西藏高海拔邊境縣青稞地方品種微量元素的評價分析

黃海皎

（西藏自治區農牧科學院農業研究所 西藏 拉薩 850032）

20世紀以來，鐵、鋅等微量元素缺乏已成為全世界所面臨的首要營養不良問題，全球大約有30%以上的人群已表現出Fe，Zn 等微量元素的缺乏癥狀，該問題在亞非拉等發展中國家尤其突出［1-3］。青稞是西藏種植面積最大，也是青藏高原歷史悠久的區域民族特色作物［4］，是藏區農牧民的主要糧食作物。青稞富含多種礦物質、氨基酸等，藏族同胞之所以能在缺少瓜果蔬菜的高寒地區得以生存，與其常年食用青稞是分不開的［5］。

西藏自治區地處青藏高原，平均海拔在4000 m以上［6］，氣候復雜多樣，青稞種類資源十分豐富。種質資源作為作物遺傳改良和相關研究的物質基礎，如何有效利用將直接影響現代農業育種的可持續發展［7-8］。收集、鑒定這些基本資源，從中篩選出富含微量元素的青稞種質資源，對選育富含高礦物質的青稞品種具有重要意義。項目組從西藏15 個高海拔邊境縣收集地方品種249 份，并對籽粒的4種微量元素（Ca，Zn，Fe，Se）進行了檢測分析，以期為育種工作者提供有效材料。

1 材料與方法

1.1 供試材料

249份供試材料中，編號為BJX001 至BJX245的219 份種質資源是從中國農業科學院種質資源庫引進，編號BJX247至BJX278的30份材料是項目組于2018年7—10月在西藏高海拔邊境縣收集的，之后保存在西藏自治區農牧科學院農業研究所品質室資源庫中。編號中BJX 代表邊境縣，數字為序號。具體來源見表1。

表1 249份地方品種來源

1.2 檢測方法

試驗于2019年在西藏自治區農牧科學院農業研究所進行。籽粒適時收獲，人工脫粒并進行常規考種。取飽滿籽粒，進行檢測。每個品種稱取100 g，粉碎，過80 目篩，用于測定微量元素（Fe，Zn，Se）的含量。Fe，Zn，Se 元素含量測定采用ICP-OES 直接測定［9］，Ca 含量測定按照國標GB/T6437-2002 的方法進行測定［10-11］。

1.3 統計分析

利用Excel 對試驗數據進行整理，利用SPSS 23.0對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 249份地方品種籽粒中4種微量元素的含量

青稞籽粒中4 種微量元素的含量見表2。從表2中可以看出，籽粒中4種微量元素差異明顯，所檢測的4 種微量元素中Ca 的含量最高，其次是Fe，Zn，含量最低的是Se。4 種微量元素在不同地方品種間的差異也較大，其變異系數在18.05% 和146.68% 之間，其中Se 的變異系數最大，為146.68%，這說明雖然青稞籽粒中Se 元素含量最低，但是不同品種間的變化是最大的；其余3 種微量元素的變幅也在10%以上，說明不同品種間的微量元素含量存在著豐富的變異，其變異順序從高到低依次為Se，Fe，Zn，Ca。與王健勝等、程曉彬等研究結果相同［12-13］，4 種微量元素的含量特征與不同微量元素極端單株間的差異表現基本相同，即極差值越大，微量元素的含量就越高，4 種微量元素極差值從大到小順序依次為Ca，Fe，Zn，Se。

表2 Ca，Fe，Zn，Se4種微量元素在249份地方青稞中的含量

2.2 不同地區青稞籽粒中4種微量元素的含量

對不同地區青稞籽粒中檢測4 種微量元素的含量，從檢測結果看，15個縣青稞籽粒中Ca，Zn，Fe和Se 等4 種微量元素的最高含量分別為1720.51，109.26，393.63 和11.43 mg/kg，其中定日縣BJX046和BJX044 兩個品種Ca，Se 的含量最高，定結縣BJX152 的Zn 元素含量最高，康馬縣BJX082 的Fe元素含量最高（圖1、圖2）。

圖1 各縣青稞籽粒中微量元素含量

圖2 各縣青稞籽粒中Se元素含量

試驗結果看出，各縣青稞籽粒中Ca，Zn，Fe 和Se 等4 種微量元素的平均含量為1080.87，50.75，127.45 和1.02 mg/kg，變異系數為7.60%，15.92%，9.79% 和65.69%。相對于Ca、Fe 兩種元素，Zn，Se的變異系數明顯要高，均達到了15% 以上，這也暗示了Zn、Se 兩種元素可能具有更高的遺傳多樣性和更大的遺傳變異（表3）。

