歐洲花楸與陜甘花楸的遺傳差異性及其果實(shí)成分分析

佘 萍，馬 杰，賈寶光，余治家，王正安

(寧夏農(nóng)林科學(xué)院 固原分院，寧夏 固原 756000)

花楸(Sorbuspohuashanensis)屬薔薇科花楸屬植物，別名臭槐樹、河楸及黃花楸，產(chǎn)于黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、山西、甘肅和山東等地?；ㄩ痹谶m地生長(zhǎng)速度快，春日滿樹白花，入秋紅果累累，莢垂如豆，極具觀賞價(jià)值；其果具有很好的食用價(jià)值。為豐富花楸種質(zhì)資源，林業(yè)部門不斷引進(jìn)外國(guó)花楸樹種，并對(duì)其開展研究。對(duì)歐洲花楸樹種的研究始于2002年，近年來對(duì)歐洲花楸的研究主要在引種繁育[1-3]和藥理研究[4-9]方面。關(guān)于遺傳差異性的研究分析多見于糧食作物、菌類和蔬菜[10-12]，而對(duì)樹木遺傳差異性研究較少，近年僅有關(guān)于楊樹和桉樹的遺傳差異性分析[13-14]，花楸屬樹種的研究還未見遺傳差異性方面的報(bào)道。關(guān)于樹木果實(shí)成分的研究較多[15-18]，包括花楸屬樹種果實(shí)成分的分析[19-21]，但對(duì)引進(jìn)樹種歐洲花楸與本土花楸果實(shí)成分的對(duì)比分析鮮有報(bào)道。鑒于此，以固原市引種的歐洲花楸和當(dāng)?shù)仃兏驶ㄩ睘檠芯繉?duì)象，采用RAPD技術(shù)對(duì)不同來源花楸進(jìn)行遺傳差異性分析，并對(duì)比分析不同來源花楸的果實(shí)成分，旨在為花楸的引種馴化及開發(fā)應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在寧夏固原市原州區(qū)古雁嶺，海拔1 806 m，地處東經(jīng)106.261°、北緯36.022°，年平均氣溫8.6℃，年降雨量450 mm左右，年蒸發(fā)量2 550 mm左右，年日照時(shí)數(shù)2 500 h左右，≥5℃積溫3 580℃左右，無霜期160 d左右，年相對(duì)濕度50%左右。土壤為黃綿壤，有機(jī)質(zhì)含量為10.43 g/kg，速效磷7.32 g/kg，速效鉀303.33 g/kg，全氮0.89 g/kg，pH 8.07。

1.2 試驗(yàn)材料

以固原市引種的歐洲花楸與本地陜甘花楸的葉片和果實(shí)為研究材料。陜甘花楸(SorbuskoehneanaSchneid.)是六盤山地區(qū)的鄉(xiāng)土樹種，試驗(yàn)苗木為2008年播種繁殖獲得；歐洲花楸(SorbusaucupariaL.)原產(chǎn)歐洲，試驗(yàn)苗木為2008年從歐洲引進(jìn)種子播種繁殖獲得。2個(gè)參試樹種的樹齡、栽植地點(diǎn)相同，葉片和果實(shí)樣品采集時(shí)間均為2019年8月初。

1.3 檢測(cè)方法

1.3.1 遺傳差異性 以歐洲花楸和陜甘花楸葉片為檢測(cè)對(duì)象，采用RAPD技術(shù)對(duì)其遺傳差異性檢測(cè)。RAPD是建立在PCR (Polymerase Chain Reaction)基礎(chǔ)上的一種可對(duì)整個(gè)未知序列的基因組進(jìn)行多態(tài)性分析的分子技術(shù)。以基因組DNA為模板，單個(gè)人工合成的隨機(jī)多態(tài)核苷酸序列(通常為10個(gè)堿基對(duì))為引物，在熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(Taq酶)作用下，進(jìn)行PCR擴(kuò)增。擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)瓊脂糖或聚丙烯酰胺電泳分離、溴化乙錠染色后，在紫外透視儀上檢測(cè)多態(tài)性，擴(kuò)增產(chǎn)物的多態(tài)性反映了基因組的多態(tài)性?；蚪MDNA提取采用改良CTAB法。PCR擴(kuò)增反應(yīng)體系：10×PCR Buffer 10 μL、2.5 mmol/L dNTPs 2 μL、10 μmol/L引物 1 μL、1.25 U/μL Taq酶 0.3 μL、4 ng/μL DNA 1 μL，加ddH2O補(bǔ)足25 μL。PCR引物見表1。擴(kuò)增條件：94℃預(yù)變性4 min；94℃變性30 s，36℃退火30 s，72℃延伸2 min，44個(gè)循環(huán)；72℃延伸10 min。1.5%瓊脂糖凝膠電泳。

