不同生態(tài)條件對(duì)小米黃色素含量的影響

楊延兵，陳二影，王潤(rùn)豐，秦嶺，尹秀波，張會(huì)迪，黎飛飛，管延安

不同生態(tài)條件對(duì)小米黃色素含量的影響

楊延兵1，陳二影1，王潤(rùn)豐1，秦嶺1，尹秀波2，張會(huì)迪1，黎飛飛1，管延安1

（1山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/山東省特色作物工程實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南 250100；2山東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，濟(jì)南 250100）

【】谷子籽粒脫殼后為小米，小米黃色素含量是反映小米商品性的重要指標(biāo)，對(duì)于小米的商品品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)都有重要的影響。解析不同生態(tài)條件下小米黃色素含量變化規(guī)律，為優(yōu)質(zhì)特色谷子品種選育及生產(chǎn)利用提供科學(xué)依據(jù)。選用華北夏谷區(qū)選育的8個(gè)優(yōu)質(zhì)、特色谷子新品種，于2016—2017在不同生態(tài)條件下的5個(gè)試點(diǎn)種植，成熟收獲后，測(cè)定小米的黃色素含量，采用多因素方差分析差異顯著性，并對(duì)黃色素含量和生育期氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)等因素進(jìn)行相關(guān)性分析。年份、品種、地點(diǎn)×年份、品種×年份、地點(diǎn)×品種×年份對(duì)黃色素含量影響極顯著（＜0.01），地點(diǎn)、地點(diǎn)×品種對(duì)黃色素含量影響顯著（＜0.05）；其中，品種、地點(diǎn)、品種×地點(diǎn)互作對(duì)黃色素含量變異貢獻(xiàn)率較大，分別為57.12%、27.57%和6.12%。黃色素平均含量2017年顯著高于2016年。濟(jì)南、德州、濟(jì)寧試點(diǎn)小米黃色素含量2年的結(jié)果均顯著高于泰安和臨沂黃色素含量。5個(gè)試點(diǎn)8個(gè)谷子品種2年的黃色素平均含量為23.42 mg·kg-1，變幅為18.56—26.14 mg·kg-1，中谷2號(hào)最高，濟(jì)綠谷1號(hào)最低；中谷2號(hào)、濟(jì)糯谷2號(hào)、濟(jì)谷21、濟(jì)谷19黃色素含量差異不顯著，但顯著高于豫谷18、濟(jì)谷22、濟(jì)谷20、濟(jì)綠谷1號(hào)的黃色素含量。黃色素含量和6月苗期氣溫、9月灌漿中后期平均氣溫、生育期平均氣溫極顯著正相關(guān)（=0.908，＜0.01；=0.798，＜0.01；=0.808，＜0.01）；和9月灌漿中后期的日照時(shí)數(shù)、生育期日照總時(shí)數(shù)極顯著正相關(guān)（=0.771，＜0.01；=0.769，＜0.01）。不同年份、地點(diǎn)、品種及因素互作對(duì)谷子黃色素含量有顯著影響，其中，品種因素影響最大；谷子生育期平均氣溫、降雨量、光照時(shí)數(shù)等天氣因素的變化及時(shí)空分布的差異是小米黃色素含量變化的重要原因；谷子灌漿中后期平均氣溫較高、光照充足有利于黃色素的積累。品種基因型是決定小米黃色素含量的最重要因素。

小米；黃色素含量；生態(tài)條件；氣溫；降雨量；日照時(shí)數(shù)

