基因型和環(huán)境對陸地棉棉籽中主要成分含量影響

李佳樂，趙茹冰，陳進紅，祝水金

（浙江大學農業(yè)與生物技術學院/ 浙江省作物種質資源重點實驗室，杭州310058）

棉花是我國重要的經濟作物，在國計民生中占重要地位。2013 年，全國棉花實際播種面積435 萬 hm2，總產 631 萬 t，播種面積和總產占世界的比重分別為14%、28%，總產居世界首位[1]。近年來，由于我國棉花生產效益下降等原因，其種植面積和產量連續(xù)下滑[2]。棉籽是棉花生產中的主要副產品，全國每年產量在1 000 萬t 以上，年產棉籽餅600 萬t 以上[3-4]。棉籽中富含大量的蛋白質 （27.83%～45.60%） 和脂肪 （28.24%～44.05%），去殼后經壓榨得到棉籽油和棉籽餅，棉籽油可用于食用，棉籽餅可作為家禽和家畜飼料[5]。棉籽餅中的蛋白質含量僅次于豆粕，同大米和小麥相比，蛋白質含量高出5～8 倍[6]。因此，棉籽餅是重要的植物性蛋白源之一，可作為畜禽和水產動物的飼料蛋白源，不僅可緩解我國蛋白質資源缺乏的現(xiàn)狀，而且還可降低飼料成本，提高經濟效益。此外，棉籽中還含有豐富的生育酚，科學名稱為維生素E，含量較高的是α- 生育酚和γ-生育酚。維生素E 由于酚基的存在，極易被過氧化物氧化，具有較強還原性，是一種有效的抗氧化劑[7]。然而，棉籽中含有多種抗營養(yǎng)因子，使得其許多營養(yǎng)物質以不可利用態(tài)存在，極大地降低了棉籽的營養(yǎng)有效性，其中棉酚和植酸是最主要的抗營養(yǎng)因子[8-10]。棉籽中營養(yǎng)物質和抗營養(yǎng)因子含量不僅直接關系到棉花生產和棉籽營養(yǎng)品質，還與人畜飲食健康和棉副產品利用有密切關系[9-11]。因此，棉籽營養(yǎng)成分和抗營養(yǎng)因子含量的研究及改良，對棉副產品的綜合利用有重要意義。

本研究以11 個棉花品種為材料，研究在10個不同生態(tài)環(huán)境下其棉籽中多種營養(yǎng)物質和抗營養(yǎng)因子含量的變化，分析環(huán)境、基因型及兩者互作對多種棉籽成分含量的影響，以期為棉籽品質改良和棉副產品利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗地點

供試棉籽樣品來自浙江大學棉花品種 （系）多點生態(tài)試驗，共有11 個參試品種（系）：ZD14-1、ZD14-2 、 ZD14-3 、 ZD14-4 、 ZD14-5 、 ZD14-6 、ZD14-7、ZD14-8、ZD14-9、ZD14-10、ZD14-11。試驗于2015 年分別種植在長江中下游流域棉區(qū)的10 個地點（浙江省金華市、浙江省江山市，湖南省澧縣、湖南省岳陽市、湖南省武陵市，安徽省合肥市、安徽省蕪湖市，江蘇省南京市、江蘇省鹽城市，江西省九江市）。試驗采用隨機區(qū)組設計，3 行小區(qū)，3 次重復，小區(qū)種植面積30 m2，田間試驗管理采用與大田相同的管理措施。開花吐絮后，每小區(qū)收中部50 個吐絮鈴考種，即以每個棉區(qū)每個品種的試驗小區(qū)為單元，軋花后精選籽粒飽滿的種子300 粒用于棉籽主要成分分析。

1.2 蛋白質、油分、棉酚的測定

采用整粒種子近紅外測定法測定。即將脫絨后的棉花種子置于密閉容器中在常溫下進行水分平衡，將樣品放置于上樣池（直徑35 mm、高度18 mm）內，用近紅外谷物分析儀進行掃描。掃描波長為1 100～2 498 nm，每間隔2 nm 采集不同樣品的反射強度（Reflection，R），每份樣本重復采集3 次光譜數據，并將反射強度求平均值后轉化為 1g（1·R－1），即吸光度（Absorbance，A）。用整粒棉籽營養(yǎng)成分測定模型求得各樣本的棉籽蛋白、油分及棉酚含量[12-14]。

