長柄扁桃種子油脂累積及脂肪酸轉(zhuǎn)化規(guī)律

包文泉，陳俊興，敖 敦，包洪勝，王麗麗，張淑寧，張 裕，白玉娥

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) a.林學(xué)院；b.草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011；2.岫巖滿族自治縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展中心，遼寧 鞍山 114300）

近年來，隨著食用植物油需求的日益增長以及對(duì)食用植物油品質(zhì)要求的提高，木本油料已越來越受人們的關(guān)注[1]。木本油料樹種根系發(fā)達(dá)，適應(yīng)性強(qiáng)，可種植于荒山、荒灘和鹽堿地等非耕地，并且一次種植可收獲多年[2]；此外，與傳統(tǒng)的油料作物相比，木本油料油脂品質(zhì)優(yōu)，富含油酸、亞油酸和亞麻酸等不飽和脂肪酸，具有極高的食用、藥用和保健作用[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國木本糧油植物資源豐富，大多分布在“老、山、邊、窮”地區(qū)，種子含油率高于40%，可食用油料樹種就有150 多種；但目前開發(fā)利用的只有核桃、文冠果、山杏等10 余種，說明我國廣袤山地丘陵中尚存在大量的“綠色油庫”有待進(jìn)一步發(fā)掘與開發(fā)利用[2-3]?？梢?，加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)木本油料樹種的開發(fā)與利用，對(duì)于保障我國糧油安全和生態(tài)安全具有重要的戰(zhàn)略意義。

長柄扁桃Amygdalus pedunculata又稱野櫻桃，系薔薇科扁桃屬落葉灌木，是我國重要的生態(tài)經(jīng)濟(jì)型樹種，其抗旱、抗寒能力極強(qiáng)，集中分布于內(nèi)蒙古、河北和陜西等地，種質(zhì)資源較為豐富，是我國干旱區(qū)水土保持、生態(tài)修復(fù)等生態(tài)建設(shè)的優(yōu)選樹種[4-5]。同時(shí)，長柄扁桃種子含油率高，出油率高達(dá)52%，油中不飽和脂肪酸含量高達(dá)95%，可作為高品質(zhì)食用植物油，其開發(fā)利用潛力巨大[6]。目前。關(guān)于長柄扁桃的研究集中于遺傳多樣性、抗旱抗寒性和成分提取方面[5-7]，而對(duì)長柄扁桃的油脂累積特點(diǎn)及脂肪酸轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究極少，因而無法采取科學(xué)準(zhǔn)確的栽培管理措施，進(jìn)而嚴(yán)重制約了長柄扁桃這一新型優(yōu)質(zhì)木本糧油的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。本研究通過分析長柄扁桃種子發(fā)育過程中油脂累積規(guī)律及脂肪酸組分轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，分析油脂累積過程中各脂肪酸間的相關(guān)性，研究結(jié)果不僅可為長柄扁桃果實(shí)的適時(shí)采收提供理論依據(jù)，還對(duì)提高長柄扁桃種子油脂產(chǎn)量和油脂品質(zhì)等具有重要的理論指導(dǎo)和現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以內(nèi)蒙古良種繁育中心生長情況良好的長柄扁桃良種‘蒙扁1 號(hào)’為試材，自花后15 d 至種子成熟（106 d），每7 天采一次種仁，共采集14個(gè)發(fā)育期種仁，將其常溫風(fēng)干，備油脂含量和脂肪酸組分的測(cè)定；將14 期種仁樣品分別記為花后15、22、29、36、43、50、57、64、71、78、85、92、99、106 d 的長柄扁桃種子。

1.2 油脂和脂肪酸組分的提取與分析

分別稱取花后15、22、29、36、43、50、57、64、71、78、85、92、99、106 d 的10 g 干種仁研磨，采用索氏抽提法提取油脂，重復(fù)3 次。脂肪酸組分的測(cè)定采用氣相色譜儀，重復(fù)3 次，參照陳俊興等[8]的方法進(jìn)行。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用Excel 2019 軟件對(duì)發(fā)育期種子油脂含量和脂肪酸組分含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并使用SPSS 20.0 軟件對(duì)發(fā)育期種子脂肪酸組分進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 長柄扁桃種子油脂累積規(guī)律

