以色列野生燕麥種子形態(tài)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及其與起源地生態(tài)地理因素的相關(guān)性

譚秀英，嚴(yán) 俊，范 昱,，徐欣然，王佳俊，賴弟利,，何 鳳，程曉彬，阮景軍，程劍平

(1.貴州大學(xué) 麥作研究中心，貴州 貴陽(yáng) 520025； 2.成都大學(xué) 藥學(xué)與生物工程學(xué)院，四川 成都 610106； 3.四川民族學(xué)院 農(nóng)學(xué)院，四川 康定 626001)

燕麥(AvenasativaL.)屬禾本科燕麥屬1年生草本植物，按染色體組可分為二倍體(2n=2x=14)、四倍體(2n=4x=28)和六倍體(2n=6x=42)3個(gè)種群23個(gè)種，按外稃性狀可分為皮燕麥和裸燕麥兩大類，廣泛分布于亞洲、歐洲及北美洲北緯40°以北的地區(qū)，種植面積居世界第7位。其中，歐美地區(qū)主要種植皮燕麥，而我國(guó)主要種植裸燕麥[1]。燕麥含有較高的蛋白質(zhì)(25%～30%)、膳食纖維及碳水化合物，適口性好，適應(yīng)性強(qiáng)，且莖葉可制成干草和草粉，籽?？勺鳛榧Z食，秸稈可作為飼料、飼草來(lái)喂養(yǎng)家畜，是一種糧飼兼用的經(jīng)濟(jì)作物。野生燕麥為栽培燕麥的近緣種，主要分布于中東和北非等地區(qū)，是較理想的飼料來(lái)源[2-3]。發(fā)掘野生燕麥種質(zhì)資源，可為高營(yíng)養(yǎng)、抗逆燕麥新品種的選育提供優(yōu)異材料[4-7]。不同環(huán)境條件會(huì)促使作物種子形態(tài)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)產(chǎn)生較大差異，野生燕麥在長(zhǎng)期自然環(huán)境選擇下，形成了可適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的不同生態(tài)型及群體[8-10]。以色列是麥類作物(包括燕麥)的起源地之一，其野生燕麥具有豐富的遺傳多樣性，是改良飼草燕麥品種的優(yōu)良基因資源。目前，對(duì)起源地野生燕麥的研究多集中于對(duì)其籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與農(nóng)藝性狀的相關(guān)性、物候期及農(nóng)藝性狀與起源地生態(tài)地理因素的相關(guān)性方面[11-13]，而對(duì)起源地野生燕麥的種子形態(tài)及其與起源地生態(tài)地理因素的相關(guān)性研究尚未見報(bào)道。為此，對(duì)來(lái)自以色列不同地區(qū)的6個(gè)群體共60個(gè)生態(tài)型野生燕麥的種子形態(tài)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及其與起源地生態(tài)地理因素的相關(guān)性進(jìn)行分析，為野生燕麥資源的合理利用及燕麥新品種選育提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料、試驗(yàn)地概況及栽培管理

供試野生燕麥由以色列海法大學(xué)進(jìn)化研究所提供，共6個(gè)群體60個(gè)生態(tài)型。各群體起源地生態(tài)地理數(shù)據(jù)見表1。

表1 以色列6個(gè)野生燕麥群體的起源地生態(tài)地理數(shù)據(jù)

注：Ln：經(jīng)度；Lt：緯度；Al：海拔；Tm：年平均溫度；Ta：8月平均溫度；Tj:1月平均溫度；Td:季節(jié)溫差；Tdd:晝夜溫差；Ev：年蒸發(fā)量；Rn:年降雨量；Rd:年降雨天數(shù)；Hu14:14：00平均濕度；Huan:年平均濕度，下同。

Note:Ln represents longitude;Lt represents latitude;Al represents altitude;Tm represents annual average temperature;Ta represents average temperature in August;Tj represents average temperature in January;Td represents seasonal temperature difference;Tdd represents temperature difference between day and night;Ev represents annual evaporation;Rn represents annual rainfall;Rd represents annual rainfall days;Hu14 represents 14：00 average humidity;Huan represents annual average humidity,the same below.