1.3 植酸含量的測定

取棉仁粉碎后在30 ℃恒溫箱中烘干備用。

準確稱取水分平衡48 h 后的棉仁粉樣品0.200 0 g，用濾紙包裹成正方形小塊后置于索氏提取儀中，每次放入10 個樣品，加入200 mL 的無水乙醚，60 ℃下脫脂6 h。取出粉末包自然風干。將脫脂后風干的棉仁粉樣品轉入50 mL 離心管中，然后加入 0.66 mol·L－1HCl（10 mL），振蕩搖勻后沸水浴1 h，期間多次搖勻。取出后靜置自然冷卻，在 4 000 r·min－1的條件下離心 30 min，取 0.5 mL 上清液加入 10 mL 超純水，并加入0.525 mL 的 10 mmol·L－1乙二胺四乙酸（EDTA），使EDTA 含量達到總體積的5%。然后用1 mL 的注射器抽取溶液，依次通過2 個Cleanert IC 離子色譜前處理柱和孔徑 0.22 μm 水系濾膜純化，用錫紙包裹避光保存?zhèn)溆谩２捎肈IONEX ICS-3000 離子色譜儀（美國戴安公司）進行植酸含量的測定。測定的植酸含量用質量分數表示[10]。

1.4 生育酚含量測定

精確稱取 0.100 0 g 棉仁粉，置于15 mL 離心管中，加入0.05 g 抗壞血酸和3 mL 80%（體積分數）的乙醇溶液，振蕩均勻，置于超聲波清洗儀中超聲處理，30 ℃、 功率 240 W 超聲處理 10 min，加入6 mL 正己烷，振蕩均勻，用封口膜封口，－20 ℃下靜置15 h。取出后置于超聲波清洗儀中超聲處理，30 ℃、 功率240 W 超聲處理40 min 充分提取，然后 6 000 r·min－1離心 15 min，取上清液用孔徑0.45 μm 微孔濾膜抽濾，獲得生育酚的提取液，低溫避光保存。制作生育酚標準曲線，采用高效液相色譜法測定α- 生育酚和γ-生育酚含量[15]。

1.5 數據分析與處理

運用 MS Excel、SPSS 20.0 及 QT Model 軟件進行數據分析，多重比較采用最小顯著差數（Least significant difference,LSD）法。

2 結果與分析

2.1 棉籽6種主要成分的基因型差異

對參試材料進行蛋白質、油分、α- 生育酚、γ-生育酚、棉酚和植酸6 種主要成分含量的精確分析。由表1 可見，11 個參試品種（系）棉籽中的6種成分含量存在較大的差異，其中蛋白質、脂肪、棉酚、植酸含量差異達到顯著水平，而品種間α- 生育酚和γ- 生育酚含量的差異未達到顯著水平。

種仁中蛋白質的平均含量為44.03%～48.41%，其中 ZD14-6 的蛋白質含量最高，ZD14-9 的蛋白質含量最低。部分品種間種仁的蛋白質含量差異達顯著水平，其中ZD14-6 的蛋白質含量顯著高于ZD14-1、ZD14-2、ZD14-3、ZD14-5、ZD14-9 和 ZD14-11，但 與 ZD14-4、ZD14-7、ZD14-8、ZD14-10 這 4 個品種差異未達到顯著水平；ZD14-9 種仁的蛋白質含量顯著低于除ZD14-5 外的其余品種。

參試品種種仁的平均油分含量為26.84%～30.46%，其中ZD14-9 的油分含量最高，ZD14-6的油分含量最低。部分品種間種仁的油分含量差異達顯著水平，其中ZD14-9 油分含量顯著高于除ZD14-5 外的其余品種，ZD14-5 的油分含量顯著高于大多數參試品種。ZD14-6 棉仁的油分含量 顯 著 低 于 ZD14-1、ZD14-2、ZD14-3、ZD14-5、ZD14-9 和 ZD14-11，但 與 ZD14-4、ZD14-7、ZD14-8 和ZD14-10 這個4 個品種差異未達顯著水平。

參試品種種仁中的棉酚含量為0.69%～0.84%，其中 ZD14-6 的棉酚含量最高，ZD14-5 的棉酚含量最低。部分品種間種仁的棉酚含量差異達顯著水平，其中ZD14-6 顯著高于除ZD14-4、ZD14-1 外的其余品種，ZD14-4 顯著高于其他大多數品種。ZD14-5 的棉酚含量顯著低于大多數品種，但與 ZD14-2、ZD14-3 和 ZD14-7 這 3 個品種未達顯著性差異。

參試品種種仁中的植酸含量為1.04%～1.53%，其中 ZD14-3 最高，ZD14-8 最低。部分品種間種仁的植酸含量差異達顯著水平，其中ZD14-3 顯著高于其他參試品種，ZD14-8 顯著低于其他品種。