0 引言

【研究意義】谷子起源于中國(guó)，有10 000年的栽培歷史[1-3]，被譽(yù)為中華民族的哺育作物，對(duì)于中華民族的文明延續(xù)和發(fā)展起到巨大的作用，目前仍是中國(guó)北方旱作農(nóng)業(yè)的重要作物。谷子籽粒去殼后為小米，其顏色有黃色、白色、青灰色、黃綠色等，黃色小米品種占谷子品種的90%以上。小米黃色素的主要組分含有葉黃素、玉米黃質(zhì)以及少量的隱黃質(zhì)和β-胡蘿卜素等類(lèi)胡蘿卜素[4-5]，這些類(lèi)胡蘿卜素為天然的抗氧化物質(zhì)，具有重要的醫(yī)療保健價(jià)值[6-7]，其含量的高低不僅與其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有關(guān)，而且是反映小米商品品質(zhì)的重要指標(biāo)[8]，成為經(jīng)銷(xiāo)商和消費(fèi)者選擇小米的首要指標(biāo)。研究不同生態(tài)條件下小米黃色素含量的變化，解析提高小米產(chǎn)品黃色素含量的途徑，對(duì)于優(yōu)質(zhì)品種選育和區(qū)域化布局，發(fā)揮品種的提質(zhì)增效潛力具有重要的意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】黃色素含量高低是小麥、玉米、高粱、谷子等禾本科作物非常重要的品質(zhì)性狀，有關(guān)黃色素及組分類(lèi)胡蘿卜素相關(guān)研究較多[9-18]，尤其在小麥、玉米上。這些研究多側(cè)重于對(duì)作物資源進(jìn)行鑒定評(píng)價(jià)、基因定位、優(yōu)異基因挖掘等方面。谷子研究上，Yang等[19]等研究了來(lái)自華北夏谷區(qū)、東北春谷區(qū)、西北早熟春谷區(qū)、西北中晚熟春谷區(qū)等不同生態(tài)區(qū)的270份品種，發(fā)現(xiàn)來(lái)自不同生態(tài)區(qū)的谷子品種黃色素含量具有一定的差異，來(lái)自西北中晚熟春谷區(qū)的品種小米黃色素含量較高，西北早熟區(qū)品種小米黃色素含量較低，小米黃色素含量和生育期顯著正相關(guān)。Liu等[20]分析了中國(guó)育成品種的類(lèi)胡蘿卜素含量；董倩楠等[21]研究了不同施肥條件對(duì)谷子β-胡蘿卜素和葉黃素的影響；Yano等[22]研究表明，谷子籽粒的黃色素主要在胚乳中積累，谷糠和谷殼中很少，成熟期籽粒中黃色素水平逐漸升高，過(guò)度成熟后迅速下降。Ning等[23]研究認(rèn)為噴施外源硒能顯著提高谷子的黃色素含量。這些研究主要集中在對(duì)谷子品種資源黃色素的鑒定評(píng)價(jià)，肥料以及微量元素處理對(duì)黃色素含量及組分的影響等方面。【本研究切入點(diǎn)】將小米黃色素含量作為一種品質(zhì)指標(biāo)，探討生態(tài)環(huán)境因素和小米黃色素含量變化的關(guān)系，以及不同生態(tài)條件下小米黃色素含量變化規(guī)律的研究尚缺乏?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究利用華北夏谷區(qū)育成的幾個(gè)優(yōu)質(zhì)、特色米品種，在山東省不同生態(tài)條件下研究年份、地點(diǎn)、品種等因素對(duì)小米黃色素含量的影響，并對(duì)小米黃色素含量和谷子生育期光、溫、水等生態(tài)因子進(jìn)行相關(guān)性分析，解析小米黃色素含量變化規(guī)律及提高小米黃色素含量的途徑，為優(yōu)質(zhì)谷子品種的選育及生產(chǎn)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取當(dāng)前山東谷子生產(chǎn)中重點(diǎn)應(yīng)用種植的8個(gè)谷子品種為供試材料（表1），于2016—2017年在山東省不同生態(tài)條件下的谷子主要產(chǎn)區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)點(diǎn)包括濟(jì)南（山東農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所試驗(yàn)基地，E117.09o/N36.71o，海拔24 m）、濟(jì)寧（山東圣豐種業(yè)試驗(yàn)地，E115.01o/N35.42o，海拔56 m）、臨沂（臨沂市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)地，E118.26o/N35.09o，海拔51 m）、泰安（泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)基地，E116.46o/N36.14o，海拔85 m）、德州（德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)地，E116.33o/N37.34o，海拔22 m），各試驗(yàn)點(diǎn)2016、2017谷子生育期6—9月的主要?dú)庀笠兀ㄆ骄鶜鉁?、降雨量、光照時(shí)數(shù)）來(lái)源于山東氣象服務(wù)網(wǎng)（http://112.33.4.68:9090/index.php）（表2）。