野生燕麥材料于2016年11月種植在四川省成都市金堂縣五鳳鎮(zhèn)成都大學(xué)試驗(yàn)基地(104°25′08″～104°31′51″E、30°35′21″～30°40′53″N)，該地海拔最高873.7 m、最低411.5 m，屬于深丘地貌特征，土質(zhì)為紅黃壤土，肥力中等，適宜多種農(nóng)作物種植。該地氣候四季分明，年平均氣溫17 ℃，降水量924 mm，日照1 241 h，年無(wú)霜期290 d，空氣相對(duì)濕度65%～70%，氣候溫和。土壤pH值6.11，含有機(jī)質(zhì)35.7 g/kg、全氮2.15 g/kg、全磷0.87 g/kg、全鉀14.8 g/kg、水解氮110.0 mg/kg、有效磷4.3 mg/kg、有效鉀116.0 mg/kg、銅44.1 mg/kg、鋅59.9 mg/kg、錳463.0 mg/kg、硒0.149 mg/kg、鐵31.5 mg/kg。

每個(gè)野生燕麥生態(tài)型挑選飽滿度一致、大小均勻的種子80粒，穴播，行長(zhǎng)1.0 m，每行5穴，穴深10.0 cm，行距20.0 cm，田間管理同栽培燕麥。成熟期，收獲野生燕麥種子，置于37 ℃烘箱中烘干，取出脫粒，研磨過篩，用于營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1 總類黃酮、總酚含量 取50 mg野生燕麥待測(cè)樣品，加入1.6 mL 50%甲醇溶液，超聲處理1 h，取出樣品搖勻，在65 ℃水浴鍋內(nèi)水浴30 min，將樣品取出，室溫靜置30 min，放入離心管盒內(nèi)，在搖床上振蕩30 min，然后于10 000 r/min離心10 min，在4 ℃下放置48 h，采用紫外分光光度法測(cè)定總類黃酮[14]和總酚[15]含量。

1.2.2 植酸、無(wú)機(jī)磷含量 將提取總類黃酮、總酚后的底物，用真空濃縮儀(Eppendorf，Concentrator Plus)濃縮8 h至無(wú)溶液，加入200 μL HCl(0.5 mol/L)溶液，室溫靜置2 h至底物完全吸漲后，用電動(dòng)組織研磨器將底物研磨成勻漿，再加入1.4 mL HCl(0.5 mol/L)溶液，放入離心管盒內(nèi)，在搖床上振蕩30 min，然后于10 000 r/min離心10 min，4 ℃放置備用。采用紫外分光光度法測(cè)定植酸[16]和無(wú)機(jī)磷含量[17]。

1.2.3 氨基含量 稱取30 mg野生燕麥待測(cè)樣品，加入1 600 μL NaOH(0.1 mol/L)溶液搖勻，于 70 ℃水浴鍋中水浴1 h，每隔20 min取出搖晃一次，10 000 r/min離心10 min，4 ℃放置備用。采用紫外分光光度法測(cè)定氨基含量[18]。

1.2.4 種子形態(tài) 隨機(jī)選取野生燕麥植株主莖穗的籽粒3～8粒，用考種儀測(cè)定籽粒的千粒質(zhì)量、面積、周長(zhǎng)、長(zhǎng)、寬、直徑、圓度，并計(jì)算長(zhǎng)/寬。每個(gè)群體的每個(gè)生態(tài)型進(jìn)行3次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用JMP 6.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(One-Way ANOVA)、差異顯著性檢驗(yàn)(Tukey-Kramer HSD)和斯皮爾曼秩相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 以色列野生燕麥群體的種子形態(tài)差異

由表2可知，種子形態(tài)指標(biāo)中種子長(zhǎng)/寬、長(zhǎng)、圓度在6個(gè)群體之間均無(wú)顯著差異，其余形態(tài)指標(biāo)在Tabigha、Nahef 2個(gè)群體間均存在顯著差異。千粒質(zhì)量最大的群體是Tabigha(19.68 g)，最小的群體是Nahef(14.02 g)；面積最大的是Tabigha(18.49 mm2)，最小的是Nahef(14.85 mm2)；周長(zhǎng)最大的是Tabigha(22.19 mm)，最小的是Nahef(20.20 mm)；長(zhǎng)最大的是Tabigha(9.71 mm)，最小的是Nahef(8.89 mm)；寬最大的是Tabigha(2.36 mm)，最小的是Nahef(2.07 mm)；長(zhǎng)/寬最大的是Beit-Oren(4.37)，最小的是Tabigha(4.13)；直徑最大的是Tabigha(4.80 mm)，最小的是Nahef(4.31 mm)；圓度較大的群體是Atlit、Evolution Canyon、Tabigha，均為0.24，較小的群體是Beit-Oren、Caesarea、Nahef，均為0.23。