棉籽中α- 生育酚的平均含量為0.024 6%～0.037 0%，其中ZD14-8 的α- 生育酚含量最高，ZD14-5 的α-生育酚含量最低。棉籽中γ-生育酚的平均含量為0.013 7%～0.019 0%，其中ZD14-1的γ- 生育酚含量最高，ZD14-3 的γ- 生育酚含量最低。各參試品種間α-生育酚含量和γ-生育酚含量均無顯著性差異。

由表1 還可以看出，參試品種間棉籽中的蛋白質、油分、棉酚和植酸含量存在顯著差異，且變幅較大，說明棉花種質資源種子中這幾種成分變異豐富，遺傳改良將會收到較好的效果。而品種間2 種生育酚的含量則無顯著差異對其改良難度很大。另外，棉籽中的蛋白質和油分含量總和的變異范圍為74.49%～75.27%，品種間差異未達顯著水平，棉籽品質改良時應綜合考慮蛋白質和油分的平衡。

棉籽6 種主要成分含量的變異系數分別為2.82%、4.21%、5.94%、9.58%、12.02%和8.56%。其中α-生育酚變異幅度最大，其余依次是植酸、γ-生育酚、棉酚、油分和蛋白質，種仁中蛋白質含量的變異系數最小，其穩(wěn)定性最好。

2.2 棉籽6種主要成分的環(huán)境差異

用SPSS 20.0 數據分析軟件對參試材料各地點的蛋白質、油分、棉酚、植酸、α- 生育酚和 γ- 生育酚6 種主要成分含量進行精確分析，結果見表2。

果結定測量含的分成要主種6籽棉）系（種品試參1表s e p ty o n e g n tto t co n re iffe f d o ts n e n o p m o c in a m f six o ts n te n co e h T 1 le b a T含分油和質白蛋和之量量含酚育生-γ量含酚育生-α量含酸植量含酚棉量含分油量含質白蛋種品f protein o um S erol ph-toco γ erol ph-toco α ytic acid h P il O t and nten co tent/%con t/%ten con tent/%con t/%nten ssypol co o G il content/%O t/%nten rotein co P ltivars u C t/%ten cona0.89 3±.8 74 9 2 a0.00 9 0±0.01 a23 4.0 0 3 7±0.03ef d 0.04 9±.2 1 8 abc0.0 0±.8 0 4 bc.0 2.29±29e2.37 4±.5 45 4-1 1 D Z a1.06 9±.1 75 0 0 a0.01 7 7±0.01 a18 2.0 0 9 1±0.02ef0.02 8±.2 1 9 def0.0 3±.7 0 8 bc.8 1.27±29cde2.27 2±.9 45 4-2 1 D Z a1.07 7±.5 74 6 5 a0.00 3 7±0.01 a12 2.0 0 7 5±0.02a0.04 3±.5 1 8 ef0.0 3±.7 0 9 cd.4 2.90±28e d 3.11 7±.6 45 4-3 1 D Z a1.16 7±.2 75 2 3 a0.01 7 4±0.01 a20 0.0 0 8 6±0.02ef0.03 7±.2 1 7 ab0.0 2±.8 0 8 f.8 2.73±27ab3.52 5±.5 47 4-4 1 D Z a1.07 1±.1 75 8 3 a0.00 5 3±0.01 a14 3.0 0 4 6±0.02b0.03 6±.4 1 0 f0.9 9±.6 0 5 ab.5 1.04±30ef1.95 7±.0 45 4-5 1 D Z a1.16 5±.2 75 1 6 a0.01 7 1±0.01 a20 1.0 0 9 1±0.02d0.03 3±.3 1 7 a0.0 4±.8 0 1 f.0 2.84±26a2.51 1±.4 48 4-6 1 D Z a1.01 8±.8 74 9 9 a0.00 6 6±0.01 a19 4.0 0 1 2±0.03f0.04 7±.2 1 8 ef0.0 2±.7 0 6 f.3 2.24±27ab2.93 4±.6 47 4-7 1 D Z a1.24 0±.6 74 0 9 a0.01 7 9±0.01 a21 3.0 0 7 0±0.03g0.05 4±.0 1 3 de0.0 5±.7 0 7 f.9 1.33±27abc2.47 7±.2 47 4-8 1 D Z a1.13 9±.4 74 7 5 a0.01 7 9±0.01 a28 2.0 0 4 0±0.03ef0.03 8±.2 1 6 cde0.0 5±.7 0 9 a.1 2.46±30f2.55 3±.0 44 4-9 1 D Z a0.98 3±.9 74 9 6 a0.00 8 1±0.01 a18 8.0 0 5 4±0.03e d 0.03 2±.3 1 6 bcd0.0 8±.7 0 3 def.0 3.80±27abcd3.74 3±.1 47 0 4-1 1 D Z a1.25 1±.6 74 1 5 a0.01 6 7±0.01 a17 9.0 0 0 0±0.03c0.04 1±.4 1 5 de0.0 4±.7 0 e 7 cd.9 1.48±28e cd b 2.64 4±.1 46 1 4-1 1 D Z 5.69 7 1.019 0 0 9 0.03 6 4 1.31 1 0.759 1 8 8.48 2 3 97.3 46數均平數系異變9.3 0 8.562.02 1 9.58.94 5 1 4.2 2 2.8/%f variation t o efficien o C。著顯異差）5.0 0（P＜平水.05 0在示表同不母字寫小而，著顯不異差示表同相母字寫小的后數均平中據數列一同；數分量質為均量含分成各中其；D S±值均平為據數：注ifference aificant d o sign eans n n m e columercase in the same low e sam th);(%n ass fractio ts are m nen po m co ain m f six its o e un th;D S s±f three replicationeans o e m alues are th V ote:N).0.05＜(P level e 0.05 ce at th ificant differen ean sign ercase letters m ifferent lowever,d ow bability level,h ro ts at the 0.05 p en the treatm ng o m