每個(gè)品種種植6行，行長(zhǎng)5 m，行距0.5 m，留苗密度4.0萬(wàn)/666.7 m2，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，調(diào)查抽穗期、成熟期等物侯期性狀。管理措施高于普通大田。成熟時(shí)試驗(yàn)小區(qū)全收獲記產(chǎn)，收獲時(shí)每小區(qū)取樣20株，調(diào)查主要農(nóng)藝性狀，籽粒脫殼后測(cè)定小米黃色素含量。各試驗(yàn)點(diǎn)于當(dāng)年的6月中旬播種，9月下旬收獲，具體時(shí)間見(jiàn)表3。

1.2 谷子籽粒小米黃色素含量測(cè)定

參照楊延兵等[24]方法測(cè)定谷子籽粒黃色素含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

用Microsoft Excel 2010處理數(shù)據(jù)，DPS v7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行方差分析和差異顯著性檢驗(yàn)（Duncan新復(fù)極差法），利用SPSS22.0進(jìn)行相關(guān)性分析（Pearson法）。

2 結(jié)果

2.1 黃色素含量的多因素方差分析和因素貢獻(xiàn)率

不同年份、種植地點(diǎn)、品種以及各因素的互作都對(duì)小米黃色素含量有顯著或極顯著影響（＜0.05或＜0.01）。分析各因素對(duì)小米黃色素含量的貢獻(xiàn)率發(fā)現(xiàn)，品種因素變異貢獻(xiàn)率最大，占57.12%，表明品種本身的遺傳因素對(duì)黃色素含量變異影響最大，其次是試驗(yàn)地點(diǎn)貢獻(xiàn)率27.57%，再次是品種×地點(diǎn)互作占6.12%，而不同年份之間及其他因素互作貢獻(xiàn)率相對(duì)較?。ū?）。因此，提高小米黃色素含量應(yīng)當(dāng)重視品種和種植區(qū)域選擇，以便發(fā)揮品種的最大潛力。

表1 試驗(yàn)材料名稱(chēng)、類(lèi)型及選育單位

表2 不同試驗(yàn)地點(diǎn)的溫度、降雨、日照時(shí)數(shù)

表3 不同試驗(yàn)地點(diǎn)播種、收獲時(shí)間和生育總天數(shù)

表4 小米黃色素含量的多因素方差分析

貢獻(xiàn)率（%）=變因×100%/（總-誤-區(qū)組） Contribution rate (%)=F×100%/(T-E-B)

2.2 年份、試驗(yàn)地點(diǎn)對(duì)小米黃色素含量的影響

不同年份、地點(diǎn)黃色素含量如表5。2016—2017年2年5個(gè)試點(diǎn)8個(gè)品種黃色素含量平均為23.42 mg·kg-1，2017年黃色素平均含量比2016年平均含量高0.89 mg·kg-1。德州、濟(jì)南試點(diǎn)年份間黃色素含量差異較大，2017年比2016年分別高15.5%和3.38%；濟(jì)寧、泰安試點(diǎn)小米黃色素含量2017年比2016年分別高1.56%和1.24%；而臨沂試點(diǎn)年份之間差異較小，2017年比2016年減少0.35%。

