薏苡糯性種質(zhì)資源鑒定分類(lèi)與評(píng)價(jià)

敖茂宏，宋智琴

(1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院亞熱帶作物研究所，貴州 興義 562400；2.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所，貴陽(yáng) 550009)

薏苡為禾本科薏苡屬一年生或多年生草本植物，具有重要的藥用價(jià)值和豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，為藥食兩用最為廣泛的作物之一。貴州是全國(guó)薏苡種植面積最大的產(chǎn)區(qū)，全省常年種植面積保持在5.33萬(wàn)hm2左右，現(xiàn)在已經(jīng)成為貴州極具特色的雜糧產(chǎn)業(yè)[1-2]。薏苡在上千年的種植歷程中，原始種性退化嚴(yán)重，生產(chǎn)中品種混雜，市場(chǎng)上沒(méi)有供食用加工的糯性專(zhuān)用品種，制約產(chǎn)業(yè)后期食品多樣化加工的發(fā)展。研究表明，谷物中具有的糯性品質(zhì)與其籽粒中淀粉類(lèi)型組成有關(guān)，支鏈淀粉含量較高，蒸煮食用品質(zhì)表現(xiàn)為糯性，在后期食品加工中具有重要的利用價(jià)值[3-6]。籽粒中的胚乳有糯性與非糯(粳性)之分，其中不同淀粉類(lèi)型的占比直接影響其蒸煮、加工品質(zhì)，種子胚乳粳性和糯性是由胚乳中直鏈淀粉和支鏈淀粉含量及比例決定的[7-9]。目前，在薏苡種質(zhì)資源的表型研究[10-12]、遺傳多樣性[13-14]、藥理研究[15-16]等方面已有相關(guān)研究報(bào)道，其中對(duì)涉及薏苡糯性基因、營(yíng)養(yǎng)成分研究方面，李祥棟等[17-18]對(duì)薏苡屬種質(zhì)資源Waxy基因分型及優(yōu)異資源篩選研究，并對(duì)18份薏苡自交系的主要氨基酸、脂肪酸組分評(píng)價(jià)及品質(zhì)分析進(jìn)行了剖析；談嫚嫚等[19]分析了3個(gè)薏苡品種的主要營(yíng)養(yǎng)組成含量及其在籽粒不同部位(糙米、薏仁、糠和殼)的成分特征；董楠等[20]從薏苡米粉的營(yíng)養(yǎng)成分、蒸煮特性和感官評(píng)價(jià)等3個(gè)方面進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，對(duì)糯性資源的分類(lèi)、鑒定、評(píng)價(jià)等研究目前尚未公開(kāi)報(bào)道。鑒于此，本試驗(yàn)在前期對(duì)國(guó)內(nèi)外薏苡資源廣泛收集的基礎(chǔ)上，選取部分育種優(yōu)勢(shì)材料，以淀粉類(lèi)型為研究對(duì)象，對(duì)薏苡資源中的總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉進(jìn)行含量檢測(cè)，根據(jù)淀粉類(lèi)型進(jìn)行糯性資源分類(lèi)，采用農(nóng)藝性狀觀(guān)察與染色驗(yàn)證綜合鑒定評(píng)價(jià)，篩選的糯性種質(zhì)能為薏苡糯性品種選育提供育種材料。

1 材料與方法

1.1 材 料

薏苡種質(zhì)資源來(lái)源于國(guó)內(nèi)外，多年隔離種植在資源圃。鑒定材料選取田間性狀表現(xiàn)較為優(yōu)異的56份種質(zhì)資源，于2020年種植于貴州省黔西南州興仁市下山鎮(zhèn)典母村。每份材料種植20窩，每窩留5株健壯種苗，株行距80 cm×80 cm，采用常規(guī)種植管理，開(kāi)花季節(jié)每份材料套袋隔離，成熟后分別收獲，每份供試材料自然曬干備用。供試材料編號(hào)及來(lái)源詳見(jiàn)表1。

