大蒜種質(zhì)資源鑒定評價及優(yōu)異種質(zhì)篩選

齊傳東 周 潔 符家平 吳方華 李 輝 吳金平 郭鳳領(lǐng)*

（1 湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，蔬菜種質(zhì)資源與遺傳改良湖北省重點(diǎn)實驗室，湖北武漢 430064；2 湖北省當(dāng)陽市兩河鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，湖北宜昌 444100；3 房縣尹吉甫鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，湖北十堰 442100）

大蒜（L.）是百合科（Liliacaea）蔥屬（）一年生草本植物，在我國已有2 000多年的種植歷史，青蒜（蒜苗）、蒜薹和鱗莖均可作為蔬菜和調(diào)味品，同時具有良好的醫(yī)療保健作用。目前我國大蒜每年種植面積約90 萬hm，年產(chǎn)量約1 300 萬t，種植范圍廣泛，面積和產(chǎn)量均居世界首位（石瑜 等，2018）。我國大蒜種質(zhì)資源豐富，國家無性繁殖多年生蔬菜種質(zhì)圃保存678份資源，其中國外引進(jìn)資源294 份（王海平 等，2014）。進(jìn)行種質(zhì)資源評價有利于資源的高效利用和遺傳信息的挖掘。近年來，我國在大蒜種質(zhì)資源方面開展了大量研究工作，為構(gòu)建大蒜種質(zhì)資源庫，篩選、培育優(yōu)質(zhì)大蒜品種奠定了基礎(chǔ)。管夢嬌等（2021）利用簡化基因組測序（GBS）技術(shù)對233 份大蒜種質(zhì)資源進(jìn)行了群體進(jìn)化分析，基于獲得的SNPs 標(biāo)記進(jìn)行主成分分析將大蒜群體劃分為4 大類，基于系統(tǒng)進(jìn)化樹分析將大蒜群體劃分為8個亞群，研究結(jié)果表明大蒜種質(zhì)間的親緣關(guān)系主要受地理起源影響。

根據(jù)不同生長時期可將大蒜食用產(chǎn)品分為青蒜、蒜薹和蒜頭。根據(jù)不同的大蒜產(chǎn)品，選擇的品種和田間管理方式也不同。我國有關(guān)大蒜種質(zhì)資源的研究主要集中在適宜北方種植及適宜蒜頭生產(chǎn)的種質(zhì)資源方面，而有關(guān)適宜我國南方地區(qū)種植及青蒜、蒜薹生產(chǎn)的大蒜種質(zhì)資源研究及品種篩選較少。湖北省位于我國長江中游地區(qū)，大蒜種植廣泛，常年播種面積3.3 萬hm以上，主產(chǎn)區(qū)主要集中在宜昌市當(dāng)陽市，隨州市廣水市，孝感市孝南區(qū)、云夢縣，黃岡市黃州區(qū)，襄陽市等地（郭鳳領(lǐng) 等，2018）。青蒜、蒜薹、蒜頭等大蒜產(chǎn)品均具有較大市場需求。湖北省也有豐富的大蒜地方品種和種質(zhì)資源，自2015 年第三次全國農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動開展以來，湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所特色蔬菜課題組通過普查和系統(tǒng)調(diào)查，在湖北省各地共收集大蒜資源81 份，同時引進(jìn)國內(nèi)外優(yōu)良大蒜品種資源19 份，在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜基地進(jìn)行種植，對其農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及部分資源的營養(yǎng)成分進(jìn)行測定分析和比較，以期為大蒜優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源利用及品種選育提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試100 份大蒜種質(zhì)資源編號、名稱及來源見表1。2020 年9月中旬播種，種植株距15 cm，行距20 cm，小區(qū)面積9 m，3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排 列，田間管理按常規(guī)管理方式進(jìn)行。

表1 供試大蒜種質(zhì)資源編號、名稱及來源

1.2 農(nóng)藝性狀觀測

大蒜不同生長時期的農(nóng)藝性狀根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)查（李錫香 等，2006），共調(diào)查36 個大蒜農(nóng)藝性狀指標(biāo)，其中數(shù)量性狀23 個，質(zhì)量性狀13 個，具體見表2。農(nóng)藝性狀測定時采取小區(qū)內(nèi)隨機(jī)抽樣調(diào)查，數(shù)量性狀每組5 個生物學(xué)重復(fù)，質(zhì)量性狀每組3 個生物學(xué)重復(fù)，測定后計算其平均值。青蒜于2020 年12月30日前采收時進(jìn)行指標(biāo)（C1～C13）測定，蒜薹于適宜采收期進(jìn)行指標(biāo)（C14～C23）測定，蒜頭于2021 年5月中旬收獲時進(jìn)行指標(biāo)（C24～C36）測定。

表2 大蒜農(nóng)藝性狀測定指標(biāo)

