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(yè)科學院油料研究所,貴州 貴陽 550006;2.中國農業(yè)科學院油料作物研究所/農業(yè)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(chǎn)和總產(chǎn)均居首位[1]。國內花生總產(chǎn)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(yǎng)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(zhèn)靜催眠作用,其中紅皮花生莖葉水提物的鎮(zhèn)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(chǎn)區(qū)和銅仁地區(qū)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(chǎn)上得到利用[10-13],但在貴州地區(qū)產(chǎn)量表現(xiàn)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(chǎn)銷順暢,市場前景廣闊,但因地方品種退化,高產(chǎn)紅皮花生新品種缺乏,已經(jīng)嚴重制約鮮食紅皮花生產(chǎn)業(yè)發(fā)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(yōu)良親本,培育高產(chǎn)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(yōu)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(qū)鮮食紅皮花生新品種選育提供理論依據(jù)。

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(yè)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(qū)作物研究所、廣東省農業(yè)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(xù)2年種植于貴州省農業(yè)科學院內油料研究所試驗地,隨機區(qū)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(guī)田間管理。收獲時按《花生種質資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析軟件,提供的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用Excel統(tǒng)計各品質性狀的最大值、最小值、平均值、標準差和變異系數(shù)。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(shù)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(shù)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(shù)分別為9.07%、7.44%、3.42%和4.40%;變異系數(shù)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(chǎn)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(shù)在2.05%~25.74%,平均值為11.14%;其中蔗糖含量的變異系數(shù)最高,為25.74%,果糖、花生烯酸、山崳酸、亞油酸的變異系數(shù)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(shù)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(shù)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]?；ㄉa(chǎn)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(qū)的紅皮花生資源集中于第Ⅰ類群和第Ⅱ類群,而同一地區(qū)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(qū)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(yōu)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?shù)刂髟曰ㄉ贩N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。