30份紅皮花生資源的品質性狀分析

成良強郭建斌呂建偉胡廷會饒慶琳王金花袁婷婷王 軍*

(1.貴州省農業科學院油料研究所,貴州 貴陽 550006;2.中國農業科學院油料作物研究所/農業農村部油料作物生物學與遺傳育種重點實驗室,湖北 武漢 430062)

花生是我國重要的油料作物,種植面積僅次于油菜居第二位,單產和總產均居首位[1]。國內花生總產約39%用于食用[2-3]。隨著人民生活水平的提高,鮮食花生因其綠色、未破壞營養物質而廣受喜愛[4-5]。研究顯示紅皮花生與黑皮花生莖葉水提物對小鼠均具有鎮靜催眠作用,其中紅皮花生莖葉水提物的鎮靜催眠作用略高于黑皮花生[6]。有報道通過紅花生種皮提取物可以綠色合成納米鐵而除去重金屬鉻[7-8]。且鮮食紅皮花生因口感好、富含花青素,具有抗癌、抗衰老和補血等多種保健功能,在貴州興義鮮食花生產區和銅仁地區更受市場歡迎[9]。國內已有不少單位選育出紅皮花生品種,如中花12、紅花1號、泉紅花1號、湛紅2號、云花生3號等,并已在生產上得到利用[10-13],但在貴州地區產量表現一般。貴州已選育出適應本地的黔花生一號、黔花生二號、黔花生三號、黔花生四號、黔花生五號和黔花生六號均為粉皮花生,而以興義紅皮花生為主的鮮食紅皮花生產銷順暢,市場前景廣闊,但因地方品種退化,高產紅皮花生新品種缺乏,已經嚴重制約鮮食紅皮花生產業發展和種植面積的擴大。

因此展開紅皮花生資源的評價,重點評價其品質性狀,對進一步選配優良親本,培育高產鮮食紅皮花生新品種具有重要意義。許多研究者利用近紅外等方法測定花生品質性狀,利用遺傳分析、主成分、相關性分析和聚類分析等方法開展了花生資源的評價,挖掘了一些優異種質[14-20],但專門針對紅皮花生資源的研究較少,蔗糖是鮮食花生資源很重要的評價指標,當其含量≥6%時,口感好[21]。因此,本研究通過鑒定30份鮮食紅皮花生資源品質,對結果進行聚類分析和主成分分析,獲得鮮食紅皮花生資源主要的選育指標,為深化貴州地區鮮食紅皮花生新品種選育提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

30份紅皮花生資源由貴州省油料研究所搜集引進(表1)。其中23份來自貴州省油料研究所,占76.7%;7份來自中國農業科學院油料作物研究所、山東省花生研究所、河北省農林科學院糧油作物研究所、國際半干旱熱帶地區作物研究所、廣東省農業科學院作物研究所和江蘇省如東縣,占23.2%;均為紅皮花生資源。

表1 30份紅皮花生資源Table 1 30 red-skinned peanut resources

1.2 資源種植土壤選擇及整地

該試驗地塊土壤類型為黃壤土,旱耕地,前茬青菜。土壤為微酸性,冬前深翻土,播種時再和農家肥18 000 kg/hm2及復合肥750 kg/hm2翻犁一并耙平,同時開好排水溝。

1.3 資源種植

2016年和2017年連續2年種植于貴州省農業科學院內油料研究所試驗地,隨機區組設計,每份材料種3行,行長2 m,種植密度為0.4 m×0.2 m,3次重復,常規田間管理。收獲時按《花生種質資源描述規范和數據標準》[22]進行考察。

1.4 品質性狀分析

花生種子曬干后,采用福斯新一代NIRSTMDS2500多功能近紅外分析儀測定品質性狀,該儀器配有數據采集及數據分析軟件,提供的數據基線涉及花生四類品質指標,分別為粗脂肪、蛋白質、脂肪酸(油酸、亞油酸、花生酸、花生烯酸、山崳酸)和糖類(蔗糖、總糖及果糖)10個性狀。

1.5 結果數據統計

采用Excel統計各品質性狀的最大值、最小值、平均值、標準差和變異系數。采用IBM SPSS 25.0對結果進行主成分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 30份紅皮花生資源的品質性狀及相關性分析

