93个美国引进玉米自交种营养特性分析

， ， ， ， ，， ， ,2(.南通大学生命科学学院， 江苏 南通 22609; 2.农业部南方平原玉米观察站， 江苏 南通22609)

·资源与利用·

93个美国引进玉米自交种营养特性分析

王玲娟1，李丽萍1，贾梦洁1，梁燕1，张正1，陈玉香1，丁冲冲1，曹云英1,2
(1.南通大学生命科学学院， 江苏 南通 226019; 2.农业部南方平原玉米观察站， 江苏 南通226019)

采用近红外光谱分析法研究美国玉米自交种的营养特性，并利用相关分析和聚类分析对结果进行评价。结果表明：美国玉米93个自交种粗蛋白含量在8.5%～14.4%之间，淀粉在63.8%～72.0%之间，油分在2.8%～5.0%之间。各营养指标间有极显著差异，且变异程度以油分最大，淀粉最小。相关分析表明，粗蛋白与油分呈极显著正相关、粗蛋白和油分均与淀粉呈极显著负相关。聚类分析表明，93个玉米自交种可分为四大类，品种P 737 M 20单独为一类，表现为高油分、低淀粉和中等粗蛋白的特点，其余三类均表现为高淀粉、低油分，而粗蛋白则有高有低的特点。

玉米; 聚类分析; 自交种； 营养特性

玉米是世界上分布最广泛的粮食作物之一，中国是世界玉米生产第二大国，种植面积占世界玉米总面积的17.2%[1]，仅次于小麦和水稻。玉米可以作为粮食，也可以用于制造工业酒精，动物饲料[2]。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，玉米已不再作为主要的粮食，约70%的玉米用作饲料。为了提高玉米的转化能力和降低饲料成本，在保证高产的同时，还要提高玉米的品质，因此，高产优质玉米品种的筛选是目前生产上亟待解决的一个重要问题[3]。

玉米的营养品质泛指玉米籽粒中所含的营养成分，主要有蛋白质、淀粉、油分等。前人已对玉米籽粒成分及主要营养品质性状的遗传和QTL定位进行了研究[2，4]，但这些研究涉及的品种较少。本研究对美国引进的93个玉米自交种营养品质相关指标进行了测定，通过相关分析和聚类分析，比较了供试品种各材料营养指标之间的关系和相似性，以期为优质品种的筛选及育种单位提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试品种与种植

试验在南通大学南方平原玉米观察站试验场进行。供试品种选用来自美国的93个玉米自交系(品种)。3月20日浸种，次日催芽播种，盆钵育苗，4月10日移栽至大田。每穴1苗，每品种种植10苗，3个重复。采用宽窄行种植。宽行距90 cm，窄行距40 cm，株距40 cm。施肥等管理按常规高产栽培。生长期间注意及时观察，防治病虫草害。定期观察各品种抽雄吐丝期，及时套袋和授粉。成熟后及时采收果穗，自然阳光下晒干，人工脱粒，收集种子后进行营养品质的测定。

1.2 测定项目与方法

营养品质测定的指标主要有粗蛋白、淀粉和油分。测定采用近红外谷物分析仪(福斯公司，InfratecTM1241)来进行。

1.3 数据分析

主要使用SPSS 18.0软件进行相关分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 93个玉米自交种籽粒的营养品质分析

表1列出了93个玉米自交种的粗蛋白、淀粉和油分的含量。对表1中的3种营养品质指标进行了描述性统计分析及绘制散点图，结果见表2和图1。从图1可以看出，3个营养指标中玉米淀粉含量最高，粗蛋白含量次之，油分的含量较少。各品种这3个营养指标的平均值分别为68.8%、11.5%和3.8%(表2)。3个营养品质指标在各品种间差异极显著(plt;0.01，表2)，其中油分的变异最大(变异系数为12.7%)，淀粉最小(变异系数为1.97%)。

