莫言玲，張文靜，羅亞蘭，曾 靜，陳靜靜，劉義華

(長江師范學(xué)院 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生物工程學(xué)院，重慶 408100)

寬柄芥(var.)俗稱筍殼菜、青菜、寬板菜等，是十字花科蕓薹屬芥菜類蔬菜的一個變種。其葉柄和中肋寬大肥厚，質(zhì)地脆嫩；葉片與柄肋均能食用，營養(yǎng)豐富，常作為加工四川酸(泡)菜、貴州獨山鹽酸菜、康師傅等品牌方便面酸菜料包的原材料。寬柄芥主要在我國西南、華中和華南等省市區(qū)廣泛種植，其中，以四川省的種植面積最大(3.3萬hm以上)，重慶地區(qū)也有較大的栽培面積，約0.33萬hm。近年來，隨著酸菜料包加工需求量的增加，其種植面積和加工規(guī)模也呈逐年擴大趨勢，迫切需要選育寬柄芥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種。盡管寬柄芥在我國栽培歷史悠久，但其育種研究起步較晚，主產(chǎn)區(qū)大都直接使用表現(xiàn)較好的地方品種，遺傳基礎(chǔ)狹窄，不能滿足加工企業(yè)對優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)原材料的需要。

種質(zhì)資源是新品種選育的基礎(chǔ)，廣泛收集和挖掘?qū)挶娴胤椒N質(zhì)資源對于寬柄芥新品種選育，以及拓寬現(xiàn)有栽培品種的遺傳基礎(chǔ)具有重要意義。目前對于寬柄芥種質(zhì)資源的收集和鑒定研究工作還比較缺乏，因此，本課題組從全國各地收集了20份不同的寬柄芥地方資源，擬對其農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)品質(zhì)性狀進行鑒定和綜合評價，為寬柄芥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種選育過程中種質(zhì)資源的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以20份寬柄芥種質(zhì)資源為供試材料，其來源地主要為重慶、貴州、云南等省市區(qū)縣，包括深綠、綠、淺綠、紫和銀灰色5種葉色類型，葉面大多微皺，葉柄色以綠色居多，葉緣共有全緣、波狀、粗鋸齒、全裂、深裂、半裂和淺裂7種類型，大多數(shù)材料無刺毛，少數(shù)在葉面或葉背具有刺毛(表1)，其外觀形態(tài)如圖1所示。

表1 供試寬柄芥材料名稱、來源與形態(tài)學(xué)特征

1，花葉包心青菜；2，抱雞婆寬邦青菜；3，秀豐寬葉青；4，特選寬葉青；5，瓜兒菜；6，萬全-1；7，優(yōu)選遲青菜；8，紫色寬柄芥；9，精品瘤瘤菜；10，四月遲青菜；11，包包青菜No.1；12，墊江坨坨菜；13，花葉青菜；14，包包青菜No.2；15，寬葉青菜；16，葉芥1號；17，奶奶青菜；18，老廖中熟青菜；19，老廖青菜；20，砂鍋底青菜。

1.2 試驗設(shè)計

2018年9月底將所有寬柄芥材料同期播種于重慶市涪陵區(qū)龍橋芥菜試驗基地，11月初進行移栽。試驗地地勢平坦，土層厚，肥力中等。每材料種植3個小區(qū)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積為3.3 m×0.8 m，每小區(qū)種植14株苗，常規(guī)栽培管理。待寬柄芥長到商品成熟期時(2019年3月)，每材料每小區(qū)隨機選擇5株植株進行農(nóng)藝性狀測定，同時再選擇2株植株，采取心葉以外第3片完全展開功能葉(含柄肋)混合作為1個生物學(xué)重復(fù)，每材料取3個獨立的生物學(xué)重復(fù)樣本，用于后續(xù)營養(yǎng)品質(zhì)性狀測定。