1.2 方 法

總淀粉的測(cè)定方法，參照《GB 5009.9—2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中淀粉的測(cè)定》[21]。直鏈淀粉測(cè)定方法，參照朱彩梅和張京[22]的方法。支鏈淀粉含量即為籽粒中總淀粉含量減去直鏈淀粉含量。供試樣品中的總淀粉含量、直鏈淀粉含量需重復(fù)測(cè)定3次，取平均值。碘試劑快速染色法，稱(chēng)取22 g碘化鉀和11 g結(jié)晶碘，用少量純凈水溶解碘化鉀后加入碘，再定容至500 mL原碘液，取原碘液2 mL，加碘化鉀20 g，再加蒸餾水定容至500 mL備用，進(jìn)行碘試劑快速染色試驗(yàn)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS軟件對(duì)薏苡籽粒中總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉含量的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 薏苡種質(zhì)資源淀粉組成特性分析

從表1和表2可以看出，不同來(lái)源地的薏苡種質(zhì)資源總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉含量存在差異。56份材料中，總淀粉的平均含量為66.01%，最高含量為72.11%，最低含量為59.68%，變異系數(shù)為4.33%，差異較??；直鏈淀粉平均含量12.06%，最高含量為28.78%，最低含量為1.26%，變異系數(shù)為70.81%，差異顯著；支鏈淀粉平均含量為53.97%，最高含量為69.29%，最低含量為39.60%，變異系數(shù)為15.40%，存在差異。

2.2 薏苡糯性種質(zhì)資源的鑒定分類(lèi)

根據(jù)其他主要糧食(谷物)糯性資源鑒定結(jié)果，淀粉中支鏈淀粉含量占總淀粉含量比重是評(píng)價(jià)和衡量糯性材料的重要指標(biāo)和依據(jù)[23]。本試驗(yàn)根據(jù)支鏈淀粉在總淀粉中的比重(見(jiàn)表3)，對(duì)56份材料進(jìn)行糯性分類(lèi)，共分為四類(lèi)糯性資源：Ⅰ-優(yōu)質(zhì)糯性資源(支鏈淀粉/總淀粉≥95%)、Ⅱ-糯性資源(90%≤支鏈淀粉/總淀粉<95%)、Ⅲ-中間型資源(80%≤(支鏈淀粉/總淀粉<90%)、Ⅳ-非糯性資源(支鏈淀粉/總淀粉<80%)。其分類(lèi)結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可見(jiàn)，Ⅳ類(lèi)材料數(shù)量最多(23份)，占比41.07%，Ⅱ類(lèi)材料數(shù)量最少(9份)，占比16.07%；Ⅰ類(lèi)材料支鏈淀粉含量最高(62.89%)，Ⅳ類(lèi)材料含量最低(42.69%)；但Ⅳ類(lèi)材料支鏈淀粉含量變幅最大，為18.22%～52.68%，變異系數(shù)也最大(22.18%)。

表1 薏苡種質(zhì)資源來(lái)源、總淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉含量Table 1 Germplasm resources and content of total starch, amylose, amylopectin of Coix lacryma-job L.

表2 薏苡種質(zhì)資源淀粉組成特征Table 2 Starch structure characteristic of Coix lacryma-job L. germplasm resources

2.3 糯性資源與非糯性資源的農(nóng)藝性狀特征

為進(jìn)一步評(píng)價(jià)糯性資源分類(lèi)在主要農(nóng)藝性狀上的差異性，隔年從Ⅰ-優(yōu)質(zhì)糯性資源和Ⅳ-非糯性資源中分別隨機(jī)選取5份資源種植在試驗(yàn)地中，每份資源種植10窩，常規(guī)肥水管理，花期套袋隔離，對(duì)各農(nóng)藝性狀進(jìn)行記載(表5)?？梢钥闯?，兩種類(lèi)型資源苗期顏色主要以綠色、淺綠色、紫色為主，株高為205～235 cm，生育期為158～178 d，平均單株有效粒數(shù)為165～317粒。對(duì)平均單株有效粒數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明，材料間差異顯著，最大值為317粒，最小值為165粒，百粒重為10.68～13.57 g。在隨機(jī)種植的10份材料中，其中糯性資源編號(hào)PC 02的單株有效粒數(shù)和百粒重表現(xiàn)優(yōu)異。