表1 93个玉米自交种籽粒的粗蛋白、淀粉和油分的含量

编号 品种粗蛋白(%)淀粉(%)油分(%)编号 品种粗蛋白(%)淀粉(%)油分(%)1 B7311．5±0．168．7±0．33．4±0．148 PHG359．5±0．270．1±0．13．1±0．12 BCC0312．1±0．0269．3±0．13．3±0．0249 PHG3912．7±0．168．9±0．33．0±0．13 CQ702RC12．8±0．166．9±0．033．3±0．150 PHG4711．3±0．369．2±0．14．2±0．034 CR1414．07±0．266．4±0．33．8±0．151 PHG5011．3±0．0468．7±0．14．0±0．015 DJ711．2±0．170．2±0．33．4±0．152 PHG7111．7±0．768．4±0．23．7±0．16 F11811．5±0．170．0±0．22．9±0．153 PHG7211．7±0．268．6±0．24．4±0．027 G808．8±0．170．7±0．013．0±0．0154 PHG8312．1±0．667．8±0．12．8±0．18 GP15611．9±0．167．3±0．15．0±0．0155 PHG869．3±0．172．0±0．23．1±0．19 HBA19．2±0．168．4±0．24．0±0．156 PHK3512．7±0．0568．2±0．14．4±0．0210 H8411．9±0．267．1±0．14．2±0．157 PHK4210．1±0．368．7±0．13．7±0．111 K6410．0±0．170．2±0．44．1±0．158 PHK5612．2±0．168．9±0．43．9±0．112 L3179．7±0．169．4±0．13．9±0．159 PHKE611．1±0．369．2±0．013．1±0．0113 LH113．0±0．467．6±0．53．7±0．160 PHJ8914．1±0．167．3±0．14．3±0．0214 LH519．3±0．269．5±0．34．1±0．261 PHJ9012．2±0．167．7±0．24．0±0．115 LH6010．4±0．369．7±0．14．2±0．162 PHN8210．4±0．170．2±0．43．0±0．0316 LH8212．8±0．169．1±0．13．6±0．163 PHP0213．1±0．468．2±0．33．8±0．317 LH9310．7±0．0369．0±0．14．0±0．164 PHM4911．2±0．0368．7±0．44．0±0．0418 LH14911．2±0．569．4±0．53．6±0．165 PHM5711．5±0．469．2±0．023．9±0．119 LH16012．3±0．0168．0±0．14．2±0．166 PHN7310．5±0．170．2±0．043．2±0．0220 LH16212．2±0．269．6±0．23．5±0．0167 PHP608．6±0．271．7±0．23．1±0．0221 LH123Ht12．4±0．169．0±0．23．2±0．0468 PHR3212．8±0．367．2±0．23．8±0．122 LH18113．3±0．369．3±0．23．4±0．0169 PHR4712．1±0．267．9±0．014．2±0．0123 LH19010．2±0．170．6±0．23．7±0．170 PHT1013．1±0．168．6±0．033．3±0．0324 LH19112．0±0．169．6±0．23．2±0．171 PHT5511．8±0．567．8±0．33．9±0．125 LH19210．7±0．169．4±0．24．1±0．172 PHT6010．0±0．0571．7±0．13．9±0．126 LH19311．4±0．269．1±0．13．6±0．0273 PHT6910．1±0．170．1±0．63．1±0．127 LH19410．6±0．169．5±0．13．5±0．374 PHVA910．9±0．270．0±0．24．0±0．128 LH19511．8±0．369．6±0．013．9±0．0175 PHV788．7±0．170．5±0．023．0±0．0229 LH1969．7±0．171．5±0．22．9±0．176 PHWG513．2±0．268．6±0．033．5±0．0430 LH1979．7±1．170．3±2．53．7±0．777 PHW2010．9±0．269．9±0．13．6±0．0231 LH21413．0±0．267．4±0．13．9±0．0378 PHW309．8±0．270．0±0．43．7±0．232 LH21610．9±0．0169．3±0．33．8±0．0279 Q38112．2±0．168．3±0．23．9±0．133 LH220Ht10．0±0．170．0±0．23．6±0．180 S832611．7±0．269．0±0．13．5±0．0134 MBNA14．4±0．0166．9±0．063．5±0．0281 SG1710．5±0．0469．2±0．033．7±0．235 MBST12．8±0．469．0±0．23．4±0．282 T22611．3±0．170．8±0．033．3±0．136 MBSJ12．4±0．169．1±0．33．6±0．0283 T810．2±0．371．3±0．64．5±0．0137 M1412．9±0．367．2±0．24．6±0．184 W855510．9±0．170．2±0．13．2±0．138 ML6069．8±0．168．3±0．33．4±0．0285 WIL90011．1±0．270．2±0．13．2±0．0339 N610．7±0．167．3±0．014．5±0．186 4676A9．9±0．0470．7±0．23．4±0．240 NC25012．0±0．367．6±0．24．2±0．187 29MIBZ212．0±0．0567．9±0．24．0±0．141 N⁃PH⁃P11．5±0．168．7±0．044．4±0．188 6M50210．9±0．0369．8±0．43．9±0．0242 Oh40B11．7±0．167．8±0．14．5±0．0289 2FACC8．5±0．271．0±0．13．2±0．0143 OH4311．9±0．0269．8±0．23．9±0．0390 91210．7±0．269．6±0．23．7±0．0344 Pa9111．9±0．0168．5±0．014．0±0．191 33⁃569．3±0．571．2±0．33．1±0．345 P737M2013．4±0．0163．8±0．14．7±0．192 45⁃1210．0±0．271．1±0．73．4±0．0146 PHH9312．7±0．0368．4±0．033．4±0．193 90413．2±0．0366．9±0．14．6±0．0447 PHG2911．9±0．168．5±0．13．9±0．1