通過測(cè)定長柄扁桃幼果期至成熟期的種子含油量，初步掌握了長柄扁桃種子發(fā)育過程中油脂累積的動(dòng)態(tài)規(guī)律，所得規(guī)律如圖1所示。長柄扁桃種子油脂的動(dòng)態(tài)累積變化模式呈“慢—快—慢”的單S 型，根據(jù)油脂含量的變化，可將其油脂累積過程分為3 個(gè)階段，即為油脂緩慢累積期、油脂快速累積期和油脂減緩累積期。其中，花后15～50 d 長柄扁桃種子含油量從7.10%累積增值17.23%，日平均增量約0.3%，為油脂緩慢累積期；花后50～78 d 種子油脂含量快速提高，進(jìn)入油脂快速累積期，種子油脂日平均增量達(dá)1.34%，并在花后78 d 累積至最高（54.67%），而花后78 至106 d，長柄扁桃種子油脂累積速度開始下降，逐漸進(jìn)入油脂減緩累積期，于78 d 降至52.90%。

圖1 長柄扁桃種子油脂累積的動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes in the accumulation of A.pedunculata seeds

2.2 長柄扁桃種子發(fā)育過程中脂肪酸組分轉(zhuǎn)化規(guī)律

對(duì)長柄扁桃種子油脂主要成分進(jìn)行檢測(cè)分析可知（表1），長柄扁桃種子油脂中含有棕櫚酸（C16∶0）、棕櫚油酸（C16∶1）、硬脂酸（C18∶0）、油酸（C18∶1）、亞油酸（C18∶2）、亞麻酸（C18∶3）和二十碳烯酸（C20∶1）等7 種脂肪酸；其中硬脂酸和棕櫚酸為飽和脂肪酸（SFA），油酸、二十碳烯酸和棕櫚油酸為單不飽和脂肪酸（MUFA），而亞油酸和亞麻酸為多不飽和脂肪酸（PUFA）。通過對(duì)各發(fā)育期種子脂肪酸組分的分析，發(fā)現(xiàn)二十碳烯酸、亞油酸、油酸、硬脂酸和棕櫚酸是長柄扁桃種子發(fā)育過程中的主要脂肪酸組分，在種子發(fā)育過程中，這五種組分含量變化均存在顯著差異（P＜0.01），其中油酸含量具有始終增量趨勢(shì)，從29.94%增至75.61%；亞油酸含量則具有先增高后降低的規(guī)律，由28.26%增高至44.42%，隨后再降低至18.20%；而二十碳烯酸、硬脂酸和棕櫚酸的變化趨勢(shì)相似，棕櫚酸從11.19%減少至3.61%，硬脂酸含量從8.96%減少至1.24%，二十碳烯酸含量從20.69%逐漸減少至消失。長柄扁桃發(fā)育期種子中的棕櫚油酸和亞麻酸的動(dòng)態(tài)變化相似，在油脂緩慢累積期基本未檢測(cè)到棕櫚油酸和亞麻酸，而從油脂快速累積期后才出現(xiàn)微量棕櫚油酸（＜0.51%）和亞麻酸（＜0.34%）[5,8]。

表1 長柄扁桃發(fā)育期種子脂肪酸組分及含量?Table 1 Fatty acid components and content of A.pedunculata seeds during development