1.3 農(nóng)藝性狀測定

按照芥菜類蔬菜田間試驗記載項目及標準，測定株高、株鮮重、有效葉片數(shù)、最大葉葉長、葉寬、葉鮮重、柄肋長、柄肋寬、柄肋厚、柄肋鮮重共10個農(nóng)藝性狀。

1.4 營養(yǎng)品質(zhì)性狀測定

寬柄芥的可溶性蛋白質(zhì)含量參照Bradford的方法，采用考馬斯亮藍法進行測定；維生素C含量參照柳青等的方法，采用鉬藍比色法進行測定；可溶性糖和游離氨基酸含量參照李合生的方法，分別采用蒽酮比色法和茚三酮顯色法進行測定；粗纖維含量依據(jù)GB/T 5009.10—2003，采用酸堿洗滌法進行測定；總酚和總黃酮含量測定參照孫亞天和Singleton等的方法略作改動，酚類物質(zhì)提取采用超聲波法，2 g樣品加入10 mL預(yù)冷的70%乙醇，超聲波(功率300 W，常溫)提取1 h后，12 000×4 ℃離心2次(每次10 min)，上清液用于測定總酚和總黃酮含量。測定總酚時吸取樣品提取液0.1 mL，加入0.4 mL水稀釋5倍，然后取100 μL置于離心管中，加入0.1 mL稀釋5倍的福林-酚試劑，充分混合，保持6 min，再加入1 mL 6% NaCO溶液，混合均勻后于45 ℃水浴10 min，765 nm波長讀取吸光度；以沒食子酸為標準溶液繪制標準曲線，總酚含量以g·kg樣品來表示；測定總黃酮時吸取樣品提取液0.1 mL，加入100 μL 5% NaNO溶液搖勻，室溫下靜置6 min，再加入100 μL 10% AlNO·6HO溶液，反應(yīng)6 min后再加入1 mL 4% NaOH溶液和1.2 mL 60%乙醇，均勻混合后室溫下靜置15 min，于510 nm測定吸光度，以蘆丁為標準溶液繪制標準曲線，總黃酮含量單位g·kg。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計，采用SPSS 22.0進行方差分析、相關(guān)性分析和主成分分析，Duncan多重比較法進行差異顯著性檢驗。采用SAS-V8軟件，運用Ward離差平方和法進行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要農(nóng)藝性狀

由表2可知，各寬柄芥種質(zhì)資源平均株高為54.57 cm，變異幅度為40.41～68.15 cm，其中花葉青菜的株高最高，精品瘤瘤菜和葉芥1號的株高最低。株鮮重的平均值為1 168.99 g，變異幅度為652.67～1 635.33 g，其中，株鮮重大于1 250 g的種質(zhì)資源有7份，株鮮重小于1 000 g的種質(zhì)資源有3份，其余種質(zhì)資源株鮮重介于1 000～1 250 g，差異不顯著。各寬柄芥資源的單株有效葉片數(shù)平均值為8.00，各材料之間相差不大，有效葉片數(shù)最多的為包包青菜No.1，有效葉片數(shù)最少的為特選寬葉青。最大葉的葉長分布在45.59～70.34 cm，其中，老廖中熟青菜、花葉青菜和包包青菜No.1的葉最長，顯著大于其他資源，精品瘤瘤菜的葉最短；最大葉的葉寬變異幅度較大，各材料之間差異顯著，葉寬最大的是老廖中熟青菜，為49.20 cm，葉寬最小的是葉芥1號，僅24.65 cm；最大葉的葉鮮重介于98.00～332.67 g，最大葉鮮重大于200 g的資源有5份，葉鮮重小于100 g的資源有1份，葉鮮重最大的特選寬葉青是葉鮮重最小的葉芥1號的3.39倍；各材料的平均柄肋長為33.27 cm，大于平均值的資源有11份，且彼此之間差異不顯著，柄肋最長的仍是特選寬葉青，柄肋最短的為精品瘤瘤菜；柄肋寬和柄肋厚均具有較大范圍的變異幅度，分別為4.58～11.27 cm和0.75～3.04 cm，其中，抱雞婆寬邦青菜具有最大的柄肋寬和柄肋厚，而葉芥1號則具有最小的柄肋寬和柄肋厚；平均柄肋鮮重為108.22 g，各材料之間差異顯著，柄肋鮮重大于平均值的種質(zhì)資源有9份，小于平均值的有11份，柄肋鮮重最大的特選寬葉青比柄肋鮮重最小的老廖青菜重72.84%。