試驗(yàn)地點(diǎn)對(duì)黃色素含量影響顯著，濟(jì)南、德州、濟(jì)寧試驗(yàn)點(diǎn)2年的黃色素含量水平均顯著高于泰安、臨沂試驗(yàn)點(diǎn)黃色素含量（＜0.01）。濟(jì)南、濟(jì)寧、德州試點(diǎn)對(duì)于黃色素含量具有正向效應(yīng)，這三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)黃色素含量比平均值分別高1.19、1.06和1.91 mg·kg-1，提高幅度5.08%、4.52%和8.15%；泰安、臨沂試點(diǎn)具有負(fù)向效應(yīng)，分別比平均值低1.61和2.54 mg·kg-1，降低幅度6.87%和10.85%。德州、濟(jì)南、濟(jì)寧試點(diǎn)2年平均黃色素含量差異不顯著，泰安、臨沂試點(diǎn)黃色素含量差異不顯著。各試點(diǎn)黃色素含量2年間表現(xiàn)不一致，2016年濟(jì)南、濟(jì)寧試點(diǎn)顯著高于其他試點(diǎn)，2017年德州試點(diǎn)顯著高于其他試點(diǎn)。綜合2年試驗(yàn)結(jié)果，德州試驗(yàn)點(diǎn)黃色素含量最高，臨沂試點(diǎn)黃色素含量最低。

2.3 品種之間小米黃色素含量的差異

不同品種小米黃色素含量及變異系數(shù)如表6。2年5個(gè)試點(diǎn)8個(gè)品種黃色素平均含量23.42 mg·kg-1，變幅為18.56—26.14 mg·kg-1，濟(jì)綠谷1號(hào)黃色素含量最低，中谷2號(hào)黃色素含量最高。中谷2號(hào)、濟(jì)糯谷2號(hào)、濟(jì)谷21、濟(jì)谷19黃色素含量顯著高于豫谷18、濟(jì)谷22、濟(jì)谷20、濟(jì)綠谷1號(hào)（＜0.05），而中谷2號(hào)、濟(jì)糯谷2號(hào)、濟(jì)谷21、濟(jì)谷19黃色素含量品種之間差異不顯著，豫谷18和濟(jì)谷22黃色素含量差異不顯著。不同品種黃色素含量高低2年表現(xiàn)趨勢(shì)基本一致，總體都表現(xiàn)為中谷2號(hào)＞濟(jì)糯谷2號(hào)＞濟(jì)谷21＞濟(jì)谷19＞豫谷18＞濟(jì)谷22＞濟(jì)谷20＞濟(jì)綠谷1號(hào)，說(shuō)明不同品種的黃色素含量變化趨勢(shì)年份之間相對(duì)穩(wěn)定，品種本身遺傳因素影響較大。

表5 不同年份、地點(diǎn)小米黃色素含量的差異

表中數(shù)據(jù)為平均值；同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平。下同

Means of values followed by different small letters in the same column mean significant difference at 0.05 level. The same as below

8個(gè)品種黃色素含量變異度為1.20%—5.79%，濟(jì)谷21變異度最大，其次為中谷2號(hào)、濟(jì)谷19；濟(jì)谷22變異度最小。中谷2號(hào)、濟(jì)糯谷2號(hào)、濟(jì)谷21、濟(jì)谷19其黃色素變異度略高于其他4個(gè)品種。黃色素含量相對(duì)較高的品種變異度相對(duì)較大。