續(xù)表

1.3 大蒜鱗莖營養(yǎng)指標(biāo)測定

根據(jù)前期田間農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量指標(biāo)等，對篩選出的綜合性狀優(yōu)良的15 個大蒜品種的鱗莖進(jìn)行可溶性蛋白、VC 和大蒜素含量等營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的測定，5 株為1 個生物學(xué)重復(fù)，共設(shè)3 次重復(fù)。其中可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)染色分光光度法測定，VC 含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法進(jìn)行測定，大蒜素含量采用氣相色譜法進(jìn)行測定（郭鳳領(lǐng) 等，2018）。

大蒜素含量測定：稱取50 g 大蒜樣品研磨后過濾，留過濾液于-80 ℃冰箱保存?zhèn)溆?。使用氣相色譜儀（安捷倫7890，美國）進(jìn)行測定。以大蒜新素（二烯丙基三硫醚，DATS，CHS）為200 mg·L，大蒜辣素（二烯丙基二硫醚，DADS，CHS）為200 mg·L的標(biāo)準(zhǔn)曲線工作溶液（純度均大于98%，上海源葉生物科技有限公司）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，色譜柱型號為DB-5（30 cm × 0.25 mm × 0.25 μm）。測定時采用分流進(jìn)樣，分流比為10∶1，進(jìn)樣量為1 μL。載氣為氮?dú)?，純度?99.999%，流量為1.0 mL·min，尾吹氣為60 mL·min；燃?xì)鉃闅錃猓兌取?99.999%，流量為50 mL·min；助燃?xì)鉃榭諝?，流量?00 mL·min。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計算各數(shù)量指標(biāo)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)，多樣性指數(shù)的計算采用Shannon-Weaver 信息指數(shù)。

式中S 表示總的物種數(shù)，P表示第個物種個體數(shù)占群落總數(shù)的比例（冷家歸 等，2021）。

2 結(jié)果與分析

2.1 大蒜種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀的差異與多樣性

2.1.1 大蒜種質(zhì)資源數(shù)量性狀差異與多樣性 由表3 可知，100 份大蒜種質(zhì)資源不同生長階段的23 個數(shù)量性狀存在不同程度的差異，變異系數(shù)在9.466%～52.619%之間，薹莖基部寬變異系數(shù)最小，蒜頭單位面積產(chǎn)量變異系數(shù)最大，其中地上假莖高、青蒜單株質(zhì)量、青蒜單位面積產(chǎn)量、鱗芽數(shù)、單頭鱗莖質(zhì)量和蒜頭單位面積產(chǎn)量等6 個數(shù)量性狀變異系數(shù)均在30%以上，表明大蒜種質(zhì)資源上述性狀的變異性較高，具有明顯遺傳差異。各數(shù)量性狀的多樣性指數(shù)分布在0.594～1.336 之間，蒜頭單位面積產(chǎn)量的多樣性指數(shù)較大，表明不同品種大蒜在蒜頭產(chǎn)量性狀上存在較大差異。綜合考慮各數(shù)量性狀的極差、變異系數(shù)和多樣性指數(shù)，數(shù)量性狀中開展度、地上假莖高、青蒜單株質(zhì)量、青蒜單位面積產(chǎn)量、單薹質(zhì)量、鱗芽數(shù)、單頭鱗莖質(zhì)量、蒜頭單位面積產(chǎn)量等指標(biāo)呈現(xiàn)出明顯的遺傳差異。

表3 大蒜種質(zhì)資源數(shù)量性狀差異與多樣性

2.1.2 大蒜種質(zhì)資源質(zhì)量性狀差異與多樣性 13個質(zhì)量性狀的分類和資源分布占比見表4，多樣性指數(shù)分布在0～1.079 之間。其中葉鞘色多樣性指數(shù)最高，葉色、抽薹性、鱗芽排列、鱗芽整齊度和保護(hù)葉色等表型多樣性指數(shù)也均在0.8 以上，表現(xiàn)出較為豐富的遺傳多樣性。

表4 大蒜種質(zhì)資源質(zhì)量性狀差異與多樣性

2.2 適宜青蒜生產(chǎn)的種質(zhì)資源篩選

在青蒜種植與銷售過程中，青蒜單株質(zhì)量、開展度、株高、株型、葉片挺直度等表型指標(biāo)均與其產(chǎn)量及品質(zhì)具有較大相關(guān)性。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，青蒜單株質(zhì)量在0.014 kg 以上，單位面積產(chǎn)量在0.6 kg·m以上的資源有14 份。綜合分析株型和葉片挺直度指標(biāo)，排除株型開展及葉片下垂的品種，篩選出適宜青蒜生產(chǎn)的大蒜資源6 份，分別為19 號（彭州大蒜1 號）、22 號（二月早）、25 號（12-7D-917脫毒大蒜）、31 號（彭州大蒜2 號）、47 號（二水早）、99 號（品11）。這6 份大蒜資源的青蒜直立性強(qiáng)，葉片挺直度高，具有良好的外觀形態(tài)，商品性好且產(chǎn)量高，對南方氣候條件適應(yīng)性強(qiáng)。