從30份紅皮花生資源品質分析結果(表2)可以看出,粗脂肪含量最高的是花育23變異為58.60%,最低的是如東碗兒青為49.11%,平均值54.19%;蛋白質含量最高的是810為28.43%,最低的是貴陽多粒紅皮為20.78%;油酸含量最高的是ICG86699為57.11%,最低的是思南大壩場花生為39.97%;亞油酸含量最高的是思南大壩場花生為37.02%,含量最低的是ICG86699為23.28%;蔗糖含量最高的是冀花甜1號為8.35%,最低的是花育23變異為2.62%;果糖含量最高的是冀花甜1號為3.08%,最低的是花育23變異為1.39%。

表2 30份紅皮花生資源的品質性狀Table 2 Quality characteristics of 30 red peanut resources

其中變異系數最大的是蔗糖為25.74%,其次是果糖為19.18%,再次是花生烯酸為18.17%,山崳酸、亞油酸變異系數分別為11.18%和10.70%;油酸、蛋白質、粗脂肪和花生酸的變異系數分別為9.07%、7.44%、3.42%和4.40%;變異系數最小的是總糖為2.05%。

從表3可看出,粗脂肪與花生酸呈顯著負相關,與蔗糖呈極顯著負相關,與果糖呈極顯著負相關;蛋白質與油酸呈極顯著負相關,與亞油酸呈極顯著正相關,與花生烯酸呈顯著負相關,與果糖呈極顯著負相關;油酸與亞油酸呈極顯著負相關,與花生烯酸呈顯著正相關,與果糖呈極顯著正相關;亞油酸與花生烯酸呈極顯著負相關,與蔗糖呈顯著負相關,與果糖呈極顯著負相關;花生酸與花生烯酸呈極顯著負相關;花生烯酸與山崳酸呈極顯著正相關;山崳酸與果糖呈極顯著正相關;蔗糖與總糖呈顯著正相關,與果糖呈極顯著正相關。

表3 30份紅皮花生資源的品質性狀相關性Table 3 Correlation of quality characters of 30 red peanut resources

2.2 30份資源品質性狀的主成分分析

2.2.1 品質性狀的主成分分析

對10個品質性狀進行主成分分析,得其特征值、貢獻率及累計貢獻率。由表4可知,共提取了3個主成分,累計貢獻率達到77.902%。第一個因子的貢獻率為41.561%,第二個因子的貢獻率為20.874%,第三個因子的貢獻率為15.467%。

表4 品質性狀的特征值及貢獻率Table 4 Eigenvalue and contribution rate of quality traits

表5可知,提取的第一成分中花生烯酸和果糖載荷最高,分別為0.852和0.838,而花生烯酸和果 糖與亞油酸和蛋白質載荷相反,說明他們之間是負 相關關系;提取的第二主要成分中蔗糖和花生酸載 荷最高,這是鮮食甜花生的重要指標,分別為0.606和0.552,而蔗糖和花生酸與粗脂肪和油酸載荷相 反,說明他們之間是負相關關系;第三主成分中山 崳酸載荷最高,為0.855,而山崳酸與總糖、油酸和 花生酸載荷相反,說明他們之間是負相關關系。

表5 主要品質性狀的主成分矩陣Table 5 Component matrix of main quality traits

2.2.2 30份花生資源的聚類分析

對30份紅皮花生資源的10個品質性狀進行標準化處理,采用離差平方和法進行聚類分析,結果見圖1,當平均歐式距離約為5.5時,可以把30份資源分成5大類,第Ⅰ大類包含16個品種,占53.3%,除珍珠紅1號(廣東)外,其他全部為貴州地方紅皮花生資源;第Ⅱ大類包含10個品種,占33.3%;貴州地方紅皮花生資源7份,貴州省外資源3份,分別為S62016(重慶)、合花4號(安徽)和桂花紅95(廣西);第Ⅲ大類包含2個品種,桂花紅35(廣西)和貴陽多粒紅皮(貴州);第Ⅳ類包含1個品種,為貴州省外資源冀花甜1號(河北)。第Ⅴ大類包含1個品種,為如東碗兒青(江蘇)。

