亞麻種質(zhì)生氰糖苷含量測定與評價

摘要：為進一步評價亞麻種質(zhì)亞麻苦苷和百脈根苷含量的變異特征，本研究以20份亞麻種質(zhì)為材料，利用高效液相色譜結(jié)合蒸發(fā)光檢測儀測定亞麻苦苷和百脈根苷含量。結(jié)果表明，亞麻苦苷含量的均值為0.56±0.25 mg·kg-1，變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)分別為42.19%和31.26%；百脈根苷含量均值為0.25±0.24 mg·kg-1，變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)分別為60.67%和41.96%；亞麻籽亞麻苦苷、百脈根苷和二者總含量相互之間均極顯著正相關(guān)。亞麻苦苷和百脈根苷含量與亞麻產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)性狀的相關(guān)性分析表明，亞麻苦苷與棕櫚酸之間顯著負相關(guān)（-0.133），與其他脂肪酸相關(guān)性狀之間不顯著；亞麻籽亞麻苦苷、百脈根苷和二者總含量均與株高極顯著正相關(guān)，其中與二者總含量的相關(guān)系數(shù)最大（0.216）；聚類分析結(jié)果表明，遺傳相似系數(shù)0.70時分為20個亞麻種質(zhì)3個類群，第一類群種質(zhì)的亞麻苦苷和百脈根苷平均含量較低，分別為0.46和0.11 mg·kg-1，這一類群中的內(nèi)亞六號、H 140、內(nèi)亞七號、內(nèi)蒙紅、CDC ARRAS、NOR MAN和晉亞8號這7個品種可以加以推廣利用。

關(guān)鍵詞：亞麻；生氰糖苷； 變異系數(shù)

收稿日期：20230917

基金項目：內(nèi)蒙古自治區(qū)直屬高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費項目（BR231513）；國家自然科學(xué)基金項目（32160448）；內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金項目（2023MS03008）；內(nèi)蒙古自治區(qū)高校生物種質(zhì)資源保護與利用工程研究中心（21400222526）。

第一作者：苑志強（1993-），男，碩士，助理研究員，從事特色油料作物育種研究。Email：79304056@qq.com。

通信作者：伊六喜（1985-），男，博士，副教授，從事特色油料作物育種研究。Email：yiliuxivip@163.com。亞麻（Linum usitatissimum L.）又稱胡麻，是亞麻科亞麻屬一年生草本植物［1］。我國是亞麻主產(chǎn)國之一，在甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、山西和新疆等地廣泛種植［2］。亞麻籽富含不飽和脂肪酸（亞麻酸、亞油酸、油酸）、蛋白質(zhì)、維生素及木酚素等，具有增強機體免疫力、延緩衰老、提高記憶力、降血脂血糖和抗腫瘤等保健功能，但亞麻籽含有亞麻苦苷、百脈根苷等生氰糖苷有毒物質(zhì)［3］，影響了亞麻籽的綜合應(yīng)用。

生氰糖苷（Cyanogentic glycosides）亦稱氰苷、氰醇苷，是由氰醇衍生物的羥基和D葡萄糖縮合形成的糖苷。廣泛存在于豆科和薔薇科等10 000余種植物中［4］。生氰糖苷主要有單糖苷和二糖苷兩種結(jié)構(gòu)類型，前者包括亞麻苦苷和百脈根苷，后者包括β龍膽二糖丙酮氰醇和β龍膽二糖甲乙酮氰醇。生氰糖苷本身不呈現(xiàn)毒性， 但含有生氰糖苷的植物被動物采食、咀嚼后，植物組織的結(jié)構(gòu)遭到破壞， 在適宜的條件下， 生氰糖苷與其共存的水解酶作用產(chǎn)生HCN會引起動物中毒。生氰糖苷的毒性較強，對人的致死量每公斤體重為18 mg。生氰糖苷的毒性主要是氰氫酸和醛類化合物的毒性。氰氫酸被吸收后，隨血液循環(huán)進入組織細胞，并透過細胞膜進入線粒體，氰化物通過與線粒體中細胞色素氧化酶的鐵離子結(jié)合，導(dǎo)致細胞的呼吸鏈中斷。