表1 PCR引物的名稱及序列Table 1 Name and sequence of PCR primers

1.3.2 果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分、酚類化合物與礦物質(zhì)含量檢測(cè) 由于歐洲花楸果實(shí)在8月明顯可分出琥珀色和玫瑰色2個(gè)色種，為鑒別不同色種的花楸果實(shí)成分，故于8月初可區(qū)分琥珀果和玫瑰果顏色時(shí)，采集2個(gè)樹種(歐洲花楸和陜甘花楸)的3種果實(shí)的樣品(歐洲花楸的琥珀果與玫瑰果及陜甘花楸果)，鮮果用保鮮盒包裝，立即送檢。用原子吸收光度計(jì)、火焰光度計(jì)、紫外分光光度計(jì)、索氏提取器、滴定儀等儀器測(cè)定花楸果實(shí)的蛋白質(zhì)、脂肪、可溶性固形物、總糖、還原糖、可溶性糖、單寧、鐵、鋅、鈣、鎂、鉀及Vc含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 2個(gè)花楸樹種的遺傳差異性

2.1.1 遺傳差異 采用48條隨機(jī)RAPD引物對(duì)歐洲花楸和陜甘花楸進(jìn)行PCR擴(kuò)增，篩選其中12條獲得清晰條帶的隨機(jī)引物進(jìn)行第二次擴(kuò)增。得到的擴(kuò)增片段長(zhǎng)度在200～2 000 bp，2個(gè)樹種擴(kuò)增產(chǎn)物條帶相似，但是引物Z2、Z15、Z17、Z20、O12、O13、O14、O15、O21及O24在2個(gè)樹種間出現(xiàn)差異條帶，共獲得10個(gè)清晰的差異條帶(圖1)。說明，2個(gè)樹種在檢測(cè)的10個(gè)位點(diǎn)存在差異，證實(shí)歐洲花楸和陜甘花楸具有遺傳差異性，屬于花楸屬的2個(gè)不同種。

注：I為歐洲花楸，II為陜甘花楸，M為分子量標(biāo)記，箭頭處為差異條帶。
Note: I，S.aucuparia; II，S.koehneana(CK); M，marker; Arrow，differential band.
圖1歐洲花楸和陜甘花楸的條帶差異性
Fig.1 Band difference betweenS.aucupariaandS.koehneana

2.1.2 田間差異 2個(gè)樹種在田間觀測(cè)的結(jié)果也有很大的區(qū)別。陜甘花楸屬于灌木，矮小叢生，果實(shí)白色；而歐洲花楸屬于喬木，樹干通直、冠形優(yōu)美，田間鑒定和遺傳差異性鑒定結(jié)果相符。

2.2 花楸果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)成分、酚類化合物與礦物質(zhì)含量

由表2可知?dú)W洲花楸琥珀果與玫瑰果和陜甘花楸果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)成分、礦物質(zhì)與化合物含量的差異性。

2.2.1 營(yíng)養(yǎng)成分 蛋白質(zhì)含量歐洲花楸顯著高于陜甘花楸，歐洲花楸琥珀果顯著高于玫瑰果。脂肪含量3者之間差異不顯著，歐洲花楸琥珀果高于玫瑰果與陜甘花楸?？扇苄怨绦挝锖瓦€原糖含量均表現(xiàn)為歐洲花楸顯著高于陜甘花楸，歐洲花楸玫瑰果顯著高于琥珀果?？偺呛涂扇苄蕴呛烤憩F(xiàn)為歐洲花楸顯著高于陜甘花楸，歐洲花楸琥珀果顯著高于玫瑰果。在蛋白質(zhì)、脂肪、可溶性固形、總糖、還原糖和可溶性糖6項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)成分中，以歐洲花楸琥珀果的累積量最高，達(dá)46.89 g/100g；其次是歐洲花楸玫瑰果，營(yíng)養(yǎng)累積量為45.51 g/100g；陜甘花楸最低，營(yíng)養(yǎng)累積量為34.27 g/100g。總體看，果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分含量歐洲花楸琥珀果>歐洲花楸玫瑰果>陜甘花楸。