表2 不同寬柄芥種質(zhì)資源的主要農(nóng)藝性狀

從20份寬柄芥種質(zhì)資源10個農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)來看，有效葉片數(shù)和最大葉葉長的變異系數(shù)最小，均小于10%，說明這兩個性狀在各材料中差異不大；而柄肋厚、柄肋鮮重、葉鮮重和柄肋寬則均具有較大的變異系數(shù)，分別為35.89%、32.44%、29.43%和27.04%，說明這4個性狀在不同種質(zhì)資源間差異明顯，改良潛力較大。

2.2 營養(yǎng)品質(zhì)性狀

由表3可知，20份供試寬柄芥材料的可溶性蛋白質(zhì)含量介于11.15～25.00 mg·g，含量高于20.00 mg·g的種質(zhì)資源有5份，低于15.00 mg·g的種質(zhì)資源有4份，其余11份介于15.00～20.00 mg·g。維生素C含量較高的寬柄芥有包包青菜No.1、包包青菜No.2、老廖中熟青菜、奶奶青菜和花葉青菜，均大于1.34 g·kg，彼此之間差異不顯著，含量較低的有優(yōu)選遲青菜、精品瘤瘤菜、萬全-1、老廖青菜和葉芥1號，均小于0.97 g·kg；平均可溶性糖含量為38.93 mg·g，含量最高的是砂鍋底青菜和優(yōu)選遲青菜，含量最低的為紫色寬柄芥、秀豐寬葉青和花葉包心青菜，均小于30 mg·g；游離氨基酸含量在各材料之間差異較大，變異幅度為0.17～0.49 mg·g，含量最高的老廖中熟青菜是含量最低的抱雞婆寬邦青菜的2.94倍；粗纖維含量變異幅度為0.53%～0.75%，含量最高的花葉青菜是含量最低的老廖青菜的1.41倍；總酚含量的平均值為1.34 g·kg，高于平均值的資源和低于平均值的資源各占10份，其中，紫色寬柄芥的總酚含量最高，為1.87 g·kg，秀豐寬葉青的總酚含量最低，為1.03 g·kg；總黃酮含量最高的仍為紫色寬柄芥(1.12 g·kg)，顯著高于其他材料，是老廖青菜的2.69倍。

表3 不同寬柄芥種質(zhì)資源的營養(yǎng)品質(zhì)性狀分析

各營養(yǎng)品質(zhì)性狀中，粗纖維含量的變異系數(shù)最小，僅7.91%；其次為總酚、可溶性蛋白質(zhì)、維生素C和可溶性糖含量，介于14.79%～21.71%；變異系數(shù)最大的為游離氨基酸和總黃酮含量，分別為27.62%和26.92%，這為選育高游離氨基酸含量和總黃酮含量的優(yōu)質(zhì)寬柄芥品種提供了可能。

2.3 農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

對寬柄芥種質(zhì)資源各農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)品質(zhì)性狀進行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，株高與株鮮重、葉長、柄肋長和維生素C呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與葉鮮重、柄肋鮮重、粗纖維含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系；株鮮重也與葉長、葉寬、葉鮮重、柄肋長和柄肋鮮重呈顯著或極顯著正相關(guān)；有效葉片數(shù)則與葉寬呈顯著負相關(guān)；其他性狀如葉長與柄肋長之間，葉鮮重與葉長、葉寬、柄肋寬和柄肋鮮重之間，柄肋鮮重與柄肋長、柄肋寬和柄肋厚之間，可溶性蛋白質(zhì)與維生素C含量之間，總酚與總黃酮含量之間均呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系；游離氨基酸含量則與柄肋寬和柄肋厚呈顯著負相關(guān)關(guān)系(表4)。由此可見，各性狀間相關(guān)性較強，信息重疊較多，適宜采用主成分分析方法對各性狀指標進行降維。