2.4 品種、地點(diǎn)、年份因素互作對(duì)小米黃色素含量的影響

8個(gè)品種在5個(gè)試點(diǎn)2年的黃色素含量及差異顯著性如表7。品種在各地點(diǎn)、年份間表現(xiàn)不一致，黃色素含量的高低順序不同。中谷2號(hào)在泰安、濟(jì)寧試點(diǎn)2016年、2017年黃色素含量都是最高的，中谷2號(hào)在濟(jì)寧試點(diǎn)2年黃色素含量差2.63 mg·kg-1，差異較大，而其他品種則相對(duì)較小。德州試點(diǎn)各品種黃色素含量2017年都高于2016年，中谷2號(hào)和豫谷18分別相差0.27和0.77 mg·kg-1，差異相對(duì)較小；其他濟(jì)谷19、濟(jì)谷20、濟(jì)谷21、濟(jì)糯谷2號(hào)、濟(jì)綠谷1號(hào)、濟(jì)谷22相差分別為3.13、4.18、4.16、4.67、3.40和3.96 mg·kg-1，黃色素含量差異較大；濟(jì)谷21在德州試點(diǎn)2017年小米黃色素含量最高達(dá)到31.07 mg·kg-1。臨沂試點(diǎn)2016年濟(jì)糯谷2號(hào)黃色素含量最高，而2017年則是中谷2號(hào)最高。濟(jì)谷19、濟(jì)谷21、濟(jì)糯谷2號(hào)在濟(jì)南試點(diǎn)連續(xù)2年黃色素含量都是最高的，且差異不顯著；這三個(gè)品種黃色素含量顯著高于其他5個(gè)品種；濟(jì)谷19、濟(jì)谷21、濟(jì)糯谷2號(hào)都是山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所選育，在本地試驗(yàn)點(diǎn)含量最高，說(shuō)明品種對(duì)本地條件的適應(yīng)性。濟(jì)綠谷1號(hào)在所有試點(diǎn)黃色素含量在所有品種都是最低的。總之，每個(gè)品種都有一定的區(qū)域適應(yīng)性，因此選擇適合的地點(diǎn)才能發(fā)揮最大的潛力。

表6 不同品種小米黃色素含量的差異及變異度

表7 不同品種5個(gè)試點(diǎn)2016、2017年的小米黃色素含量的差異

2.5 小米黃色素含量和氣象因子相關(guān)性

對(duì)黃色素含量和各氣象因子進(jìn)行相關(guān)性分析（表8），黃色素含量和6月份平均氣溫、9月份平均氣溫、生育期平均氣溫呈極顯著正相關(guān)（＜0.01）；與6月、7月、9月降水量及總降水量呈不顯著負(fù)相關(guān)；與6月份光照時(shí)數(shù)顯著正相關(guān)（＜0.05），與9月份光照時(shí)數(shù)極顯著正相關(guān)（＜0.01），與生育期光照總時(shí)數(shù)極顯著正相關(guān)（＜0.01）。

表8 小米黃色素含量和平均氣溫、降水量、日照時(shí)數(shù)相關(guān)性

*和**表示處理間差異達(dá)5%和1%顯著水平；YPC：黃色素含量

* and ** represent significances at 0.05 and 0.01 levels; YPC: Yellow pigment content

3 討論

3.1 品種因素對(duì)小米黃色素含量的影響

本研究表明品種之間黃色素含量差異顯著，8個(gè)品種黃色素含量平均23.42 mg·kg-1，變幅為18.56—26.14 mg·kg-1。據(jù)Yang等[13]用270份谷子材料研究，黃色素含量變幅為1.91—28.54 mg·kg-1，平均含量17.80 mg·kg-1，略低于本研究的黃色素含量。本研究黃色素含量平均水平相對(duì)較高，主要與研究選用的都是優(yōu)良品種有關(guān)。其中有5個(gè)品種在全國(guó)優(yōu)質(zhì)米鑒評(píng)中榮獲“一級(jí)優(yōu)質(zhì)米”，1個(gè)品種二級(jí)優(yōu)質(zhì)米，2份材料為特殊米類(lèi)型；濟(jì)糯谷2號(hào)為糯質(zhì)類(lèi)型，品種本身黃色素含量相對(duì)較高；濟(jì)綠谷1號(hào)米色黃綠色，黃色素含量略低。本研究中，中谷2號(hào)、濟(jì)糯谷2號(hào)、濟(jì)谷21、濟(jì)谷19黃色素含量差異不顯著，但顯著高于濟(jì)谷20、濟(jì)谷22、豫谷18、濟(jì)綠谷1號(hào)。品種對(duì)黃色素含量變異貢獻(xiàn)率為57.12%，因此，盡管不同年份、不同地點(diǎn)之間存在差異，品種本身的遺傳因素才是決定因素。要獲得黃色素含量較好的小米產(chǎn)品，品種是首要因素，在品種選育和谷子生產(chǎn)上，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步挖掘優(yōu)異的基因資源，加強(qiáng)小米黃色素代謝途徑有關(guān)基因研究，加快培育更多黃色素含量較高的優(yōu)異品種應(yīng)用于生產(chǎn)。目前，谷子基因組測(cè)序已經(jīng)完成[25-26]，Jia等[27]建立了谷子的單倍型物理圖譜；利用全基因組學(xué)關(guān)聯(lián)分析也初步定位了和黃色素含量相關(guān)的主效基因八氫番茄紅素合成酶PSY[28]，并開(kāi)發(fā)了與黃色素含量相關(guān)的分子標(biāo)記，通過(guò)生物技術(shù)改良谷子，提高谷子的黃色素含量成為可能。

