廣西大蒜地方品種農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀評(píng)價(jià)

陳琴，張力，李洋，郭元元，宋煥忠，康德賢，黃皓，唐娟，周生茂，文俊麗，車江旅，陳振東

（1廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究所，南寧 530007；2廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，南寧 530007；3廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院，南寧 530007）

0 引言

大蒜為(Alliumsativum)石蒜科蔥屬1～2 年生草本植物，以蒜苗、蒜薹和鱗莖為主要產(chǎn)品，味道辛辣，營(yíng)養(yǎng)豐富，具有抗菌[1-2]、抗氧化[3-4]、解毒[5]、抗癌[6]等作用。中國(guó)是大蒜第一種植大國(guó)，2014—2020 年國(guó)內(nèi)大蒜種植面積基本保持在79 萬(wàn)～85 萬(wàn)hm2(FAO)，在各地均有栽培，產(chǎn)量和出口量均是世界前列，2020—2021 年出口量占全球的40%[7]。目前許多學(xué)者開展了不同地方大蒜品種的鑒定評(píng)價(jià)。符家平等[8]對(duì)湖北武漢的13 份地方大蒜品種開展了比較研究，認(rèn)為‘品31’適宜在湖北種植，‘漢源大蒜’作為蒜苗適合在湖北種植。張銀虎等[9]對(duì)內(nèi)蒙古呼和浩特的4 份地方品種進(jìn)行比較研究，篩選出地方品種‘清水河大蒜’綜合表現(xiàn)較優(yōu)。伍洪遠(yuǎn)等[10]比較研究了4 份貴州地方品種大蒜，發(fā)現(xiàn)‘麻江紅蒜’綜合性狀表現(xiàn)最好。近年來(lái)，廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所參與了近年的“第三次全國(guó)農(nóng)作物資源普查與收集行動(dòng)”，收集到多份地方大蒜品種。無(wú)性繁殖和不同地區(qū)間引種導(dǎo)致生產(chǎn)上用種混雜，品種更新慢、品種退化使得大蒜栽培、育種工作難度增加，限制了大蒜產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。因此，對(duì)廣西各地方大蒜品種開展多方面鑒定對(duì)提高地方品種利用率具有重要意義。本研究對(duì)廣西大蒜地方品種的農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀、大蒜素含量進(jìn)行比較分析，對(duì)廣西地方大蒜品種開展多方面鑒定，并進(jìn)行相關(guān)性分析和主成分分析，以期為廣西大蒜品種篩選和深加工開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

大蒜品種由廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所提供，詳細(xì)信息見表1。于2021年11月種植于廣西壯族自治區(qū)南寧市廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研基地，2022年4月采收。

表1 供試大蒜品種來(lái)源

1.2 試驗(yàn)方法

農(nóng)藝性狀調(diào)查按照《大蒜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)性狀》進(jìn)行。每份品種隨機(jī)選取10株，調(diào)查株高、株幅、葉長(zhǎng)、葉寬、葉片數(shù)、地上假莖粗和地上假莖高，成熟風(fēng)干后調(diào)查鱗莖高、鱗莖橫徑、單頭鱗莖重、鱗芽高、鱗芽背寬、鱗芽數(shù)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

1.3.1 品質(zhì)測(cè)定干物質(zhì)率采用直接干燥法測(cè)定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)法檢測(cè)，可溶性糖含量采用蒽酮比色法檢測(cè)，氨基酸含量參照GB 5009.124—2016的方法檢測(cè)。

1.3.2 大蒜素含量分析大蒜素含量參照NY/T 1800—2009 的方法，采用氣相色譜法進(jìn)行檢測(cè)。色譜柱：DB17(30 m×0.32 mm×0.25 μm)。色譜條件：進(jìn)樣口溫度160℃，檢測(cè)器溫度160℃，柱溫初始溫度為50℃，以30℃/min 的速率升至160℃，保持3 min，再以100℃/min的速率升至230℃，保持3 min，載氣為氮?dú)?，流量?5 mL/min，分流比為10:1，進(jìn)樣量為1 μL。