2.3 飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸含量變化規(guī)律

不同發(fā)育期長柄扁桃種子飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸的動(dòng)態(tài)變化分析結(jié)果顯示（圖2），在種子發(fā)育前期（15～78 d），飽和脂肪酸SFA、單不飽和脂肪酸MUFA 和多不飽和脂肪酸PUFA的含量都存在較大的變化，其中PUFA 的變化與MUFA 變化相反，如MUFA 含量先出現(xiàn)微量減少再出現(xiàn)迅速提高，由50.62%降低至45.76%，再增高至75.99%，動(dòng)態(tài)變化差異顯著；而PUFA含量先出現(xiàn)增高再出現(xiàn)降低，從28.26%增高至44.42%，再降低至18.12%，動(dòng)態(tài)變化差異顯著；SFA 含量則先出現(xiàn)降低再逐漸穩(wěn)定，由20.15%降低至4.91%。此外，進(jìn)入油脂減緩累積期后長柄扁桃種子中SFA、MUFA 和PUFA 的含量均趨于穩(wěn)定，其含量無顯著變化[8]。

圖2 長柄扁桃發(fā)育期種子飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸的動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Dynamic changes of saturated fatty acids and unsaturated fatty acids in A.pedunculatus seeds

2.4 長柄扁桃種子發(fā)育過程中脂肪酸組分間的相關(guān)性分析

發(fā)育期種子脂肪酸組分間的相關(guān)性分析表明（表2），在種子發(fā)育過程中油酸與亞麻酸、油酸與棕櫚油酸、亞麻酸與棕櫚油酸間均存在顯著正相關(guān)，其間的相關(guān)性系數(shù)分別為0.980、0.772 和0.751；硬脂酸與棕櫚酸、二十碳烯酸與棕櫚酸、二十碳烯酸與硬脂酸間同樣存在顯著正相關(guān)，其相關(guān)性系數(shù)分別為0.977、0.951 和0.933；而油酸和亞麻酸分別與二十碳烯酸、棕櫚酸、亞油酸、硬脂酸存在顯著負(fù)相關(guān)，并且相關(guān)性系數(shù)均大于0.800[8]。

表2 長柄扁桃發(fā)育期種子中脂肪酸組分間的相關(guān)性Table 2 Correlation between fatty acid components in seeds with A.pedunculatus during development

3 結(jié)論與討論

含油率是衡量木本油料樹種開發(fā)利用價(jià)值的重要性狀。隨著種子發(fā)育，木本油料樹種的含油率也發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，不同樹種或同一樹種種子發(fā)育期不同，其種子含油量存在顯著差異，但木本油料樹種種子油脂累積過程通?？煞譃? 個(gè)階段，大多呈“S”型累積模式[9-10]。對(duì)長柄扁桃發(fā)育期種子油脂累積的動(dòng)態(tài)變化研究表明，長柄扁桃種子油脂累積變化模式呈典型的單S 型，可分為油脂緩慢累積期、油脂快速累積期和油脂減緩累積期。這與木本油料樹種野山杏[11]、文冠果[12]、麻瘋樹[13]、黃連木[14]、白檀[15]等的種子油脂累積規(guī)律的研究結(jié)果相似，符合絕大多數(shù)木本油料果實(shí)或種子的油脂累積規(guī)律。長柄扁桃種子發(fā)育初期（15～50 d）油脂累積緩慢，累積增量小于0.3%，這與種子發(fā)育初期林木個(gè)體有限的營養(yǎng)物質(zhì)和較弱的同化能力有關(guān)外，還與甘油三酯合成初期，關(guān)鍵調(diào)控酶與蛋白正處于啟動(dòng)階段有關(guān)[11]。由于自身同化能力和相關(guān)酶活性的提高，自花后50 d開始長柄扁桃種子油脂累積速度提高，平均日增油量高達(dá)1.34%，并于花后78d 油脂含量達(dá)最大值。因此，在該階段應(yīng)加強(qiáng)地面管理和樹體管理，以期提高長柄扁桃種子油脂產(chǎn)量和質(zhì)量，并初步確定采收時(shí)間。此外，從花后78d 開始，長柄扁桃種子含油量變得逐漸穩(wěn)定，這與山杏、文冠果等其他木本油料樹種相似[11-12]，這可能是種子發(fā)育后期含水量顯著降低導(dǎo)致油脂合成和轉(zhuǎn)化相關(guān)酶活性的降低，進(jìn)而抑制其脂肪酸的合成[16]。

