’次之，總硫苷質(zhì)量摩爾濃度范圍5.0～7.0 μmol·g－1的有‘改良新夏陽’和 ‘春小黃娃娃菜’，2.0～4.0 μmol·g－1的有 ‘橘紅心’ ‘沂豐橘紅心’ ‘紅圣白2號’和 ‘佳麗娃娃菜’。與總硫苷質(zhì)量摩爾濃度表現(xiàn)類似的是，脂肪族硫苷質(zhì)量摩爾濃度較高的2個品種也是 ‘菊錦’和 ‘夏抗王’，可見大白菜總硫苷與脂肪族硫苷質(zhì)量摩爾濃度呈正相關(guān)關(guān)系。脂肪族硫苷質(zhì)量摩爾濃度為1.0～3.0 μmol·g－1的有 ‘春小黃娃娃菜’ ‘沂豐橘紅心’ ‘改良新夏陽’和 ‘佳麗娃娃菜’，低于1.0 μmol·g－1的有 ‘橘紅心’和 ‘紅圣白2號’，僅為 ‘菊錦’脂肪族硫苷質(zhì)量摩爾濃度的8.4%和7.6%。8個品種中吲哚族硫苷質(zhì)量摩爾濃度大于1.3 μmol·g－1品種有 ‘菊錦’ ‘春小黃娃娃菜’和 ‘改良新夏陽’，其中 ‘菊錦’質(zhì)量摩爾濃度最高；質(zhì)量摩爾濃度為0.9～1.2 μmol·g－1有的 ‘夏抗王’‘沂豐橘紅心’ ‘紅圣白2號’；質(zhì)量摩爾濃度為0.6～0.8 μmol·g－1的有 ‘橘紅心’ ‘佳麗娃娃菜’，其中質(zhì)量摩爾濃度最低的是 ‘橘紅心’，僅為 ‘菊錦’的34.9%。8個大白菜品種芳香族硫苷質(zhì)量摩爾濃度均低于脂肪族硫苷、吲哚族硫苷。 ‘春小黃娃娃菜’和 ‘菊錦’芳香族硫苷質(zhì)量摩爾濃度顯著高于其他6個品種； 芳香族硫苷質(zhì)量摩爾濃度為 0.5～0.6 μmol·g－1的有 ‘夏抗王’ ‘改良新夏陽’； 0.2～0.4 μmol·g－1的有 ‘橘紅心’ ‘沂豐橘紅心’ ‘紅圣白2號’和 ‘佳麗娃娃菜’，其中質(zhì)量摩爾濃度最低的是 ‘紅圣白2號’，僅為 ‘春小黃娃娃菜’的33.6%。

表3 大白菜品種硫苷質(zhì)量摩爾濃度比較Table 3 Comparison of glucosinolate content of different Chinese cabbage cultivars

2.4 采收期大白菜品種營養(yǎng)成分質(zhì)量分數(shù)比較

由表4可知：8個大白菜品種間各營養(yǎng)成分質(zhì)量分數(shù)也存在較大差異。可溶性糖質(zhì)量分數(shù)大于190 mg·g－1的品種有 ‘夏抗王’ ‘春小黃娃娃菜’和 ‘菊錦’，質(zhì)量分數(shù)最高的是 ‘菊錦’；170～180 mg·g－1的品種有 ‘橘紅心’ ‘紅圣白2號’和 ‘改良新夏陽’； ‘沂豐橘紅心’和 ‘佳麗娃娃菜’可溶性糖質(zhì)量分數(shù)相近，為140～160 mg·g－1。 ‘橘紅心’可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)最高， ‘菊錦’次之， ‘沂豐橘紅心’可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)最低，為 ‘橘紅心’的50.6%，其余品種可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為1.5～1.7 mg·g－1。 維生素 C質(zhì)量分數(shù)為 180～210 mg·kg－1的有 ‘紅圣白 2號’ ‘改良新夏陽’ 和 ‘菊錦’，其中‘紅圣白2號’最高； ‘夏抗王’維生素C質(zhì)量分數(shù)最低，為 ‘紅圣白2號’的38.2%；其余品種維生素C質(zhì)量分數(shù)為90～130 mg·kg－1。大白菜不同品種間纖維素質(zhì)量分數(shù)差異較小，纖維素質(zhì)量分數(shù)為140～160 mg·g－1的有 ‘橘紅心’ ‘夏抗王’和 ‘春小黃娃娃菜’，質(zhì)量分數(shù)最低的是 ‘改良新夏陽’，其余品種纖維素質(zhì)量分數(shù)為 110～130 mg·g－1。

表4 不同大白菜品種營養(yǎng)成分質(zhì)量分數(shù)比較Table 4 Comparison of nutrient content of different Chinese cabbage cultivars