表4 農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

2.4 寬柄芥種質(zhì)資源的綜合評價

對20份寬柄芥種質(zhì)資源的17個性狀進行主成分分析，以特征值大于1為標準提取主成分，結(jié)果顯示，前6個主成分的累積貢獻率達到87.193%，表明前6個主成分已基本代表17個性狀的大部分信息。第1主成分的貢獻率最大，為28.994%，根據(jù)各性狀特征向量值，影響其大小的性狀主要有株鮮重、葉鮮重、柄肋鮮重和株高；第2主成分的貢獻率為17.818%，影響其大小的性狀主要是柄肋厚、柄肋寬和有效葉片數(shù)；第3主成分的貢獻率為12.715%，維生素C和可溶性蛋白質(zhì)含量對其影響較大；第4主成分的貢獻率為12.002%，決定其大小的性狀主要是總酚和總黃酮含量，其次是葉寬；第5和第6主成分的貢獻率相對較小，決定第5主成分大小的性狀為可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸含量，決定第6主成分大小的性狀主要是可溶性糖含量。前2個主成分主要反映的是農(nóng)藝性狀指標，后4個主成分主要反映的是營養(yǎng)品質(zhì)性狀指標(表5)。

表5 六個主成分的特征向量、特征值與貢獻率

將17個性狀的數(shù)據(jù)進行標準化處理，把表6的特征向量值與各標準化處理后的數(shù)據(jù)對應(yīng)相乘，得到各主成分的表達式，如F=0.324+0.420-0.044Z+…+0.147-0.163-0.142(式中x～代表17個性狀數(shù)據(jù)進行標準化處理之后的值)，再以各主成分所對應(yīng)的貢獻率占總貢獻率的比例為權(quán)重計算各寬柄芥種質(zhì)資源的綜合得分F，F(xiàn)=0.333F+0.204F+0.146F+0.138F+0.109F+0.071F(表達式中F～F代表主成分1～6的得分)，綜合得分越高，表明該種質(zhì)資源的綜合表現(xiàn)越佳。由表6可知，綜合表現(xiàn)最佳的種質(zhì)資源為包包青菜No.1，其次是花葉青菜和特選寬葉青，其中，特選寬葉青在第1主成分的得分最高，包包青菜No.1在第2主成分得分最高，綜合表現(xiàn)最差的種質(zhì)資源為葉芥1號。

表6 不同寬柄芥種質(zhì)資源的綜合評價

2.5 寬柄芥種質(zhì)資源的聚類分析

以供試寬柄芥的17個性狀指標為依據(jù)，采用Ward離差平方和法將數(shù)據(jù)進行標準化轉(zhuǎn)化后對所有寬柄芥材料進行聚類分析，在離差平方和為25處，可將20份寬柄芥材料分為5個類群，分別標記為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ。其中第Ⅰ和第Ⅴ類群各包含4份資源，第Ⅱ類群包含3份資源，第Ⅲ類群包含8份資源，第Ⅳ類群僅1份資源(圖2)。根據(jù)各類群種質(zhì)資源性狀指標的平均值(表7)，發(fā)現(xiàn)第Ⅰ類群的資源在大部分農(nóng)藝性狀上均表現(xiàn)優(yōu)良，但在可溶性糖、游離氨基酸、總酚和總黃酮4個營養(yǎng)品質(zhì)性狀上表現(xiàn)較差；第Ⅱ類群的資源除具有較寬的葉寬和柄肋寬，以及較厚的柄肋厚以外，其余農(nóng)藝性狀均表現(xiàn)較差，但該類群種質(zhì)資源具有較高的總酚和總黃酮含量；第Ⅲ類群的資源也在大部分農(nóng)藝性狀上表現(xiàn)一般，但營養(yǎng)品質(zhì)性狀中可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖和總酚含量表現(xiàn)優(yōu)良；第Ⅳ類群的資源則除具有較少的有效葉片數(shù)以外，其他農(nóng)藝性狀均表現(xiàn)優(yōu)異，且大部分營養(yǎng)品質(zhì)性狀表現(xiàn)中等，綜合表現(xiàn)較好；第Ⅴ類群的資源則綜合表現(xiàn)較差，除具有較高含量的游離氨基酸外，其余性狀均表現(xiàn)一般甚至最差。