亞麻籽中主要以單糖苷（亞麻苦苷和百脈根苷）為主，它在β葡萄糖苷酶的作用下可生成劇毒的氫氰酸。因此，選育低生氰糖苷含量的亞麻品種或亞麻籽中生氰糖苷的高效去除已成為亞麻籽開發(fā)利用時必須突破的關(guān)鍵技術(shù)問題。國內(nèi)外學(xué)者對降低亞麻籽中生氰糖苷含量進行了大量研究，建立多種去除亞麻籽中生氰糖苷的脫毒方法，如水煮法、烘烤法、微波法和溶劑提取法［56］。但是對亞麻種質(zhì)生氰糖苷含量的評價研究報道較少。亞麻籽中生氰糖苷的含量與亞麻品種、種植方式、氣候等因素有關(guān)［79］，因此，以不同地區(qū)來源的亞麻材料為研究對象，采用高效液相色譜結(jié)合蒸發(fā)光檢測儀精準測定亞麻籽生氰糖苷（亞麻苦苷和百脈根苷）含量，評價品種之間差異及與其他品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性，為亞麻育種提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

供試材料為具有地區(qū)代表的20份亞麻種質(zhì)，材料名稱和來源見表1。

1.2方法

1.2.1生氰糖苷含量的測定2022年4月，20份亞麻材料種植于內(nèi)蒙古呼和浩特市內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地，8月份收獲后分別稱取200 mg種子，粉粹后加入50%的乙腈和50%的水溶液，用超聲提取30 min（提取溫度為50 ℃，功率為250 W），振蕩混勻后離心5 min，提取上清液用0.45 μm的過濾膜過濾后液相檢測。本試驗中液相分析條件為Atlantis18C色譜柱，流動相，乙腈水（85∶15，V/V）流速1 mL·min-1，柱的溫度為30 ℃，進樣量為5 μL，采用蒸發(fā)光檢測器（ELSD），氣體的流速為2" L·min-1，漂移管的溫度為85 ℃，增益值為2。準確稱量100 μg亞麻苦苷和百脈根苷標準品，加入1 mL的50%乙腈和50%水溶液，分別取1，2，3，4和5 mL用50%乙腈和50%水定容至50 mL，分別進樣10 μL進行高效液相分析，以濃度為橫坐標，峰面積為縱坐標，繪制標準曲線并進行線性回歸，得到亞麻苦苷和百脈根苷標準方程y=1 218 643.73x-1 026 758.21（R2=0.999 8）和y=973 812.60x-859 633.52（R2=0.999 9），得到的樣品峰面積和標準曲線方程計算出樣品的亞麻苦苷和百脈根苷濃度［10］。

1.2.2數(shù)據(jù)分析采用SAS 9.2軟件進行偏度、峰度、ShapiroWilk 檢驗和正態(tài)性檢驗。統(tǒng)計分析表型性狀的樣本平均數(shù)（-μ）及 95%置信區(qū)間、標準差（s）、變異系數(shù)（CV）、極差（R）。采用 SPSS 19.0進行聚類分析。

2結(jié)果與分析

2.1亞麻種質(zhì)生氰糖苷含量的統(tǒng)計分析

利用高效液相色譜儀對20份亞麻種質(zhì)的亞麻苦苷和百脈根苷含量進行測定，結(jié)果見表2，亞麻苦苷含量的最大值為1.93 mg·kg-1，最小值為0.08 mg·kg-1，均值為0.56±0.25 mg·kg-1，變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)分別為42.19%和31.26%；百脈根苷含量的最大值為1.09 mg·kg-1，最小值為0.04 mg·kg-1，均值為0.25±0.24 mg·kg-1，變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)分別為60.67%和41.96%；總含量指的是亞麻苦苷和百脈根苷總含量，不同材料之間亞麻苦苷和百脈根苷總含量的差異較大，最大值為2.77 mg·kg-1，最小值為0.38 mg·kg-1，均值為0.75±0.24 mg·kg-1，變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)分別為36.26%和28.74%。

黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)4期4期苑志強等：亞麻種質(zhì)生氰糖苷含量測定與評價2.2亞麻籽生氰糖苷含量與品質(zhì)性狀相關(guān)性分析

由表3可知，亞麻苦苷、百脈根苷和二者總含量相互之間均呈極顯著正相關(guān)，其中亞麻苦苷和總含量之間的相關(guān)系數(shù)最大，為0.872，說明亞麻苦苷含量是影響亞麻籽生氰糖苷含量的主要因子。亞麻苦苷與棕櫚酸之間顯著負相關(guān)（0.133），與其他脂肪酸相關(guān)性不顯著，與油酸和亞油酸呈負相關(guān)，與硬脂酸和亞麻酸呈正相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)均較小。 說明選育低亞麻苦苷含量的亞麻品種對亞麻脂肪酸含量的影響不大。

2.3亞麻籽生氰糖苷含量與產(chǎn)量性狀相關(guān)性分析

由表4可知，亞麻苦苷、百脈根苷和二者總含量均與株高極顯著正相關(guān)，其中生氰糖苷總含量與株高的相關(guān)系數(shù)最大，為0.216，表明株高與亞麻生氰糖苷含量密切相關(guān)?？偤颗c千粒重呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.062，說明亞麻籽生氰糖苷總含量與千粒重大小有一定關(guān)聯(lián)。亞麻苦苷、百脈根苷和二者總含量與單株果數(shù)、果粒數(shù)、單株粒重之間均無顯著相關(guān)，說明亞麻苦苷和百脈根苷含量與產(chǎn)量相關(guān)農(nóng)藝性狀相關(guān)性較小。

2.4聚類分析

為了進一步評價20份亞麻種質(zhì)的親緣關(guān)系，用亞麻苦苷、百脈根苷、5種脂肪酸和產(chǎn)量相關(guān)性狀（株高、單株果數(shù)、果粒數(shù)、千粒重、單株粒重）的表型數(shù)據(jù)進行聚類分析，結(jié)果如圖1所示，遺傳相似系數(shù)0.70時20份亞麻種質(zhì)可分為3個類群，第一類群有內(nèi)亞六號、H 140、內(nèi)亞七號、內(nèi)蒙紅、CDC ARRAS、NOR MAN和晉亞8號，這7個品種的亞麻苦苷（0.46 mg·kg-1）和百脈根苷（0.11 mg·kg-1）平均含量偏低；第二類群有天水渭南、禮縣、慶陽老、天亞1號、隴亞11號、定亞18號和寧亞15號和寧亞2號，這8個品種的亞麻苦苷（0.52 mg·kg-1）和百脈根苷（0.13 mg·kg-1g）平均含量中等；第三類有CF1089、CF1095、黑亞30、伊亞3號和伊亞4號，這5個品種為纖維亞麻，亞麻苦苷（0.72 mg·kg-1）和百脈根苷（0.21 mg·kg-1）平均含量偏高。