1.4 主要儀器

試驗(yàn)所用主要儀器包括梅特勒EL-104電子天平、梅特勒FE28 pH計(jì)、Halo DB-20R分光光度計(jì)、Biotech synergy HTX 酶標(biāo)儀、日立LA8080 氨基酸分析儀、Agilent 7890B氣相色譜儀等。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010 軟件進(jìn)行處理，利用DPS 7.05 和SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)其顯著性差異(P<0.05)用LSD和Duncan’s檢驗(yàn)法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 大蒜農(nóng)藝性狀

對(duì)15 份大蒜品種的13 個(gè)農(nóng)藝性狀的均值及標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行比較分析，詳見表2～3，不同地方大蒜品種的性狀差異較大。在株高方面，AS14‘鎮(zhèn)隆蒜’最高，達(dá)71.27 cm，其次為AS15‘思旺蒜’和AS7‘大蒜’，分別為68.20、63.77 cm；AS9‘三月蒜’株高最低僅27.43 cm，顯著低于其余品種。株幅最大為AS7‘大蒜’，達(dá)68.07 cm，其次為AS14‘鎮(zhèn)隆蒜’和AS2‘蒜頭’，分別為65.63、60.7 cm，AS7‘大蒜’與二者不存在顯著差異，但顯著高于其余12份品種。AS13‘大新蒜’葉片最長(zhǎng)，達(dá)60.07 cm，其次為AS7‘大蒜’，葉片長(zhǎng)度為59.97 cm；葉片最短為AS9‘三月蒜’，葉片長(zhǎng)度僅26.97 cm，顯著低于其余品種。葉片寬度以AS1‘土蒜’最寬，為2.50 cm，其次為AS3‘安寧蒜’和AS2‘蒜頭’，分別為2.47、2.35 cm，三者之間不存在顯著差異；AS9‘三月蒜’葉片最窄，為0.82 cm，顯著低于其余品種。葉片數(shù)量以AS6‘紅蒜’最多，為9 片，顯著高于其余品種。地上假莖以AS12‘土蒜’最粗，為1.42 cm，其次為AS1‘土蒜’和AS15‘思旺蒜’，分別為1.37、1.27 cm。AS12‘土蒜’地上假莖最高，長(zhǎng)達(dá)35.13 cm，其次為AS10‘二月蒜’(30.33 cm)，二者之間存在顯著差異；AS2‘蒜頭’地上假莖高最低，為14.53cm。

表2 蒜苗農(nóng)藝性狀

表3 鱗莖農(nóng)藝性狀

續(xù)表3

鱗莖高以AS8‘仁東香蒜’最高，為49.06 mm，其次為AS15‘思旺蒜’(46.72 mm)，二者間不存在顯著差異；AS1‘土蒜’鱗莖高度最低(21.94 mm)，顯著低于其余品種。鱗莖橫徑以AS15‘思旺蒜’最大，高達(dá)52.04 mm，其次為AS8‘仁東香蒜’和AS13‘大新蒜’，分別為51.48、50.88 mm；最低為AS1‘土蒜’，僅28.62 mm。在單頭鱗莖重方面，以AS8‘仁東香蒜’最高，為41.99 g，其次為AS15‘思旺蒜’，單頭鱗莖重為38.99 g，二者差異不顯著；AS1‘土蒜’單頭鱗莖重最低，僅7.43 g。AS15‘思旺蒜’的鱗芽最高，為38.16 mm，其次為AS8‘仁東香蒜’和AS13‘大新蒜’，分別為36.67、35.26 mm。鱗芽背寬最大為AS6‘紅蒜’，高達(dá)19.73 mm，其次為AS8‘仁東香蒜’和AS5‘富羅蒜’，分別為16.62、16.58 mm。鱗芽個(gè)數(shù)以AS4‘城美蒜’最多，高達(dá)38.80 個(gè)，顯著高于其余品種；其次為AS12‘土蒜’和AS13‘大新蒜’，分別為30.00、29.00 個(gè)；AS5‘富羅蒜’鱗芽數(shù)最少，為8.40 個(gè)。15份大蒜品種的13個(gè)農(nóng)藝性狀平均變異系數(shù)為0.26，其中以鱗芽數(shù)(0.47)和單頭鱗莖重(0.46)變異系數(shù)最高，說(shuō)明這2個(gè)農(nóng)藝性狀變異較為豐富。