2.3 適宜蒜薹生產(chǎn)的種質(zhì)資源篩選

在蒜薹生產(chǎn)中，大蒜抽薹早晚是影響商品價格的關(guān)鍵因素，上市期較早的蒜薹價格較高，農(nóng)戶利潤值更高。本試驗調(diào)查的100 份大蒜資源中抽薹品種有36 個，其中早抽薹品種28 個，晚抽薹品種8個。在早抽薹品種中有11 個在3月中旬前采收蒜薹，19 號（彭州大蒜1 號）抽薹最早，2月底就能夠進(jìn)行蒜薹采收。綜合考慮蒜薹薹莖長、單薹質(zhì)量、蒜薹單位面積產(chǎn)量等指標(biāo)，篩選出適宜蒜薹生產(chǎn)的大蒜資源5 份，分別為19 號（彭州大蒜1 號）、22號（二月早）、31 號（彭州大蒜2 號）、47 號（二水早）、81 號（房縣大蒜）。這5 份大蒜資源蒜薹產(chǎn)量高，抽薹早，抽薹一致性高，且蒜薹薹莖長、薹莖粗適中，商品性良好。

2.4 適宜蒜頭生產(chǎn)的種質(zhì)資源篩選

蒜頭的單位面積產(chǎn)量是衡量大蒜種質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，本試驗中100 份大蒜資源的平均蒜頭單位面積產(chǎn)量為1.107 kg·m，變異系數(shù)為52.619%，品種間差異較大，其中單位面積產(chǎn)量大于2.0 kg·m的有11 個。此外，考慮大蒜銷售中鱗芽數(shù)、鱗芽排列和鱗芽整齊度都是影響其商品性的重要指標(biāo)，因此盡量選擇鱗芽排列規(guī)則整齊的品種。綜合各項指標(biāo)篩選出適宜蒜頭生產(chǎn)的大蒜資源8 份，分別為3 號（五峰紅蒜）、5 號（南漳大蒜）、20 號（老蒜）、24 號（14-7DS 脫毒大蒜）、40 號（六月蒜）、41 號（百合蒜）、65 號（五峰紫皮蒜）、95 號（莫桑比克3 號），其蒜頭表型如圖1 所示。其中3 號（五峰紅蒜）和5 號（南漳大蒜）雖然單位面積產(chǎn)量不高，但蒜頭為規(guī)則單輪，鱗芽排列整齊，商品性較好；其余6 份資源蒜頭單位面積產(chǎn)量均大于2.0 kg·m。以上8份適宜蒜頭生產(chǎn)的大蒜資源均為不抽薹品種，且適宜南方氣候條件，產(chǎn)量較高，蒜頭大小均勻一致，鱗芽排列規(guī)則整齊，商品性良好。

圖1 適宜蒜頭生產(chǎn)的大蒜資源蒜頭表型

2.5 大蒜蒜頭營養(yǎng)、功能指標(biāo)分析

為了進(jìn)一步篩選營養(yǎng)價值更高的大蒜品種，對篩選出的15 份適宜青蒜、蒜薹和蒜頭生產(chǎn)的大蒜優(yōu)良資源鱗莖中可溶性蛋白、VC 和大蒜素含量等營養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行測定，結(jié)果如表5 所示。不同大蒜品種可溶性蛋白含量相差不大，24 號（14-7DS 脫毒大蒜）含量最低，為4.44 mg·g；19 號（彭州大蒜1 號）含量最高，為9.62 mg·g。蒜頭中VC含量差異較為明顯，24 號（14-7DS 脫毒大蒜）和31 號（彭州大蒜2 號）含量最低，均為9.60 μg·g；3 號（五峰紅蒜）含量最高，為111.20 μg·g。大蒜素是大蒜的活性成分，包括大蒜新素（二烯丙基三硫醚）、大蒜辣素（二烯丙基二硫醚）兩種物質(zhì)，5 號（南漳大蒜）和22 號（二月早）大蒜素含量較高，兩種物質(zhì)含量均在400 μg·g以上。