果結定測量含的分成要主種6籽棉點試同不2表ts n e m n viro n e n tto t co n re iffe d ts in n e n o p m o c in a m ix f s o ts n te n co e h T 2和之量含分油和質白蛋量含酸植量含酚棉量含酚育生-γ量含酚育生-α量t and nten tein co of prom u S hytic acid P l ssypo oGtent/%l con hero-tocop γ tent/%l con hero cop-to α t/%en ntent/%il co o t/%nten co t/%nten co c b 0.91 7±.6 75 abc 3.011 0±3 20.0 0 3 cd0.017±3 25.0 0 0.02 f±1.06cde0.06 4±.7 0 e d 57e d 0.71 5±.5 74 bc 3.005 0±1 15.0 0 4 d0.003±4 17.0 0 0.04 c±1.42a0.09 2±.8 0 c b 64f0.74 9±.7 73 abc 8.010 0±2 16.0 0 5 bcd0.017±0 31.0 0 e0.03 d±1.27ab0.06 0±.8 0 a48cd1.09 5±.0 75 bc 4.003 0±8 13.0 0 2 cd0.004±7 19.0 0 0.02 a±1.67abc0.06 8±.7 0 g41ef d 0.76 0±.5 74 c 8.003 0±8 11.0 0 6 bcd0.008±7 27.0 0 0.05 b±1.61de0.09 2±.7 0 d22e d 0.73 1±.6 74 ab 5.014 0±8 22.0 0 0 ab0.026±2 43.0 0 0.04 d±1.28bcd0.08 7±.7 0 cd b 64ef0.63 9±.1 74 bc 7.002 0±8 13.0 0 1 cd0.004±1 25.0 0 e0.02 d±1.25abc0.07 9±.7 0 cd53a0.59 0±.4 76 abc 0.006 0±1 17.0 0 7 bcd0.012±8 27.0 0 0.03 d±1.29e0.08 0±.7 0 f25ab0.99 4±.2 76 a 0.018 0±4 25.0 0 0 a0.031±7 50.0 0 0.03 f±1.08e0.06 2±.7 0 ab1.30 5±30.0cd 1.58±46.19華金江浙g ejian h ua,Z Jinhe d 0.69 0±.7 74 c 1.007 0±0 12.0 0 1 abc0.016±6 35.0 0 0.02 e±1.23e0.07 0±.7 0 ef1.06 4±26.9b 1.42±47.75山江江浙g ejian h,Z an gsh Jian 0 5.772 7 0 17.0 0 0 0.032 0 16.3 1 0 54.7 0 0 88.3 28 0.58346數均平1.1527.47 3.91 3 8 15.1 7.8 5 6.21 4.75數系異變o efficient of variation/%C。）0.05（P＜著顯異差平水0.05在示表母字寫小同不，而著顯不異差示表母字寫小同相的后數均平中據數列一；同數分量質為均量含分成各中；其D值±S均平為據：數注ifference at d o significan s n ean m n lum e co e sam th ercase in w e lo the sam);(%ass fractiononents are m p m ain co nits of six m the u;D S ns±licatio s of three rep ean es are the m alu V te:o N).0.05＜(P ce ean significant differen ercase letters m t low differen ever,howrobability level,p e 5%ents at th the treatm ong m