2.2 大蒜品質(zhì)性狀

不同大蒜品種的干物質(zhì)、可溶性蛋白和可溶性糖含量存在較大差異（表4）。干物質(zhì)含量最高的是AS8‘仁東香蒜’，高達(dá)29.77%，顯著高于其余品種；其次為AS13‘大新蒜’(28.00%)；干物質(zhì)含量最低為AS1‘土蒜’(17.43%)。大部分大蒜品種可溶性蛋白含量都在4.5 g/100 g左右，其中AS9‘三月蒜’可溶性蛋白含量高達(dá)6.81 g/100 g，顯著高于其他品種；含量最低為AS12‘土蒜’(3.88 g/100 g)。可溶性糖含量以AS8‘仁東香蒜’含量最高為21.77%，其次為AS15‘思旺蒜’(17.80%)，二者之間存在顯著差異；含量最低為AS13‘大新蒜’，僅5.18%，顯著低于其他品種。

表4 大蒜的品質(zhì)檢測(cè)

2.3 氨基酸含量分析

表5為不同大蒜品種氨基酸含量，共檢出16 種氨基酸，其中必需氨基酸8種（由于嬰兒體內(nèi)不能自主合成組氨酸，故組氨酸也被列為必需氨基酸）。15 個(gè)品種氨基酸總量均值為3.56 g/100 g，必需氨基酸含量均值為0.98 g/100 g。其中氨基酸總量最高的為AS10‘二月蒜’(4.54 g/100 g)，其次為AS8‘仁東香蒜’(4.40 g/100 g)，含量最低的為AS12‘土蒜’(2.84 g/100 g)。必需氨基酸含量最高的為AS8‘仁東香蒜’(1.14 g/100 g)，其次為AS10‘二月蒜’(1.13 g/100 g)，最低為AS14‘鎮(zhèn)隆蒜’(0.80 g/100 g)。從各品種的氨基酸含量分布來(lái)看，必需氨基酸以纈氨酸或亮氨酸含量最高，非必需氨基酸以精氨酸或谷氨酸含量最高。

表5 大蒜的氨基酸含量 g/100 g

2.4 大蒜素含量分析

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)品的峰面積測(cè)定結(jié)果，以大蒜素的含量為橫坐標(biāo)，相應(yīng)峰面積為縱坐標(biāo)進(jìn)行回歸計(jì)算，回歸方程、相關(guān)系數(shù)見表6。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)品的出峰時(shí)間結(jié)合各樣品的出峰面積計(jì)算得到各品種大蒜素含量，見圖1。

圖1 大蒜的大蒜素含量

表6 2種大蒜素的線性關(guān)系

由圖1 可知，15 份大蒜品種中大蒜素含量差異較大，平均大蒜素含量為3.16 g/kg。其中AS9‘三月蒜’大蒜素含量最高(7.62 g/kg)，高出平均值141.27%；其次為AS10‘二月蒜’(5.30 g/kg)，高出平均值67.81%；含量最低為AS13‘大新蒜’(1.60 g/kg)。在不同品種中，均表現(xiàn)出二烯丙基三硫醚含量高于二烯丙基二硫醚。二烯丙基三硫醚作為大蒜素的主要成分，在不同品種間的差異與總大蒜素含量差異規(guī)律基本一致。