表3 青稞籽粒中4種微量元素的整體含量狀況

2.3 各縣青稞籽粒中4種微量元素的分析比較

為了更直觀地了解青稞籽粒中4 種微量元素含量狀況，筆者對表現突出的青稞種質資源進行了排序，見表4。從Ca 元素含量狀況看，排名前10 的材料來自定日、定結、普蘭，康馬、亞東和吉隆，其中普蘭的材料最多，占33.33%，且這些材料的Ca元素含量均超過了1400 mg/kg。Zn 元素含量最高的是定結縣BJX152，其次是定日縣、吉隆縣，分別有3份材料的Zn 元素含量較高。從Fe 元素含量方面看，材料最多的是定日縣，有3 份材料，其次是吉隆和康馬縣，分別有2 份材料。Se 元素含量最高的是定日縣的BJX044。從整體看，吉隆縣的BJX004 材料Ca，Zn，Fe 3 種微量元素含量均排名前10，定日縣的BJX046和BJX044兩份材料的4種微量元素含量也很高，是很好的高微量元素育種材料。

表4 排名前10的4種微量元素的種質資源信息

2.4 籽粒中4種微量元素的含量的相關性分析

青稞供試材料4 種微量元素的相關性分析見表5。由表5可見，青稞籽粒中Ca，Zn，Fe，Se等4種微量元素含量呈顯著正相關，Ca 元素與Zn，Fe，Se元素間呈極顯著正相關，Zn 與Fe，Fe 與Se 之間也呈顯著或極顯著正相關性，這表明4 種微量元素之間良好的協調性，各微量元素有望同步提高。

表5 4種微量元素的含量的相關性分析

3 結果與討論

微量元素含量雖少但對維持人體健康起著非常重要的作用，如鐵、銅、鋅、錳等是體內許多酶的輔助因子，硒是甲狀腺激素合成和代謝過程中的必需元素［14-17］。人體內的微量元素主要靠植物性食物供給［18］，近些年，人們越來越重視微量元素缺乏的問題，食物中的微量元素和有效利用也越來越引起有關部門和地區的重視。青稞是西藏人民的主要糧食作物，其微量元素含量的測定分析及改良對藏族同胞的健康有著非常重要的作用［19-20］。本研究對西藏15 個邊境縣249 份青稞種質資源進行了Ca，Zn，Fe 和Se 4 種微量元素的測定分析，研究發現，青稞籽粒中4 種微量元素含量存在著豐富的遺傳變異。青稞籽粒中Ca，Zn，Fe和Se的分布范圍在697.85～1720.51 mg/kg，21.88～109.25 mg/kg，67.48～393.63 mg/kg 和0.03～11.43 mg/kg，平均含量分別是1080.87，50.75，127.45 和1.02 mg/kg，該結果與唐亞偉［4］、譚大明等［19］、張唐偉等［20］研究成果存在一定的差異性，除Se 元素外，Ca，Zn，Fe 3 種元素含量的變幅范圍和平均值均高于前人的研究成果。這可能與供試材料的來源地之間生態環境差異較大有關。生態環境的巨大差異導致了青稞種質資源具有豐富的遺傳變異，而這種變異將為青稞高微量元素品種的選育提供重要的材料。

本研究發現，15 個邊境縣不同青稞種質資源間微量元素的含量差異較大，且明顯高于除西藏以外地區的大麥微量元素含量，這可能與土壤環境及長期自然選擇相關。為了充分了解西藏地區青稞籽粒資源的微量元素詳細信息，篩選出表現優異的資源，為青稞育種專家選育品種提供資源材料。本研究還對表現突出的供試材料進行了排名，從結果看，微量元素排名前10 的資源材料絕大部分來自定日、定結、吉隆、普蘭和康馬5 縣，這可能與不同地區土壤礦質元素含量的分布不同有關。

微量元素相關性分析將為青稞種質微量元素遺傳改良提供有效信息［12］。筆者發現，研究大多集中在Zn，Fe，Cu，Mn等元素，對Ca，Zn，Fe，Se的研究相對較少，本研究發現，Ca，Zn，Fe，Se 間呈顯著的正相關，這與唐亞偉［4］、石榮麗等［21］的研究結果一致，Ca 與Zn，Fe 間呈正相關；青稞籽粒中Ca，Zn，Fe 3 種微量元素與Se 呈正相關的結論，筆者尚未見到報道。微量元素間的這種正相關性說明同時提高4 種微量元素的可行性，這種關系對提高和改良青稞籽粒中微量元素的含量極為有利。