表5 15 份大蒜資源蒜頭營養(yǎng)指標(biāo)測定結(jié)果

3 討論與結(jié)論

大蒜有“植物黃金”之稱，既是重要的調(diào)味品蔬菜，又是重要的藥用植物。本試驗對收集到的國內(nèi)外100 份大蒜種質(zhì)資源進(jìn)行相關(guān)農(nóng)藝性狀表型調(diào)查，其 中23 個數(shù)量性狀的變異系數(shù)在9.466%～52.619%之間，多樣性指數(shù)在0.594～1.336 之間，而13 個質(zhì)量性狀的多樣性指數(shù)在0～1.079 之間，不同品種間具有較大遺傳差異。前人研究中不同大蒜品種數(shù)量性狀變異系數(shù)在18.94%～56.36%之間，質(zhì)量性狀多樣性指數(shù)在0～1.47 之間（都真真 等，2019），與本試驗中變異系數(shù)與多樣性指數(shù)變化區(qū)間相近。本試驗中蒜頭單位面積產(chǎn)量變異系數(shù)最大，為52.619%，多樣性指數(shù)為1.251；薹莖基部寬變異系數(shù)最小，為9.466%，但其多樣性指數(shù)較高，為1.107。由于多樣性指數(shù)反映的是多樣性的豐度和均勻度，而變異系數(shù)反映的是某一性狀變異的范圍，因此兩者在同一性狀上可能存在表現(xiàn)不一致的情況。13 個質(zhì)量性狀中花苞色均為綠白色，鱗莖皮色均為淺黃色，鱗芽肉色均為黃白色，多樣性指數(shù)為0，表明以上3 個質(zhì)量性狀在不同大蒜品種間表型穩(wěn)定，不存在種間差異。

本試驗分別對青蒜期、蒜薹期和蒜頭期3 個大蒜不同生長時期的23 個數(shù)量性狀和13 個質(zhì)量性狀進(jìn)行調(diào)查，各數(shù)量性狀指標(biāo)平均值與前人研究結(jié)果相近（王海平 等，2014）。綜合大蒜不同生長階段農(nóng)藝性狀表型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，篩選得到了適宜南方地區(qū)青蒜生產(chǎn)的大蒜資源6 份，青蒜株型直立性強(qiáng)，葉片挺直度高，具有良好外觀，商品性好且產(chǎn)量高，分別為19號（彭州大蒜1號）、22號（二月早）、25 號（12-7D-917 脫毒大蒜）、31 號（彭州大蒜2號）、47 號（二水早）、99 號（品11）；適宜南方地區(qū)蒜薹生產(chǎn)的大蒜資源5 份，蒜薹產(chǎn)量高，抽薹期早，抽薹一致，且蒜薹薹莖長、薹莖粗適中，具備良好商品性，分別為19 號（彭州大蒜1 號）、22 號（二月早）、31 號（彭州大蒜2 號）、47 號（二水早）、81 號（房縣大蒜）；適宜南方地區(qū)蒜頭生產(chǎn)的大蒜資源8 份，均為不抽薹品種，有利于大蒜鱗莖的營養(yǎng)積累，蒜頭每667 m產(chǎn)量1 400 kg 以上，蒜頭大小均勻一致，鱗芽排列規(guī)則整齊，具有良好商品性，分別為3 號（五峰紅蒜）、5 號（南漳大蒜）、20 號（老蒜）、24 號（14-7DS 脫毒大蒜）、40 號（六月蒜）、41 號（百合蒜）、65 號（五峰紫皮蒜）、95號（莫桑比克3 號）。其中19 號（彭州大蒜1 號）、22 號（二月早）、31 號（彭州大蒜2 號）、47 號（二水早）這4 份資源既適合青蒜生產(chǎn)也適合蒜薹生產(chǎn)，前期營養(yǎng)生長旺盛，中期生殖生長較好。本試驗篩選出的優(yōu)質(zhì)大蒜種質(zhì)資源可在廣大南方地區(qū)，尤其是湖北地區(qū)進(jìn)行推廣種植，為湖北地區(qū)大蒜種植品種的選擇提供了理論研究基礎(chǔ)。

在保證大蒜產(chǎn)量高及商品性狀優(yōu)良的前提下，大蒜產(chǎn)品的營養(yǎng)物質(zhì)含量是衡量大蒜品質(zhì)的重要指標(biāo)。尤其大蒜素是一類天然存在于大蒜鱗莖中的三硫代烯丙醚類化合物（Mirmiran et al.，2019），具有抑菌，抗病毒，降低血膽固醇、甘油三酯和脂蛋白（Ried et al.，2013），以及抗血小板凝集、抗腫瘤等作用（Turati et al.，2015；Li et al.，2018）。大蒜素含量較高的大蒜種質(zhì)資源，對于提高大蒜營養(yǎng)價值，開發(fā)藥用大蒜品種具有重要意義。本試驗不同大蒜品種蒜頭中VC 和大蒜素含量差異較大，其中3 號（五峰紅蒜）VC 含量最高，為111.20 μg·g；5 號（南漳大蒜）和22 號（二月早）大蒜素含量較高，總量分別為973.17 μg·g和916.97 μg·g，可作為高品質(zhì)大蒜栽培品種資源進(jìn)行推廣。