圖120份亞麻種質(zhì)的聚類圖

3討論

內(nèi)源性毒素引起的食物中毒是一個全球性的食品安全問題。生氰糖苷是食品中常見的天然毒素。亞麻易種植、抗旱，作為重要特色油料作物，全球有20多個國家種植，在糧食安全方面是一種很有前途的作物，但其含有的生氰糖苷是其推廣過程中應(yīng)當(dāng)注意的問題［11］。近年來，諸多學(xué)者在農(nóng)產(chǎn)品中內(nèi)生毒素——生氰糖苷的檢測技術(shù)、風(fēng)險評估以及風(fēng)險管控等方面開展了相關(guān)研究，并取得了多項重要的研究成果［1215］。精準測定亞麻籽中的生氰糖苷含量，可評估亞麻籽系列產(chǎn)品的使用安全，保證亞麻籽資源的利用對人與動物的安全性，還可以為無毒或者低毒性亞麻籽的育種提供依據(jù)。亞麻籽中生氰糖苷的含量與亞麻籽成熟度及品種有關(guān)。完全成熟的籽極少含亞麻苦苷，油用亞麻籽亞麻苦苷含量較少， 纖維用亞麻籽由于其收獲較早（一般在籽成熟前收獲），其籽中亞麻苦苷含量較高［1619］。本研究中纖維亞麻黑亞30的亞麻苦苷含量最高（0.72 mg·kg-1），荷蘭的CF1089材料百脈根苷含量最高（0.21 mg·kg-1），油用亞麻內(nèi)亞6號亞麻苦苷含量最低（0.46 mg·kg-1），晉亞8號百脈根苷含量最低（0.11 mg·kg-1）。Oomah等［20］對 10 個不同品種進行分析，發(fā)現(xiàn)各品種中的亞麻苦苷、β龍膽二糖丙酮氰醇和β龍膽二糖甲乙酮氰醇含量分別為 13.8～31.9 mg·（100 g）-1、 218～538 mg·（100 g）-1 和 73～454 mg·（100 g）-1。鄒良平等［21］采用高效液相色譜結(jié)合蒸發(fā)光檢測儀測定的亞麻籽亞麻苦苷和百脈根苷含量分別為0.37和0.15 mg·kg-1。本研究以20份亞麻種質(zhì)為材料，測定獲得了亞麻苦苷和百脈根苷平均含量分別為0.56±0.25 mg·kg-1和0.25±0.24 mg·kg-1，與前人研究結(jié)果基本一致。

亞麻籽生氰糖苷含量與產(chǎn)量和品質(zhì)性狀密切相關(guān)，亞麻籽含油量越多，生氰糖苷含量越少；含油量越少， 生氰糖苷含量越高［2224］。本研究中發(fā)現(xiàn)亞麻苦苷與棕櫚酸之間顯著負相關(guān)（-0.133），與其他脂肪酸相關(guān)不顯著；亞麻籽亞麻苦苷、百脈根苷和總含量均與株高呈極顯著正相關(guān)，其中生氰糖苷總含量與株高的相關(guān)系數(shù)最大（0.216），說明株高與亞麻生氰糖苷含量密切相關(guān)。為了更好地鑒定亞麻種質(zhì)生氰糖苷的含量及其他性狀之間的相關(guān)性，后續(xù)還需要進行多年多點鑒定，獲得更精準的表型數(shù)據(jù)，進而更好地揭示亞麻生氰糖苷的遺傳特征。

4結(jié)論

本研究對20份亞麻種質(zhì)的亞麻苦苷和百脈根苷含量進行測定分析，結(jié)果表明，亞麻苦苷含量的均值為0.56±0.25 mg·kg-1，變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)分別為42.19%和31.26%；百脈根苷含量均值為0.25±0.24 mg·kg-1，變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)分別為60.67%和41.96%；亞麻苦苷、百脈根苷和二者總含量相互之間均極顯著正相關(guān)。亞麻苦苷和百脈根苷含量與亞麻產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)性狀的相關(guān)性分析表明，亞麻苦苷與棕櫚酸之間顯著負相關(guān)（-0.133），與其他脂肪酸相關(guān)性不顯著；亞麻苦苷、百脈根苷和二者總含量均與株高極顯著正相關(guān)，其中生氰糖苷總含量與株高的相關(guān)系數(shù)最大（0.216）；聚類分析結(jié)果表明，遺傳相似系數(shù)0.70時，20個亞麻種質(zhì)分為3個類群。

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