2.5 大白菜生物學(xué)性狀和營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價比較分析

為了全面反映不同大白菜品種的生物學(xué)形狀和營養(yǎng)品質(zhì)差異，采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對大白菜的各生物學(xué)性狀指標和營養(yǎng)指標進行綜合評價。大白菜綜合性狀評價以生物學(xué)性狀（株高、葉長、葉寬、葉片數(shù)量、開展度、包心情況、凍害情況）和營養(yǎng)品質(zhì)（總硫苷、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、維生素C、纖維素）為基礎(chǔ)，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)基本原理，運用加權(quán)平均法，得到模糊隸屬函數(shù)值。由表5可知， ‘夏抗王’的隸屬函數(shù)值最高， ‘改良新夏陽’隸屬函數(shù)值比 ‘夏抗王’低8.1%， ‘沂豐橘紅心’ ‘菊錦’和 ‘佳麗娃娃菜’隸屬函數(shù)值為0.047～0.055，隸屬函數(shù)值為0.036～0.047的品種有 ‘橘紅心’ ‘紅圣白2號’和 ‘春小黃娃娃菜’，其中： ‘春小黃娃娃菜’的隸屬函數(shù)值最低，為 ‘夏抗王’的53.7%。

3 討論與結(jié)論

大白菜的營養(yǎng)品質(zhì)與可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、維生素C和纖維素質(zhì)量分數(shù)等營養(yǎng)品質(zhì)指標有極顯著的相關(guān)性，其中影響最大的是可溶性糖，其次是纖維素、可溶性蛋白質(zhì)，可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)起正向作用，纖維素起負向作用［13］。本試驗中，可溶性糖質(zhì)量分數(shù)最高的是 ‘菊錦’（225.9 mg·g－1），比‘早熟 5 號’ ‘Zaoshu 5’［14］高 34.2%； 可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)最高的是 ‘橘紅心’ （2.21 mg·g－1）， 為 ‘北京 3號’ ‘Beijing 3’［15］的2.3倍； 維生素C質(zhì)量分數(shù)最高的是 ‘紅圣白 2號’ （208.1 mg·kg－1）， 比 ‘金冠 2號’ ‘Jinguan 2’［16］低 16.3%； 纖維素質(zhì)量分數(shù)最低的是 ‘改良新夏陽’（102.3 mg·g－1）， 明顯高于張耀偉等［17］的研究結(jié)果（0.39%），可能是由于取樣時期較晚且取樣部位主要集中在外葉造成。有研究表明：可溶性糖含量的增加使大白菜甜度提高，口感改善，品質(zhì)增強；纖維素含量的增加使大白菜口感發(fā)硬并且多渣，嚴重降低其品質(zhì)［18-19］。此外，硫苷作為十字花科植物的主要活性成分，且其降解產(chǎn)物也能影響植物的風(fēng)味和營養(yǎng)品質(zhì)［20］。本試驗發(fā)現(xiàn)，8個大白菜品種芳香族硫苷質(zhì)量摩爾濃度均低于脂肪族硫苷和吲哚族硫苷質(zhì)量摩爾濃度。 ‘菊錦’總硫苷、脂肪族硫苷和吲哚族硫苷質(zhì)量摩爾濃度均最高， ‘夏抗王’總硫苷和脂肪族硫苷質(zhì)量摩爾濃度分別比 ‘菊錦’低46.7%和80.8%。大白菜主要以葉球作為食用器官，中國及東亞其他地區(qū)人們均偏好苦味較淡的口感，因此 ‘夏抗王’更符合人民大眾的飲食習(xí)慣。

表5 大白菜生物學(xué)性狀和營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價比較Table 5 Comparative evaluation of biological characters and nutritional quality of Chinese cabbage cultivars

大白菜引種的關(guān)鍵除營養(yǎng)品質(zhì)外，還須考慮引入地的緯度、海拔、土壤、氣候條件對其生物學(xué)特性的影響［21］。本試驗發(fā)現(xiàn)，8個大白菜品種引入浙江后， ‘紅圣白2號’和 ‘橘紅心’有凍害情況出現(xiàn)，尤其是 ‘紅圣白2號’：凍害發(fā)生率高達87.18%。因此， ‘紅圣白2號’不適宜在浙江地區(qū)引種栽培。引入的大白菜品種包心情況差異較大，6個大白菜品種表現(xiàn)包心，其中 ‘夏抗王’包心率最高，包心緊實。 ‘菊錦’和 ‘春小黃娃娃菜’分別引自日本和韓國，但在浙江地區(qū)栽培并沒有表現(xiàn)出原產(chǎn)地超強的結(jié)球能力，表現(xiàn)為不包心，因此，兩者也不適宜在浙江地區(qū)引種栽培。

用隸屬函數(shù)分析法對經(jīng)濟作物等進行綜合評價已有報道［22-25］。本試驗發(fā)現(xiàn)， ‘夏抗王’的隸屬函數(shù)值最高， ‘改良新夏陽’隸屬函數(shù)值比 ‘夏抗王’低8.1%， ‘沂豐橘紅心’ ‘菊錦’和 ‘佳麗娃娃菜’隸屬函數(shù)值居中， ‘紅圣白2號’ ‘橘紅心’和 ‘春小黃娃娃菜’的隸屬函數(shù)值較低。因此8個大白菜品種中，最適宜在浙江地區(qū)引種栽培的品種是 ‘夏抗王’，其次是 ‘改良新夏陽’， ‘橘紅心’和 ‘紅圣白2號’不耐低溫，易受凍害， ‘菊錦’和 ‘春小黃娃娃菜’不包心。這4個大白菜品種均不適宜在浙江引種栽培。

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