從變異系數(shù)來(lái)看，8個(gè)種子形態(tài)性狀中變異系數(shù)最大的是千粒質(zhì)量，可見6個(gè)野生燕麥群體千粒質(zhì)量的離散程度最大，差異最大；Atlit、Caesarea、Evolution Canyon群體變異系數(shù)最小的均是直徑，Nahef、Tabigha群體變異系數(shù)最小的均是長(zhǎng)/寬，Beit-Oren群體變異系數(shù)最小的是寬，說明群體間差異最小，相對(duì)較穩(wěn)定。

表2 6個(gè)以色列野生燕麥群體的種子形態(tài)性狀差異

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同群體間的差異達(dá)到顯著(P<0.05)水平，下同。

Note:Different lowercase letters after the data within a column indicate significant differences among different groups (P<0.05),the same below.

2.2 以色列野生燕麥群體的籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)差異

由表3可知，6個(gè)野生燕麥群體間籽?？偡?、植酸、無(wú)機(jī)磷、氨基含量均無(wú)顯著差異，僅總類黃酮含量在Nahef和Tabigha間差異顯著。總類黃酮含量最高的群體是Nahef，為316.89 mg/kg，最低的群體是Tabigha，為102.84 mg/kg；總酚含量最高的群體是Caesarea(863.82 mg/kg)，最低的群體是Atlit(633.67 mg/kg)；植酸含量最高的群體是Evolution Canyon(965.78 mg/kg)，最低的群體是Beit-Oren(825.23 mg/kg)；無(wú)機(jī)磷含量最高的群體是Caesarea(736.67 mg/kg)，最低的群體是Tabigha(377.68 mg/kg)；氨基含量由大到小為Evolution Canyon、Beit-Oren、Tabigha、Caesarea、Atlit、Nahef，最高為3 192.32 mg/kg，最低為2 787.59 mg/kg。

從變異系數(shù)來(lái)看，野生燕麥群體5個(gè)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的變異系數(shù)總體表現(xiàn)為無(wú)機(jī)磷含量>總類黃酮含量>植酸含量>總酚、氨基含量，說明野生燕麥籽粒中無(wú)機(jī)磷含量的離散程度最大，各群體間含量差異較大，而總酚、氨基含量的變異系數(shù)較小，說明差異較小，相對(duì)較穩(wěn)定。

2.3 以色列野生燕麥群體種子形態(tài)指標(biāo)與起源地生態(tài)地理因素之間的相關(guān)性

對(duì)6個(gè)以色列野生燕麥群體的種子形態(tài)指標(biāo)與起源地生態(tài)地理因素之間的相關(guān)性進(jìn)行分析(表4)發(fā)現(xiàn)，千粒質(zhì)量與年平均溫度、8月平均溫度、1月平均溫度、季節(jié)溫差均呈極顯著或顯著正相關(guān)，與年降雨量、年降雨天數(shù)分別呈顯著、極顯著負(fù)相關(guān)；面積、長(zhǎng)、周長(zhǎng)、直徑與年平均溫度、8月平均溫度、1月平均溫度均呈顯著或極顯著正相關(guān)，面積、直徑與年降雨天數(shù)分別呈極顯著、顯著負(fù)相關(guān)；長(zhǎng)/寬與年平均溫度、8月平均溫度均呈顯著負(fù)相關(guān)；寬與年平均溫度、8月平均溫度、1月平均溫度、季節(jié)溫差、晝夜溫差均呈極顯著或顯著正相關(guān)，與海拔、年降雨量、年降雨天數(shù)均呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)；圓度僅與8月平均溫度呈顯著正相關(guān)，與其余起源地生態(tài)地理因素間均不存在顯著相關(guān)性。

表3 6個(gè)以色列野生燕麥群體的籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)差異

表4 以色列野生燕麥種子形態(tài)性狀與起源地生態(tài)地理因素的顯著相關(guān)性

2.4 以色列野生燕麥群體籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)與起源地生態(tài)地理因素之間的相關(guān)性