圖1 30份紅皮花生資源的聚類圖Fig.1 Cluster diagram of 30 red-skinned peanut resources

從表6可看出,第Ⅰ類群在蛋白質含量方面明顯高于第Ⅱ類群、第Ⅲ類群和第Ⅴ類群,與第Ⅳ類群相當,說明大部分貴州本地紅皮花生資源的蛋白質含量較高。第Ⅰ類群和第Ⅱ類群相比較第Ⅲ類群、第Ⅳ類群和第Ⅴ類群,油酸含量較低,說 明貴州本地紅皮花生資源油酸含量較低。第Ⅰ類 群和第Ⅱ類相比較第Ⅲ類群和第Ⅳ類群,蔗糖含 量較低,說明貴州本地紅皮花生資源蔗糖含量較 低。第Ⅴ類群粗脂肪含量較高,說明紅皮花生資 源的品質具有多樣性。貴州花生主要用途為食 用,而蔗糖含量的提升有助于鮮食花生口感提升,從貴州之外引進的資源可以用于高蛋白高產紅皮 花生新品種的選育。

表6 5類群花生資源的品質性狀平均值/%Table 6 Average values of quality traits of peanut resources in 5 groups

3 討 論

3.1 紅皮花生資源品質性狀

從品質性狀來看,紅皮花生資源的變異系數在2.05%~25.74%,平均值為11.14%;其中蔗糖含量的變異系數最高,為25.74%,果糖、花生烯酸、山崳酸、亞油酸的變異系數分別為19.18%、18.17%、11.18%和10.70%,均超過10%;而油酸、蛋白質、粗脂肪和花生酸變異系數分別為9.07%、7.44%、3.42%和4.40%,均在10%以下;最低的總糖變異系數為2.05%。說明紅皮花生資源的蔗糖含量變異豐富,且冀花甜1號的蔗糖含量達到8.35%,為最高,適合用于鮮食紅皮花生的育種材料。相關性來看,粗脂肪與蔗糖呈極顯著負相關;蛋白質與油酸呈極顯著負相關;油酸與亞油酸呈極顯著負相關。這些結果與前人研究基本一致[16-18]。說明紅皮鮮食花生選育要注重脂肪與蔗糖含量的平衡。

3.2 紅皮花生資源的主成分分析和聚類分析

品質性狀主成分分析,第一主要成分中花生烯酸和果糖、第二主要成分中蔗糖和花生酸,這些品質性狀是鮮食甜花生的重要指標,這些結果與楊云萍等研究結果一致[18-20,25-26]。花生產量性狀復雜,需多方考量,而品質性狀中要注重糖類相關因素的影響。

聚類分析顯示,30份紅皮資源在平均歐式距離為5.5時,分成5類,貴州地區的紅皮花生資源集中于第Ⅰ類群和第Ⅱ類群,而同一地區的資源并沒有完全聚集在一個大類,說明資源的特征與地理來源不完全相關,這些結果與李長生等[18,20,25]的研究一致,而其中第Ⅳ大類和第Ⅴ大類各只包含1個品種,可能與不同地區材料或者選擇材料較少有關。第Ⅲ類花生資源蔗糖含量較高,可以用于紅皮鮮食花生育種親本材料。第Ⅰ類群在蛋白質含量方面明顯高于第Ⅱ類群、第Ⅲ類群和第Ⅴ類群,說明貴州本地紅皮花生資源蛋白質含量較高;而第Ⅰ類群和第Ⅱ類相比較第Ⅲ類群和第Ⅳ類群,蔗糖含量較低,說明貴州本地高蔗糖含量的紅皮花生資源缺乏。

3.3 高蔗糖紅皮花生資源的利用

當鮮食花生感官品質的重要指標蔗糖含量≥6%時,口感明顯提升[2,21]。貴州目前選育的“黔花生系列”品種多為高蛋白粉皮花生,且蔗糖含量不高,黔花生一號(5.08%),黔花生二號(4.35%)、黔花生三號(4.62%)、黔花生四號(4.31%)、黔花生五號(5.16%)、黔花生六號(5.24%)。蔗糖含量均<6%,缺乏優異高蔗糖鮮食紅皮花生。本研究篩選的材料有冀花甜1號、桂花紅35、S62016、貴陽多粒紅皮、H15009、H15011和H15026蔗糖含量≥6%,其中冀花甜1號達到8.35%。這些高蔗糖紅皮花生資源可用于改良當地主栽花生品種和地方品種,從而為高蛋白高蔗糖含量鮮食紅皮花生新品種培育提供資源。