表7 寬柄芥種質(zhì)資源5個類群各性狀的平均值

圖2 寬柄芥種質(zhì)資源的聚類分析

由此可見，第Ⅰ類群和第Ⅳ類群的種質(zhì)資源對于農(nóng)藝性狀的改良利用價值較大，而第Ⅱ和第Ⅳ類群的種質(zhì)資源對于營養(yǎng)品質(zhì)性狀的改良利用價值較大。

3 結(jié)論與討論

寬柄芥是我國的特色蔬菜之一，其葉片和柄肋是加工酸菜料包的優(yōu)異原材料。但目前寬柄芥的栽培品種種類較少，遺傳基礎(chǔ)狹窄，現(xiàn)有品種亟待改良提升以滿足加工企業(yè)和現(xiàn)代化市場的需要。種質(zhì)資源是開展育種研究工作的物質(zhì)基礎(chǔ)，加強寬柄芥種質(zhì)資源的收集與鑒定研究對實現(xiàn)寬柄芥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種的培育具有重要意義。本研究從全國各地收集了20份寬柄芥種質(zhì)資源，其形態(tài)學(xué)特征豐富多樣，進一步地對其農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)品質(zhì)性狀進行了系統(tǒng)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)品質(zhì)性狀均有一定差異，通過變異分析發(fā)現(xiàn)，農(nóng)藝性狀中變異系數(shù)較大的有柄肋厚、柄肋鮮重、葉鮮重和柄肋寬，而這些農(nóng)藝性狀與寬柄芥的單株產(chǎn)量直接相關(guān)，說明利用這些資源從中選出優(yōu)良個體對于改良寬柄芥農(nóng)藝經(jīng)濟產(chǎn)量的潛力較大。變異系數(shù)與植物的遺傳多樣性呈正相關(guān)關(guān)系，遺傳多樣性越大，育種時的選擇潛力也越大。賀禮英等的研究指出，在進行菜用大豆品種選育時，要優(yōu)先考慮變異系數(shù)較大的如結(jié)莢高度、莖粗、株高等性狀的選擇，因其具有較大的選擇潛力，可通過良種選配而獲得綜合性狀優(yōu)良的菜用大豆品種。營養(yǎng)品質(zhì)性狀中，粗纖維含量的變異系數(shù)較小，表明參試材料用于改良寬柄芥粗纖維含量的可能性較小，但其余營養(yǎng)品質(zhì)性狀如游離氨基酸、總黃酮和可溶性糖含量等均具有較大的變異系數(shù)，說明參試材料在其他營養(yǎng)品質(zhì)性狀上變異類型豐富，可為選育高營養(yǎng)品質(zhì)的寬柄芥品種提供相應(yīng)的材料。