對(duì)6個(gè)以色列野生燕麥群體籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)與起源地生態(tài)地理因素之間的相關(guān)性進(jìn)行分析(表5)發(fā)現(xiàn)，總類黃酮含量與年平均溫度、8月平均溫度、1月平均溫度、季節(jié)溫差均呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)，與年降雨天數(shù)、年平均濕度均呈顯著正相關(guān)；植酸含量?jī)H與經(jīng)度呈顯著負(fù)相關(guān)；無(wú)機(jī)磷含量與經(jīng)度、緯度均呈顯著負(fù)相關(guān)。

表5 以色列野生燕麥籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)與起源地生態(tài)地理因素的顯著相關(guān)性

3 結(jié)論與討論

在6個(gè)野生燕麥群體中，Tabigha群體千粒質(zhì)量、面積、周長(zhǎng)、長(zhǎng)、寬、直徑均最大，Nahef群體均最小。各群體中千粒質(zhì)量、面積、周長(zhǎng)、寬及直徑間都存在明顯差異，說明地區(qū)間的環(huán)境差異對(duì)種子形態(tài)性狀有一定影響，而長(zhǎng)/寬、長(zhǎng)和圓度在6個(gè)群體之間均無(wú)顯著差異，說明野生燕麥中的這3個(gè)種子形態(tài)性狀可能具有一定的保守性。

本研究發(fā)現(xiàn)，6個(gè)野生燕麥群體間籽?？偡?、植酸、無(wú)機(jī)磷、氨基含量均無(wú)顯著差異，僅總類黃酮含量在Nahef和Tabigha群體間差異顯著，說明總類黃酮含量相對(duì)較易受基因型和環(huán)境影響。從變異系數(shù)來(lái)看，無(wú)機(jī)磷含量的離散程度最大，各群體間差異較大；而總酚、氨基含量的變異系數(shù)較小，說明差異較小，相對(duì)較穩(wěn)定，營(yíng)養(yǎng)成分含量間的差異主要由品種的遺傳特性決定，這與趙麗那[12]的研究結(jié)果相一致。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，總類黃酮含量與年平均溫度、8月平均溫度、1月平均溫度、季節(jié)溫差均呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)，與年降雨天數(shù)、年平均濕度均呈顯著正相關(guān)；植酸含量?jī)H與經(jīng)度呈顯著負(fù)相關(guān)；無(wú)機(jī)磷含量與經(jīng)度、緯度均呈顯著負(fù)相關(guān)。綜上，與總類黃酮含量顯著相關(guān)的環(huán)境因素較多，與其余營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)顯著相關(guān)的環(huán)境因素較少。種子形態(tài)指標(biāo)中，千粒質(zhì)量與年平均溫度、8月平均溫度、1月平均溫度、季節(jié)溫差均呈極顯著或顯著正相關(guān)，與年降雨量、年降雨天數(shù)分別呈顯著、極顯著負(fù)相關(guān)；面積、長(zhǎng)、周長(zhǎng)、直徑與年平均溫度、8月平均溫度、1月平均溫度均呈顯著或極顯著正相關(guān)，面積、直徑與年降雨天數(shù)分別呈極顯著、顯著負(fù)相關(guān)；長(zhǎng)/寬與年平均溫度、8月平均溫度均呈顯著負(fù)相關(guān)；寬與年平均溫度、8月平均溫度、1月平均溫度、季節(jié)溫差、晝夜溫差均呈極顯著或顯著正相關(guān)，與海拔、年降雨量、年降雨天數(shù)均呈極顯著或顯著負(fù)相關(guān)；圓度僅與8月平均溫度呈顯著正相關(guān)，與其余起源地生態(tài)地理因素間均不存在顯著相關(guān)性。說明千粒質(zhì)量、面積、長(zhǎng)、周長(zhǎng)、直徑、寬受較多環(huán)境因素影響，而圓度受較少環(huán)境因素影響?？梢姺N子的形態(tài)、營(yíng)養(yǎng)成分含量等特性在不同的物種間或同一物種內(nèi)部存在的差異是植物與外界環(huán)境相互作用的結(jié)果，而同一野生燕麥群體內(nèi)部存在較大差異，可能與其自身遺傳特性、環(huán)境條件、田間管理等因素有關(guān)，這與前人的研究結(jié)果一致[13,19-24]。