3.2 不同年份氣象因子的變化對(duì)小米黃色素含量的影響

本研究表明不同年份之間小米黃色素含量差異顯著，除臨沂外，其他試點(diǎn)都表現(xiàn)為2017年黃色素含量高于2016年黃色素含量。其中，德州試點(diǎn)年份之間黃色素含量差異較大，2017年比2016年高3.07 mg·kg-1，其他試點(diǎn)年份之間差異相對(duì)較小。黃色素含量和氣象因素相關(guān)性分析表明，黃色素含量和生育期平均氣溫極顯著正相關(guān)（=0.808，＜0.01），與生育期光照時(shí)數(shù)極顯著正相關(guān)（=0.769，＜0.01），尤其與9月份谷子灌漿中后期氣溫、光照時(shí)數(shù)極顯著正相關(guān)（=0.798，＜0.01；=0.771，＜0.01）。2017年德州試點(diǎn)谷子生育期平均氣溫、降雨、日照分別為26.2℃、374.5 mm、862.8 h，2016年分別為25.8℃、402.2 mm、831.3 h，2017年比2016年平均氣溫高0.4℃，日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)31.5 h，9月份日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)13.2 h，降雨量2016年比2017年多27.7 mm。濟(jì)南、泰安的情況相似，2017年黃色素含量略高于2016年黃色素含量，其天氣條件都表現(xiàn)為平均氣溫、日照時(shí)數(shù)2017年高于2016年，而降雨量2017年遠(yuǎn)低于2016年；濟(jì)南試點(diǎn)平均氣溫2017年比2016高0.8℃，日照時(shí)數(shù)多33 h，降雨少242.0 mm；泰安試點(diǎn)谷子生育期間平均氣溫2017年比2016年高0.4℃，日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)73.9 h，而降雨少290.6 mm。濟(jì)寧試點(diǎn)平均氣溫2017年和2016年高0.3℃，降雨相差25.9 mm，光照時(shí)數(shù)多2017年比2016年多86.2 h。而臨沂試點(diǎn)2017年黃色素含量比2016年略低0.06 mg·kg-1，差異較??；臨沂試點(diǎn)生育期降雨量2017年比2016年高206.8 mm，而光照2017年比2016年少31.4 h，較多的降雨、陰雨天較多，日照時(shí)數(shù)短可能是該試點(diǎn)2017年黃色素含量略低于2016年的主要原因。

綜上，年份之間谷子生育期平均氣溫、降雨量、光照時(shí)數(shù)是影響谷子黃色素含量的重要因素，較高的平均氣溫、較長(zhǎng)的光照、相對(duì)較少的降雨量有利于種子中黃色素積累。在小米生產(chǎn)上，應(yīng)盡可能選擇谷子灌漿期光照充足、降雨較少、氣溫較高的生態(tài)環(huán)境種植谷子，生產(chǎn)出更加優(yōu)質(zhì)的小米。