2.5 大蒜主成分分析

主成分分析是通過(guò)對(duì)所有的性狀進(jìn)行歸納，將內(nèi)容相似、影響程度相近的性狀用一個(gè)指標(biāo)代替，從而更清晰地分析性狀。基于農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀、總氨基酸含量、必需氨基酸含量和大蒜素含量等進(jìn)行主成分分析。從主成分分析結(jié)果中，選取特征值大于1的因子，提取到5 個(gè)主成分（表7）。這5 個(gè)指標(biāo)能涵蓋19 個(gè)性狀中84.853%的信息，簡(jiǎn)化了分析過(guò)程，能有效提高結(jié)果精確度。

表7 5個(gè)主成分的特征向量、特征值和貢獻(xiàn)率

主成分1特征值為8.102，貢獻(xiàn)率最大為42.641%，主要由可溶性蛋白和大蒜素構(gòu)成，反映大蒜的品質(zhì)，可將其歸納為品質(zhì)因子。主成分2特征值為3.187，貢獻(xiàn)率為16.771%，主要由地上假莖高和地上假莖粗，可歸納為假莖因子。主成分3 特征值為2.423，貢獻(xiàn)率為12.751%，主要由鱗芽背寬、葉片數(shù)量和干物質(zhì)構(gòu)成，均可從不同方面反映各品種不同部位產(chǎn)量，可將其歸納為產(chǎn)量因子。主成分4 特征值為1.375，貢獻(xiàn)率為7.237%，主要由株幅、鱗莖高和可溶性糖組成。主成分5 特征值為1.036，貢獻(xiàn)率為5.452%，主要由地上假莖高構(gòu)成和鱗芽高構(gòu)成，反映植株的株高和鱗芽的高度，可將其歸納為高度因子。

2.6 大蒜素含量與各性狀相關(guān)性分析

對(duì)15份大蒜品種的19個(gè)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，見表8。大蒜素含量與株高、葉片長(zhǎng)度、葉寬、鱗莖橫徑和干物質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；與株幅、鱗莖高、單頭鱗莖重和鱗芽數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)；與可溶性蛋白含量、氨基酸含量和必需氨基酸含量呈極顯著正相關(guān)。單頭鱗莖重與可溶性蛋白含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與氨基酸含量和大蒜素含量呈顯著負(fù)相關(guān)；而與株高、鱗莖高、鱗莖橫徑、鱗芽高和干物質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)，與鱗芽背寬呈顯著正相關(guān)。鱗莖相關(guān)性狀與大蒜素含量密切相關(guān)，在大蒜品種選育過(guò)程中應(yīng)密切關(guān)注。

表8 大蒜素與其他性狀相關(guān)性分析

3 討論

氨基酸是蔬菜重要的營(yíng)養(yǎng)成分，其含量和組成直接關(guān)系到蔬菜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味，蔬菜中氨基酸對(duì)人的影響及相關(guān)產(chǎn)品的研究越來(lái)越受到重視[11-13]?？笛臶14]研究發(fā)現(xiàn)大蒜中含有17 種氨基酸，包括8 種人體必需氨基酸，其中，精氨酸含量最高，占氨基酸總量的20.4%，其次是谷氨酸，占氨基酸總量的19.75%。王煜偉等[15]以19份紫皮大蒜為材料，研究了不同品種間活性物質(zhì)差異，發(fā)現(xiàn)各品種氨基酸含量存在較大差異，共檢出18 種氨基酸，其中以谷氨酸含量最高，各品種間以青海樂都紫皮大蒜氨基酸總含量最高。本研究檢測(cè)了廣西的15個(gè)大蒜地方品種的氨基酸組成，共檢測(cè)到16種游離氨基酸，其中必需氨基酸8種，含量最高的為精氨酸，平均占總氨基酸的20.88%，其次為谷氨酸，平均占總氨基酸的20.38%。這與前人研究結(jié)果略有差異，可能是由品種、產(chǎn)地環(huán)境、采收季節(jié)等原因造成的。