2.4 糯性資源與非糯性資源的碘試劑快速染色法驗(yàn)證

為繼續(xù)驗(yàn)證糯性材料分類(lèi)是否具有合理性，采取碘試劑快速染色法進(jìn)行糯性與非糯性染色鑒定。從染色結(jié)果(表6)來(lái)看，Ⅰ類(lèi)優(yōu)質(zhì)糯性資源(5份材料)中，只有樣品JP 03有1粒籽粒染色后顯示淺藍(lán)色，其他均顯示棕紅色(糯性)，棕紅色數(shù)量占總?cè)旧珨?shù)量的98%。Ⅳ類(lèi)非糯性資源(5份材料)中，只有樣品MD 01、SZ 01籽粒中各有1粒染色后顯示棕紅色，其他均顯示藍(lán)色和淺藍(lán)色，棕紅色數(shù)量?jī)H占總?cè)旧珨?shù)量的4.00%。碘試劑快速染色結(jié)果表明，采用以上方法鑒選分類(lèi)與評(píng)價(jià)糯性資源可為品種選育提供原始育種材料。

表3 支鏈淀粉/總淀粉比值Table 3 Ratio of amylopection to total starch

表4 支鏈淀粉含量占總淀粉比重分類(lèi)分級(jí)Table 4 Classification and grade for propation of amylopectin content to total starch content

表5 糯性資源與非糯性資源主要農(nóng)藝性狀特征Table 5 Main agronomic traits of waxy and non-waxy germplasm resources

表6 糯性材料與非糯性材料的碘試劑快速染色結(jié)果Table 6 Results for rapid staining with iodine reagent of waxy and non-waxy germplasm resources

3 小結(jié)與討論

薏苡是重要的藥食兩用作物，目前大部分的研究主要集中在藥理、方劑配伍、化學(xué)成分等方面。作為雜糧作物主要集中在高產(chǎn)栽培、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、抗逆品種選育等方面的研究，市場(chǎng)上也沒(méi)有專(zhuān)用糯性薏苡栽培品種出現(xiàn)。淀粉是薏苡籽粒中主要的營(yíng)養(yǎng)成分，而支鏈淀粉占比是決定種質(zhì)資源是否具有糯性的核心關(guān)鍵因子。對(duì)種質(zhì)資源中的支鏈淀粉含量進(jìn)行廣泛篩選，根據(jù)淀粉含量高低進(jìn)行育種資源分類(lèi)，將優(yōu)質(zhì)糯性資源與非糯性資源進(jìn)行田間性狀鑒定，考察其主要農(nóng)藝性狀指標(biāo)，采用碘試劑快速染色法驗(yàn)證材料是否具有糯性，能夠較為科學(xué)合理地鑒定、分類(lèi)與評(píng)價(jià)糯性薏苡資源，為下一步糯性品種的選育提供材料。

薏苡是雌雄同株異花授粉作物，主要依靠風(fēng)媒傳粉，容易沾染其他花粉使其品種自然雜交。從表6可以看出，糯性材料JP 03有籽粒染色顯示出非糯性淺藍(lán)色，而非糯性材料MD 01、SZ 01有籽粒染色后顯示出棕紅色(糯性)，其原因可能為自然雜交或者原始資源因雜交產(chǎn)生的性狀分離出現(xiàn)的顯色差異[25]。本試驗(yàn)對(duì)薏苡種質(zhì)資源進(jìn)行糯性資源的鑒定、分類(lèi)與評(píng)價(jià)，篩選后的Ⅰ類(lèi)優(yōu)質(zhì)糯性資源(支鏈淀粉/總淀粉≥95%)可以作為糯性品種選育的核心骨干材料，Ⅱ類(lèi)糯性資源(90%≤支鏈淀粉/總淀粉<95%)可以作為薏苡糯性品種選育的一般材料。