較高的氣溫、較長(zhǎng)的光照，種子中會(huì)積累較多的黃色素，其原因可能是植物的種子中類(lèi)胡蘿卜素是抗氧化系統(tǒng)和捕光色素的組成部分，具有限制自由基對(duì)質(zhì)膜的損傷和抗衰老的功能[29-30]，較高的類(lèi)胡蘿卜素水平可能是種子對(duì)較高氣溫和較長(zhǎng)光照一種響應(yīng)。

3.3 地點(diǎn)對(duì)小米黃色素含量的影響

地點(diǎn)的改變，不僅涉及到光、溫、水等氣象因素的變化，還包括不同地點(diǎn)間土壤質(zhì)地、肥力水平以及耕作栽培制度等多方面的因素，不同地點(diǎn)間小米黃色素含量的變化是綜合因素作用的結(jié)果。本研究中，濟(jì)南、德州、濟(jì)寧試點(diǎn)的黃色素含量顯著高于泰安試點(diǎn)和臨沂試點(diǎn)黃色素含量。相關(guān)性分析表明平均氣溫的高低和黃色素含量顯著正相關(guān)，較高的平均氣溫有利于黃色素的積累。2016、2017年濟(jì)南、德州、濟(jì)寧三地谷子生育期平均氣溫分別為25.8℃（濟(jì)南）、25.8℃（德州）、26.3℃（濟(jì)寧）和26.6℃（濟(jì)南）、26.2℃（德州）、26.6℃（濟(jì)寧），明顯高于泰安、臨沂2016、2017年平均氣溫25.1℃（泰安）、25.3℃（臨沂）和25.5℃（泰安）、25.4℃（臨沂）。另一方面小米黃色素含量的高低和9月谷子灌漿中后期的光照極顯著正相關(guān)，2016年9月份濟(jì)南、德州、濟(jì)寧光照分別為193.8、225.1和221.2 h明顯高于泰安和臨沂的193.5和165 h，2017年9月份日照時(shí)數(shù)210.9 h（濟(jì)南）、238.3 h（德州）高于泰安、臨沂9月份日照時(shí)數(shù)196.5和177.8 h。黃色素含量的高低總體和降雨量負(fù)相關(guān)，9月份谷子灌漿中后期較多的降雨對(duì)于黃色素在種子中的積累是不利的。溫度、光照、降水等氣象因子量的變化，光、熱、水資源的時(shí)空分布對(duì)谷子生長(zhǎng)產(chǎn)生重要影響。因此，試點(diǎn)之間氣象因素的差異是黃色素含量差異的重要原因。

有研究[22]表明，適時(shí)收獲有利于獲得較高的黃色素含量，谷子過(guò)度成熟黃色素含量會(huì)急劇下降。本研究中，臨沂、泰安試點(diǎn)播種到收獲的天數(shù)超過(guò)100 d，臨沂試點(diǎn)2017年達(dá)到105 d，濟(jì)南、德州試點(diǎn)播種到收獲都少于100 d，臨沂、泰安試點(diǎn)谷子成熟后收獲延遲可能也是這兩個(gè)試點(diǎn)黃色素含量低的原因之一。因此，谷子成熟后及時(shí)收獲對(duì)于獲得較高的小米黃色素含量也是必要的，避免因?yàn)槭斋@延遲影響小米的品質(zhì)。不同地點(diǎn)的土壤質(zhì)地、肥力水平可能對(duì)黃色素含量也有一定的影響，尚需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

品種基因型是決定小米黃色素含量的最重要因素。不同年份、地點(diǎn)、品種及各因素互作對(duì)小米黃色素含量有較大的影響，谷子生育期平均氣溫、降雨量、光照時(shí)數(shù)等天氣因素的變化及時(shí)空分布的差異是小米黃色素含量變化的重要原因；生育期平均氣溫較高，灌漿中后期光照充足有利于小米黃色素的積累。