相關(guān)性分析結(jié)果表明，各性狀間相關(guān)系數(shù)較大，多數(shù)性狀間相關(guān)性達顯著水平，育種過程中應(yīng)充分利用各性狀間的相關(guān)性提高選擇效率。本研究中，株高與株鮮重、柄肋鮮重、維生素C含量等多個指標均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，因此，育種時應(yīng)選擇株型高的寬柄芥材料從而有利于提高單株產(chǎn)量和維生素C含量。與此同時，由于各性狀間信息重疊性強，性狀指標多，導(dǎo)致全面系統(tǒng)地對各資源進行評價較為困難；因此，選擇合適的評價方法很關(guān)鍵。目前，應(yīng)用于各類種質(zhì)資源鑒定與綜合評價的方法主要有主成分分析法、聚類分析和隸屬函數(shù)分析等，其中，主成分分析法是應(yīng)用最廣泛的評價方法，其利用降維思想，可在原有數(shù)據(jù)信息損失很少的前提下將多個指標簡化為少數(shù)幾個綜合指標，既能把握各種質(zhì)資源的綜合表現(xiàn)，還能根據(jù)各主成分得分篩選出個別性狀優(yōu)良的種質(zhì)資源，已在眾多蔬菜作物如芹菜、菜心、小米辣等資源鑒定過程中得以應(yīng)用。本研究通過對供試寬柄芥的17個農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)品質(zhì)性狀進行主成分分析發(fā)現(xiàn)，可將原有的性狀指標簡化為6個主成分，累積貢獻率達到87.193%，各主成分較客觀地反映了所控制的各性狀之間的相互關(guān)系。根據(jù)各主成分的貢獻率與反映的性狀特征向量值可知，在寬柄芥親本材料選配時，應(yīng)重點考慮植株的株鮮重、葉鮮重、柄肋鮮重和株高等少數(shù)主要性狀，同時兼顧有效葉片數(shù)和營養(yǎng)品質(zhì)，以提高育種選擇效率；還可根據(jù)各主成分得分排序再結(jié)合具體育種目標，分析與全面評價每個材料優(yōu)劣，合理選配組合，以盡快培育出理想的新品種。根據(jù)主成分表達式計算結(jié)果，篩選出綜合表現(xiàn)較佳的種質(zhì)資源有包包青菜No.1、花葉青菜和特選寬葉青，這些資源的株高、株鮮重和葉鮮重均較好，與其在生產(chǎn)實踐上均表現(xiàn)為豐產(chǎn)性的特點相符合；田間表現(xiàn)上，包包青菜No.1和花葉青菜具有較多的葉片數(shù)，而特選寬葉青具有肥厚的葉柄，由此構(gòu)成較高株鮮重和經(jīng)濟產(chǎn)量。根據(jù)綜合評價結(jié)果，可將這些資源作為優(yōu)異農(nóng)藝性狀的育種供體材料使用。

通過聚類分析，20份供試寬柄芥材料在離差平方和為25處可分為5個類群，各類群間差異明顯，各具特點。第Ⅰ類群和第Ⅳ類群的資源在株高、株鮮重、葉鮮重、柄肋鮮重等農(nóng)藝性狀上表現(xiàn)優(yōu)良，具有培育高產(chǎn)品種的潛力，且主成分分析中綜合排名都較靠前；因此，在育種工作中，應(yīng)著重利用第Ⅰ和第Ⅳ類群的種質(zhì)資源。第Ⅱ和第Ⅲ類群的資源則在農(nóng)藝性狀上表現(xiàn)一般，但在某些營養(yǎng)品質(zhì)性狀上卻表現(xiàn)優(yōu)良，適合在以高營養(yǎng)品質(zhì)為主的育種方向上加以利用。如第Ⅱ類群的紫色寬柄芥，因其具有較高的總酚和總黃酮含量，可作為培育紫色的抗氧化稀特品種材料加以利用。第Ⅴ類群的資源在大多數(shù)農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)品質(zhì)性狀上均表現(xiàn)較差，利用潛力不大，但個別資源在游離氨基酸含量上體現(xiàn)出較高的優(yōu)勢，可通過與其遺傳距離較遠的第Ⅰ類群種質(zhì)資源進行雜交以改良其他農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)品質(zhì)性狀。

本研究對20份寬柄芥種質(zhì)資源的10個農(nóng)藝性狀和7個營養(yǎng)品質(zhì)性狀進行了系統(tǒng)鑒定，通過主成分分析和聚類分析對其進行了綜合評價，研究結(jié)果可為寬柄芥種質(zhì)資源的有效利用和創(chuàng)新提供理論依據(jù)，并為寬柄芥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種選育奠定基礎(chǔ)。