由表2 可見，10 個參試地點之間棉籽中的6種主要成分含量存在較大的差異，差異均達顯著水平。

各參試地點種仁中的蛋白質平均含量為42.75%～49.85%，其中安徽合肥的蛋白質含量最高，安徽蕪湖的蛋白質含量最低。部分參試地點間種仁的蛋白質含量差異達顯著水平，其中安徽合肥和湖南岳陽的蛋白質含量顯著高于其他參試地點，但二者之間差異未達到顯著水平。安徽蕪湖的種仁蛋白質含量低于其他參試地點，且均達到了差異顯著水平。

參試地點種仁中的平均油分含量為25.20%～31.04%，其中安徽蕪湖的油分含量最高，安徽合肥的油分含量最低。部分試點間種仁的油分含量差異達顯著水平，其中安徽蕪湖的油分含量與其他試點差異較大，顯著高于大多數試點，僅與浙江金華之間差異不顯著。安徽合肥種仁的油分含量低于其他參試地點，且均達到差異顯著水平。湖南岳陽的種仁油分含量也顯著低于大多數參試地點。

參試地點種仁中的平均棉酚含量為0.70%～0.82%，其中江蘇南京的棉酚含量最高，浙江江山的棉酚含量最低。部分地點間種仁的棉酚含量差異達顯著水平，其中江蘇南京種仁的棉酚含量顯著高于江蘇鹽城、江西九江、湖南武陵和湖南岳陽等6 個地點，但與安徽蕪湖、安徽合肥和湖南澧縣這3 個地點未達顯著性差異水平。浙江江山種仁的棉酚含量顯著低于大多數試點，然而與江西九江、湖南岳陽和浙江金華差異未達顯著水平。

試點間種仁中的植酸平均含量為1.06%～1.67%，其中安徽合肥的種仁植酸含量最高，江蘇鹽城的植酸含量最低。部分試點間種仁的植酸含量差異達顯著水平，其中安徽合肥種仁的植酸含量顯著高于其他參試地點，江西九江顯著高于大多數參試地點。江蘇鹽城種仁的植酸含量顯著低于大多數參試地點，但和浙江金華之間差異未達顯著水平。

各參試地點間種仁中α- 生育酚的平均含量為0.017 4%～0.050 7%，其中浙江金華種仁的α-生育酚含量最高，江蘇南京的α- 生育酚含量最低。部分參試地點間種仁的α- 生育酚含量差異達顯著水平，其中浙江金華種仁的α- 生育酚含量顯著高于江蘇鹽城、江蘇南京、安徽蕪湖和安徽合肥等7 個地點，但與湖南武陵和浙江江山差異未達顯著水平。江蘇南京的α- 生育酚含量顯著低于浙江金華、 湖南武陵和浙江江山3 個地點，但與其余參試地點差異不顯著。

各參試地點間種仁中γ- 生育酚的平均含量為0.011 8%～0.025 4%，其浙江金華種仁的γ- 生育酚含量最高，江西九江的γ- 生育酚含量最低。部分試點間種仁的γ- 生育酚含量差異達顯著水平，其中浙江金華種仁的γ- 生育酚含量顯著高于江蘇南京、安徽合肥、江西九江和浙江江山等5個地點，但與江蘇鹽城、安徽蕪湖、湖南武陵和湖南岳陽4 個地點差異未達顯著水平。江西九江種仁的γ- 生育酚含量顯著低于湖南武陵和浙江金華，但與大多數地點差異不顯著。

可見，棉仁中的6 種成分含量受環(huán)境條件影響較大，地區(qū)之間存在較大的變異。因此，棉籽品質改良時應注意育種地點的差異，而在棉籽綜合利用時也應考慮地區(qū)間棉籽成分的差異。此外，試點間6 種棉仁主要成分含量的變異系數分別為4.75%、6.21%、5.87%、15.18%、33.97%和27.47%。其中α- 生育酚和γ- 生育酚含量的變異系數最大，易受環(huán)境的影響，而油分、棉酚、蛋白質含量則相對較穩(wěn)定。

2.3 基因型和環(huán)境對棉籽營養(yǎng)含量的影響

棉籽中6 種主要成分的基因型、環(huán)境及其互作效應的方差分析結果（表3）表明，基因型、環(huán)境及其互作對棉花種子的蛋白和油分都有極顯著的影響，品種間、試點間，以及品種與試點互作的F值均達到極顯著水平。基因型對棉酚含量影響達極顯著，環(huán)境對棉酚含量影響也達極顯著，但二者互作卻對棉酚含量影響不顯著。同樣，環(huán)境對植酸含量有極顯著影響，基因型也有顯著影響，但二者互作沒有達到顯著水平。基因型對棉籽中2 種生育酚含量的影響均未達到顯著水平，而環(huán)境對2種生育酚都有極顯著影響，環(huán)境與基因型互作對2 種生育酚影響未達顯著水平。從各變異來源的平方和占總變異平方和的百分比來看，對種子中6 種主要成分含量的影響基本表現(xiàn)為環(huán)境＞基因型＞基因型×環(huán)境。