大蒜含獨(dú)特辛辣味物質(zhì)大蒜素，由20多種易揮發(fā)物質(zhì)構(gòu)成，使大蒜具有區(qū)別其他蔬菜的特殊作用，使其成為一種重要的藥食兼用蔬菜[16]。大蒜素含量較高的大蒜種質(zhì)資源，對(duì)提高大蒜的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值都具有重要意義。在大蒜品種選育中，注重產(chǎn)量的同時(shí)，應(yīng)結(jié)合營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)指標(biāo)及大蒜素含量進(jìn)行綜合選擇，確保篩選到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的品種或品系[17]。大蒜素是大蒜中有效活性成分的總稱，其中二烯丙基三硫醚(DATS)和二烯丙基二硫醚(DADS)是最重要的2 種功效成分[18]。張志軍等[19]經(jīng)過(guò)方法學(xué)考察，驗(yàn)證了氣相色譜法可用于檢測(cè)大蒜中大蒜素含量的測(cè)定。任艷云等[20]采用氣相色譜檢測(cè)法對(duì)國(guó)內(nèi)12 個(gè)品種的大蒜素含量進(jìn)行對(duì)比研究，各品種大蒜素含量為5.5～9.19 g/kg，其中‘永年大蒜’等4 個(gè)品種大蒜素含量相對(duì)較高。周宇等[21]對(duì)金鄉(xiāng)3 個(gè)品種大蒜活性成分進(jìn)行分析，大蒜素含量為1.81～2.03 mg/kg。筆者對(duì)廣西15 份品種大蒜素含量進(jìn)行分析，含量為1.60～7.62 g/kg，其中‘三月蒜’和‘二月蒜’大蒜素含量較高。

綜合運(yùn)用主成分分析、相關(guān)性分析等方法進(jìn)行種質(zhì)資源評(píng)價(jià)和優(yōu)良種質(zhì)篩選，為蒜種質(zhì)資源的利用、鑒定評(píng)價(jià)和品種選育提供了很好的指導(dǎo)[22-23]。本試驗(yàn)對(duì)廣西大蒜種質(zhì)資源農(nóng)藝性狀進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鱗芽數(shù)和單頭鱗莖重2個(gè)指標(biāo)的變異系數(shù)較高。羅莉斯等[24]對(duì)大蒜種質(zhì)資源分析發(fā)現(xiàn)鱗芽數(shù)的變異系數(shù)最大，其次為鱗莖重和鱗莖盤直徑；都真真等[25]對(duì)大蒜種質(zhì)資源分析發(fā)現(xiàn)單頭鱗莖重變異系數(shù)最高，其次為鱗芽數(shù)；這與本試驗(yàn)結(jié)果相似。主成分分析、相關(guān)性分析等分析方法在簡(jiǎn)化指標(biāo)和綜合評(píng)價(jià)中發(fā)揮了重要作用。本試驗(yàn)將涵蓋了農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀在內(nèi)的19個(gè)大蒜指標(biāo)轉(zhuǎn)化為5個(gè)主要成分，品質(zhì)因子（可溶性蛋白、大蒜素）、假莖因子（地上假莖高、地上假莖粗）、產(chǎn)量因子（鱗芽背寬、葉片數(shù)量、干物率）等，在品種選育和鑒定評(píng)價(jià)中可以重點(diǎn)關(guān)注并加以利用，但是本試驗(yàn)是基于表型性狀和品質(zhì)性狀進(jìn)行的分析，后續(xù)需要進(jìn)一步從分子水平對(duì)廣西地方大蒜種質(zhì)進(jìn)行深入評(píng)價(jià)。

4 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)廣西不同大蒜地方品種間營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、氨基酸含量和大蒜素含量等存在明顯差異。試驗(yàn)分析了15 個(gè)廣西地方品種，發(fā)現(xiàn)玉林‘仁東香蒜’和桂林‘三月蒜’分別在品質(zhì)和大蒜素含量上有明顯優(yōu)勢(shì)。研究結(jié)果為提高廣西大蒜地方品種利用率和提升大蒜后期加工品質(zhì)和附加值提供了一定的理論基礎(chǔ)。