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Yellow pigment contents in foxtail millet () under Diverse ecological conditions

YANG YanBing1, CHEN ErYing1, WANG RunFeng1, QIN Ling1, YIN XiuBo2, ZHANG HuiDi1, Li FeiFei1, Guan YanAn1

（1Institute of Crop, Shandong Academy of Agricultural Sciences/Shandong Engineering Laboratory for Featured Crop, Jinan 250100;2Shandong General Station of Agricultural Technology Extension, Jinan 250100）

【】Grains of(L.) are known as millet after dehulling. Yellow pigment content in grains is one of the crucial factors affecting the value of commodity as well as nutritional quality of foxtail millet. Investigating variations of yellow pigment content across ecological conditions would contribute to breeding and utilization of new foxtail millet varieties featured by superior qualities.【】 Eight newly released superior and distinctive foxtail millet cultivars from the summer- sowing region in North China were planted at five locations in two consecutive years (2016 and 2017). Yellow pigment contents of the foxtail millet cultivars were determined for each location. Analysis of Variance (ANOVA) was adopted to determine the significant levels of differences for yellow pigment contents of foxtail millet cultivars under ecological conditions. Correlation analysis was performed on between yellow pigment content, and air temperature, rainfall and sunshine duration.【】Growing years, cultivar genotypes, growing locations × growing years, cultivar genotypes × growing years, and growing years × cultivar genotypes × growing years showed highly significant effects on yellow pigment content (＜0.01). Growing locations and growing locations×cultivar genotypes showed significant influences on yellow pigment content (＜0.05). Cultivar genotypes, growing locations, and their interactions had high contribution rate (57.12%, 27.57% and 6.12%, respectively) to the variation of yellow pigment content. Generally, yellow pigment contents of cultivars planted in 2017 were higher than those in 2016. In terms of growing locations, yellow pigment contents of cultivars planted at Jinan, Dezhou and Jining were significantly higher than those at Taian and Linyi both 2016 and 2017 (＜0.05). Yellow pigment content of the eight cultivars was averaged at 23.42 mg·kg-1and ranged from 18.56 mg·kg-1to 26.14 mg·kg-1. Among the cultivars, Zhonggu 2 had the highest yellow pigment content, while Jilügu 1 had the lowest. Moreover, there were no significant differences between Zhonggu 2, Jinuogu 2, Jigu 21, and Jigu19. However, yellow pigment contents of the above mentioned cultivars were higher than those of Yugu 18, Jigu 22, Jigu 20, and Jilügu 1. Furthermore, yellow pigment content was positively correlated with average temperature at seedling stage in June (=0.908,＜0.01), average temperature at the middle and late grain filling stage (=0.798,＜0.01), average temperature during growth period (=0.808,＜0.01), sunshine hour in middle and later growth stages in September (=0.771,＜0.01), and total sunshine hour of during growth period (= 0.769,＜0.01).【】Cultivar genotypes, growing years, locations and their interactions significantly affected yellow pigment content in foxtail millet. Among these factors, cultivar genotype played a key role. Moreover, variations and spatial-temporal distribution differences in meteorological factors such as temperature, rainfall and sunshine hour in different years and locations were important for yellow pigment accumulation. The higher average temperature and more sunshine hours in the middle and late stages of grain filling were beneficial to the accumulation of yellow pigment. Cultivar genotypes are the most significant element influencing yellow pigment contents.

foxtail millet; yellow pigment content; ecological conditions; air temperature; rainfall; sunshine hour

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.18.015

2019-05-28；

2019-06-27

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)專(zhuān)項(xiàng)資金（SDAIT-15-03）、山東種業(yè)集團(tuán)股份有限公司創(chuàng)新項(xiàng)目（ZYCX2016016）、山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程（CXGC2018002）、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專(zhuān)項(xiàng)（CARS-06）

楊延兵，E-mail：ybyang_666@163.com。

管延安，E-mail：yguan65@163.com

（責(zé)任編輯 李莉）