表3 棉籽6 種主要成分含量的基因型和環(huán)境效應的方差分析Table 3 Variance analysis of genotype and environment effects on contents of six main components in cottonseeds

2.3.1基因型效應。由于基因型的不同，不同品種（系）種子中的6 種主要成分含量存在明顯差異（表 1）。由表 4 可知，ZD14-4 蛋白質含量的正效應最為顯著，ZD14-1、ZD14-3 和 ZD14-7 的正效應最差。ZD14-7 的油分含量正效應最為顯著，而 ZD14-4 有極顯著的負效應； 此外，ZD14-1、ZD14-3 和ZD14-10 的油分含量也有極顯著的正效應，ZD14-2、ZD14-4、ZD14-5 和 ZD14-6 的油分含量有極顯著的負效應 。ZD14-1、ZD14-2、ZD14-4 和ZD14-8 的棉酚含量具有極顯著的正效 應 ，其中 ZD14-4 最高；ZD14-3、ZD14-5、ZD14-10 和ZD14-11 有極顯著的負效應，ZD14-6、ZD14-7 和 ZD14-9 有不顯著的負效應。對植酸含量而言，具有顯著正效應的品種為ZD14-11，顯著負效應的品種為 ZD14-7 和ZD14-2，其余品種的效應均未達到顯著水平。ZD14-3 的α- 生育酚含量具有顯著的負效應，而ZD14-11 的γ-生育酚有顯著的負效應，其余各品種的生育酚含量效應均未達到顯著水平。

表4 基因型對棉籽中6 種主要成分含量的效應分析Table 4 Effect of genotypes on contents of six components in cottonseeds

2.3.2環(huán)境效應。各參試品種的種仁中6 種主要成分含量隨種植地點的不同表現(xiàn)出明顯差異（表5）。由表5 結果可知，試點對棉籽中6 種主要成分含量效應差異較大。安徽蕪湖蛋白質含量的正效應最為顯著，江蘇南京、浙江江山和江西九江的負效應最顯著。江蘇南京的油分含量存在極顯著的正效應，而安徽蕪湖有極顯著的負效應。此外，江西九江、湖南岳陽和浙江江山的油分含量有極顯著的正效應，湖南澧縣和浙江金華有極顯著的負效應。江蘇南京、湖南武陵和浙江江山的棉酚含量具有極顯著的正效應，其中浙江江山最高；湖南澧縣、湖南岳陽和浙江金華有極顯著的負效應；江蘇鹽城則有不顯著的負效應。對植酸含量而言，具有極顯著正效應的參試地點有江蘇南京、安徽合肥、湖南澧縣、湖南岳陽和浙江金華，有極顯著負效應的試點為江蘇鹽城、湖南武陵和浙江江山，其余試點效應未達極顯著。湖南岳陽種仁中的α- 生育酚含量具有極顯著的正效應，而安徽蕪湖、湖南武陵和浙江江山具有極顯著的負效應。對種仁中γ-生育酚含量來說，湖南岳陽有極顯著的正效應，江西九江有顯著正效應；安徽蕪湖、安徽合肥、湖南武陵和浙江金華則有極顯著的負效應，其余各試點種仁中γ- 生育酚含量效應均未達到顯著水平。

表5 環(huán)境對棉籽中6 種主要成分含量的效應分析Table 5 Effect of environments on contents of six components in cottonseeds

2.3.3基因型與環(huán)境互作效應。基因型與環(huán)境互作效應分析結果（表6）表明，同一地點不同品種的互作效應不同，而同一品種不同地點的互作效應也不同。棉籽6 種主要成分中，蛋白的基因與環(huán)境互作正效應最高的是ZD14-3 和安徽合肥，負效應最高的是ZD14-2 和浙江金華。油分的基因與環(huán)境互作正效應最高的是ZD14-2 和浙江金華，負效應最高的是ZD14-3 和安徽合肥。棉酚的基因與環(huán)境互作正效應最高的是ZD14-4 和江蘇鹽城，負效應最高的是ZD14-3 和湖南澧縣。植酸的基因與環(huán)境互作正效應最高的是浙江金華與ZD14-6，負效應最高的是浙江金華與ZD14-7。α- 生育酚和γ 生育酚的基因與環(huán)境互作效應結果中，均是安徽合肥和ZD14-8 的互作負效應最高。

?