三酰甘油是植物種子油脂的主要成分[17-18]。木本油料樹種種子三酰甘油的脂肪酸以16～18個(gè)碳脂肪酸為主，如油酸、亞油酸、棕櫚酸和亞麻酸[18]。長柄扁桃發(fā)育期種子油脂中共檢測(cè)出7種脂肪酸，鏈長分別為16、18 和20 個(gè)碳，這與許新橋等[1]研究毛烏素沙地長柄扁桃種子脂肪酸組分變異的研究結(jié)果一致，但其各脂肪酸組分含量存在差異，這可能是不同材料間遺傳背景差異所致[11]。同一樹種間脂肪酸組分含量存在較大差異，這一結(jié)果同樣也存在于麻瘋樹[20]和文冠果[21]等木本油料中。

木本油料樹種種子油脂累積特點(diǎn)、脂肪酸組分轉(zhuǎn)化規(guī)律及其相關(guān)性研究可為油脂提質(zhì)增產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。長柄扁桃種子發(fā)育過程中，C18脂肪酸含量最高，占總脂肪酸的90%以上，其中，油酸構(gòu)成其主要單不飽和脂肪酸，而亞油酸構(gòu)成其主要多不飽和脂肪酸，并且二者的動(dòng)態(tài)累計(jì)模式變化表現(xiàn)完全相反，符合油酸是亞油酸生物合成的前體物質(zhì)這一結(jié)論[11]。棕櫚酸、硬脂酸和二十碳烯酸是長柄扁桃種子的主要飽和脂肪酸（SFA），其含量分別由11.19% 降至3.61%、8.96% 降至1.24%和20.69%降至0。食用植物油中，SFA、MUFA 和PUFA 的比例是決定其營養(yǎng)價(jià)值和穩(wěn)定性的重要指標(biāo)[22]。通常認(rèn)為高品質(zhì)油應(yīng)含有較高比例的MUFA、較低比例的PUFA 和SFA，長柄扁桃種子油脂中SFA∶MUFA∶PUFA 比例為4.85%∶76.11%∶18.53%，屬于營養(yǎng)價(jià)值高且穩(wěn)定強(qiáng)的高品質(zhì)油脂。長柄扁桃種子SFA、MUFA 和PUFA 的含量均在油脂含量最大期（78 d）達(dá)穩(wěn)定，可見，根據(jù)油脂累積和脂肪酸轉(zhuǎn)化特點(diǎn)制定采收期，可獲取高品質(zhì)種子油。同時(shí)，本研究發(fā)現(xiàn)長柄扁桃種子油脂累積過程中油酸、亞麻酸、棕櫚油酸三者間呈顯著正相關(guān)，棕櫚酸、硬脂酸和二十碳烯酸三者間同樣呈顯著正相關(guān)，而油酸和亞麻酸分別與二十碳烯酸、亞油酸、硬脂酸、棕櫚酸呈顯著負(fù)相關(guān)；表明后期如對(duì)某一脂肪酸組分進(jìn)行選擇時(shí)，可根據(jù)脂肪酸組分間的相關(guān)性，定向培育或改良高品質(zhì)油用長柄扁桃種質(zhì)。

綜上所述，長柄扁桃種子油脂累積及脂肪酸組分轉(zhuǎn)化是個(gè)復(fù)雜的生理生化過程，了解其油脂累積及脂肪酸轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，采取相應(yīng)的管理措施，對(duì)獲得高產(chǎn)、高品質(zhì)的長柄扁桃種子至關(guān)重要。但油脂累積及脂肪酸轉(zhuǎn)化還與生境、氣候等環(huán)境因子有關(guān)，并且某一種質(zhì)油脂累積規(guī)律并不能完全代表長柄扁桃種子油脂累積及脂肪酸轉(zhuǎn)化規(guī)律[23-24]。因此，后期應(yīng)進(jìn)一步開展長柄扁桃不同種源和種質(zhì)的油脂累積及脂肪酸轉(zhuǎn)化相關(guān)的研究，找出其相似點(diǎn)與差異，結(jié)合栽培管理，為油用長柄扁桃育種的配套措施提供參考。