2.2.2 礦物質(zhì)元素 在鐵、鋅、鈣、鎂和鉀5種礦物質(zhì)元素中，鐵、鋅、鈣和鉀含量歐洲花楸顯著高于陜甘花楸，歐洲花楸琥珀果顯著高于玫瑰果。鎂含量歐洲花楸琥珀果顯著高于陜甘花楸，陜甘花楸顯著高于歐洲花楸玫瑰果。總體看，礦物質(zhì)元素含量歐洲花楸琥珀果>歐洲花楸玫瑰果>陜甘花楸，其中，歐洲花楸琥珀果的累積量為4 915.95 mg/kg，歐洲花楸玫瑰果的累積量為4 170.42 mg/kg，陜甘花楸的累積量為4 090.77 mg/kg。

2.2.3 化合物 單寧(酚類化合物)含量陜甘花楸顯著高于歐洲花楸，歐洲花楸玫瑰果高于琥珀果。維生素C(羥基化合物)含量陜甘花楸顯著高于歐洲花楸，歐洲花楸玫瑰果顯著高于琥珀果?？傮w看，化合物含量陜甘花楸>歐洲花楸玫瑰果>歐洲花楸琥珀果。

表2 歐洲花楸和陜甘花楸果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分與礦物質(zhì)元素含量Table 2 Nutrition components and mineral element content in fruits of S. aucuparia and S. koehneana

3 結(jié)論與討論

花楸是優(yōu)良的觀葉觀花觀果的四季景觀樹種，在景觀園林設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，為比較不同來源地花楸的遺傳差異性與果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分含量，對(duì)引自于歐洲的花楸(歐洲花楸)與本土花楸(陜甘花楸)開展對(duì)比研究。結(jié)果表明，在遺傳差異方面，歐洲花楸和陜甘花楸擴(kuò)增產(chǎn)物條帶相似，但引物Z2、Z15、Z17、Z20、O12、O13、O14、O15、O21、O24在2個(gè)品種間出現(xiàn)差異條帶，共獲得10個(gè)清晰的差異條帶，說明2個(gè)樹種在檢測(cè)的10個(gè)位點(diǎn)存在明顯差異。歐洲花楸和陜甘花楸具有遺傳差異性，屬于花楸屬的2個(gè)不同種。

研究表明，歐洲花楸和陜甘花楸果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)成分、礦物質(zhì)元素及化合物含量均存在差異，且歐洲花楸不同色種(琥珀果和玫瑰果)果實(shí)間也存在差異。果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分含量和礦物質(zhì)元素含量均表現(xiàn)為歐洲花楸琥珀果>歐洲花楸玫瑰果>陜甘花楸，化合物含量表現(xiàn)為陜甘花楸>歐洲花楸玫瑰果>歐洲花楸琥珀果?？傮w看，歐洲花楸比陜甘花楸的開發(fā)利用價(jià)值更高。

目前，花楸多數(shù)作為園林觀賞樹種資源，以園林景觀應(yīng)用為主，對(duì)于花楸果實(shí)的應(yīng)用與開發(fā)尚未有深入研究?；ㄩ惫麑?shí)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，可將其作林副產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)，充分挖掘其景觀應(yīng)用外的價(jià)值。研究表明，歐洲花楸的果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分含量明顯高于陜甘花楸，而歐洲花楸中琥珀果優(yōu)于玫瑰果，因此，在花楸規(guī)劃種植時(shí)除考慮其景觀效應(yīng)，還應(yīng)適當(dāng)考慮果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)成分含量，以兼顧其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的體現(xiàn)。