?

）續(xù)（6表)d e u tin n o(C 6 le b a T山江江浙華金江浙陽岳南湖縣澧南湖陵武南湖江九西江肥合徽Jiangshan,a,Jinhu g,ueyan Y ixian,L g,lin u W g,Jiujian efei,g ejian h Z g ejian h Z nan u H nan u H nan u H gxi Jian uinh**07 6.0 0－03 80.0－5 0.004 5 2 0.00－9.015 0 4 8 0.00－2 2 0.00 01 8.0 0 02 50.0－7 0.000 2 7 0.00 9.001 0－2 5 0.00－2 9 0.00 00 3.0 0 02 40.0**2 0.007 1 4 0.00 3.000 0 1 7 0.00 2 7 0.00 02 2.0 0－*08 10.0－0 0.005 0 5 0.00－0.008 0－*5 3 0.00－2 2 0.00**08 5.0 0－01 30.0－7 0.003－0 3 0.00－3.000 0 2 4 0.01 3 0 0.00 00 0.0 0 03 90.0－5 0.002*3 8 0.00－*8.005 0－0 4 0.00－0 3 0.00 00 5.0 0－01 40.0*4 0.016 0 8 0.00－*0.007 0－3 4 0.00－3 2 0.00 07 0.0 0 02 00.0－7 0.013 5 1 0.00 9.002 0 5 1 0.00－**9 0 0.01 11 5.0 0 02 00.0－2 0.010 1 3 0.00 9.002 0－2 6 0.00 9 5 0.00 03 0.0 0－00 80.0－4 0.001－0 4 0.00 8.001 0 1 2 0.00－0 5 0.00 00 0.0 0 04 50.0 0 0.010 0 3 0.00－6.001 0－4 0 0.00*7 4 0.00**04 0.0 0－01 40.0－4 0.006 2 6 0.00－8.005 0 2 1 0.00－1 7 0.00 01 2.0 0－01 50.0－0 0.000 1 3 0.00 3.001 0 1 5 0.00*3 7 0.00 00 4.0 0 01 00.0－5 0.002 0 2 0.00 6.000 0－0 2 0.00－1 0 0.00 01 8.0 0－**05 60.0－9 0.000 3 3 0.00 7.003 0－1 9 0.00－0 5 0.00**04 5.0 0－*03 00.0－9 0.000－4 2 0.00 1.000 0－1 5 0.00 0 4 0.00 01 4.0 0－00 10.0 0 0.002 0 0 0.00 2.002 0－1 4 0.00－1 1 0.00 00 4.0 0 01 60.0－*1 0.007 0 6 0.00－*6.003 0－1 8 0.00－1 2 0.00－1 4 0.00 8 0.001－7 0.001-7 14 D Z 05 2.0 0 04 40.0－2 0.014 3 1 0.00 1.000 0－2 1 0.00－*9 5 0.00－2 4 0.00－0 0.004－6 0.001-8 14 D Z 00 7.0 0 02 60.0－0 0.009 0 1 0.00－8.001 0－0 4 0.00－*4 7 0.00－0 4 0.00*8 0.002－1 0.006-9 14 D Z 01 8.0 0 00 60.0－5 0.001 0 6 0.00 3.002 0 0 1 0.00－0 6 0.00 0 3 0.00—9 0.002－-10 14 D Z 00 0.0 0 03 30.0 2 0.006 1 0 0.00 3.001 0 0 8 0.00*4 0 0.00－0 0 0.00—*9 0.007－-11 14 D Z。平水著顯異差的1%和5%達示表別分**和：*注ectively.bability level,resppro d 1%an%dicate the significance at the 5 in**d an*te:o N

2.4 棉籽主要成分的相關性分析

用SPSS 20.0 分析軟件對棉籽6 種主要成分含量之間的相關性進行分析，結果列于表7。可以看出，棉籽中α- 生育酚含量與γ- 生育酚含量呈極顯著正相關，相關系數為0.85。蛋白和油分呈極顯著負相關，相關系數為－0.93。說明同時提高2 種生育酚含量比較容易，但同時提高棉籽中的蛋白質和油分含量難度很大。此外，油分與2 種生育酚含量皆呈顯著正相關關系，但相關系數不高，僅為0.12。棉酚與α-生育酚之間具有顯著負相關，但相關系數僅為－0.14。其他性狀之間的相關系數均未達到顯著水平。

表7 棉籽中6 種主要成分含量的相關性分析Table 7 Coefficient analysis of the contents of six main components in cottonseeds

3 討論

全球人口增長和耕地減少將給糧食供應帶來挑戰(zhàn)。到2050 年，世界人口數預計增長到100億，糧食產量需求增加至少70%。消費者健康意識的提高，促進了對可持續(xù)、高品質食品的需求[16-17]。棉籽中的蛋白質、油分、生育酚都是極為重要的營養(yǎng)物質來源[18]。

蛋白質是人畜必需的營養(yǎng)物質，蛋白質不足會導致各種疾病。棉籽中富含優(yōu)質的蛋白質，是人畜的重要蛋白源之一。本試驗結果表明，棉花種仁中的蛋白質含量為42.75%～49.85%，品種間蛋白質含量差異顯著，環(huán)境對棉仁蛋白質含量的影響達到顯著水平，基因型和環(huán)境互作對蛋白質也含量有極顯著影響，其中ZD14-3 和安徽合肥有極顯著的基因與環(huán)境互作正效應。參試品種和地點改良將對棉籽蛋白質含量有明顯效果。同時，棉籽油是我國棉花主產區(qū)居民重要的食用植物油之一，隨著油脂加工工藝的快速發(fā)展，棉籽油消費量快速增長。本研究結果中，棉花種仁中的油分含量為25.20%～31.04%，品種和環(huán)境對其含量均有顯著影響，二者的互作效應也達到顯著水平，其中ZD14-2 和浙江金華的基因與環(huán)境互作正效應最高。可見，品種和參試地點改良對棉花種仁油分含量影響具有重要的意義。

生育酚是人體重要的微量營養(yǎng)元素，其抗氧化等生理作用對動植物也十分關鍵[19]。本研究表明，棉花種仁中的α- 生育酚含量為0.017 4%～0.050 7%，γ- 生育酚含量為0.011 8%～0.025 4%，品種間含量變異不大，但受環(huán)境影響較大。

棉酚和植酸是棉籽中的主要抗營養(yǎng)因子。本研究結果中，棉花種仁中棉酚的含量為0.69%～0.84%，植酸含量為1.04%～1.53%。基因型對棉酚含量的影響達到極顯著水平，對植酸的影響達顯著水平；環(huán)境極顯著影響棉酚和植酸含量。由此可見，棉籽中的成分不但受遺傳因素的影響，還受種植地點溫濕環(huán)境、土壤條件等的影響[20]，棉籽的品質性狀表現(xiàn)是基因型和生態(tài)環(huán)境共同作用的結果。

由棉籽6 種主要成分含量的基因型和環(huán)境效應的方差分析可見，除棉酚外，6 種主要成分含量的影響基本表現(xiàn)為環(huán)境效應大于基因型效應，而且環(huán)境效應很大；基因型與環(huán)境互作效應較基因效應、環(huán)境效應小。其中基因型對蛋白、油分、棉酚和植酸含量影響顯著，對生育酚的影響不顯著，這反映了不同基因型的蛋白、油分、棉酚和植酸的合成通路存在顯著差異，而不同基因型間生育酚的合成通路沒有顯著差異。而環(huán)境對棉籽中6 種主要成分含量影響均顯著，這說明了環(huán)境條件，如光照、溫度、水分、空氣和土壤等因素對棉籽形成過程中的6 種主要成分的積累影響顯著，與蔡蕓菲等[21]研究結果一致。而基因型與環(huán)境互作效應只對蛋白質和油分有顯著效應，對其他成分沒有顯著差異，說明該效應不是影響主要成分含量的主效應。效應百分比的結果進一步說明，環(huán)境效應是影響棉籽6 種主要成分含量的主效應，其次為基因型效應，最后為基因型與環(huán)境互作的效應。因此，該結果也為調控棉籽6 種主要成分含量提供了參考依據，主要可以通過調控環(huán)境因素來提高或降低棉籽的主要成分含量，達到精準育種的目標。

4 結論

本研究結果表明，基因型、環(huán)境及兩者互作對棉籽中蛋白和油分含量的影響均達到極顯著水平，其中環(huán)境是最主要的影響因素。因此，在棉籽品質育種中不僅要依據品種的差異，還要考慮環(huán)境以及品種與環(huán)境的互作。綜合起來，棉籽主要成分含量的表現(xiàn)是基因型和生態(tài)環(huán)境共同作用的結果。通過常規(guī)育種技術難以實現(xiàn)蛋白質和油分的同步改良。研究結果為棉花種子品質改良提供了理論基礎，并可為棉花種子的綜合利用和棉花生產提供了有益的借鑒。