3个营养指标中粗蛋白最高的品种是MBNA，含量达到14.4%，最低的是2 FACC，含量为8.5%，含量在14.0%以上或9.0%以下的只占到品种数的7.5%，72.0%的品种粗蛋白含量均在9.0%～13.9%之间；淀粉最高的是PHG 86品种，含量达72.0%，最低的是P 737 M 20，为63.8%，74.2%的品种淀粉含量均在66.5%～70.5%之间，含量在70.5%以上或66.5%以下的占到品种数的15.1%；油分最高的品种是GP 156，含量为5.0%，最低的是PHG 83，为2.8%，油分含量在4%以下的品种较多，占品种数的78.5%，油分大于4.5%的品种较少，只有4个品种，即除了最大的品种GP 156外，还有M 14、904和P 737 M 20。

图1 93个玉米自交种营养品质指标的含量

表2 93个玉米自交种营养品质指标的描述性统计分析

测定指标最小值最大值平均值标准差变异系数(%)F值粗蛋白8．514．411．31．3311．826．038∗∗淀粉63．872．069．11．361．9712．639∗∗油分2．85．03．70．4712．713．058∗∗

注：“*”表示差异显著(plt;0.05)；“**”表示差异极显著(plt;0.01)。下同。

2.2 各营养品质指标间的相关性分析

表3 玉米3个营养品质指标间的相关性分析

指标粗蛋白淀粉油分粗蛋白1．00淀粉-0．738∗∗1．00油分0．274∗∗-0．524∗∗1．00

从表3可知，玉米3个营养品质指标间有良好的相关系数。粗蛋白与淀粉呈极显著的负相关(-0.738**，plt;0.01)，与油分呈极显著的正相关(0.274**，plt;0.01)；淀粉与油分呈极显著的负相关(-0.524**，plt;0.01)。

2.3 聚类分析

聚类分析的原则是具有较大相似性的个体分在同一类中，差异较大的个体分在不同类中。以营养品质的3个指标进行系统样品聚类，变量间亲疏程度用欧氏距离表示，系统聚类的方法采用类间平均距离，结果如图2所示。在欧氏距离15处把93个品种分为两大类群，第一大类有92个品种(聚类图中上面部分，除编号45的品种外所有的品种)，第二类有1个品种P 737 M 20(编号45)；两类品种间均值相比，第一类品种粗蛋白、油分均低于第二类品种约18.6%、27.0%，而淀粉则相反(8.3%)。

图2 93个玉米自交种营养品质指标的聚类分析

欧氏距离5处93个品种分为四大类群，第一类有48个品种(聚类图中上面部分，编号51～39)，第二大类有3个品种(编号4、34、60)，第三大类有41个品种(编号72～15)；第四大类有1个品种(编号45)。四类品种间均值相比，第一、二、三类品种的淀粉均高于第四类品种(7.1%、22.4%、46.9%)，油分则均低于第四类品种(19.1%、17.7%、25.1%)，粗蛋白则有高有低，其中第二类品种的粗蛋白则高于第四类约5.8%，第一、三类则低于第四类品种(9.3%、24.4%)。

3 讨 论

近红外光谱分析目前已成为普遍接受的谷物分析的方法，该方法对样品可做到无损快速检测，重复性好，准确度高，目前已在玉米、大豆、燕麦等多种谷物中广泛用来测定粗蛋白、油分、膳食纤维、透明度和硬度等指标[5-9]。本研究采用近红外光谱分析的谷物分析仪 (InfratecTM1241)测定了93个玉米自交种粗蛋白质、淀粉和油分含量，在短时间之内就可获得全部样品的营养信息，实现了玉米籽粒快速无损的分析。

有研究表明玉米中粗蛋白质含量一般在10%左右，淀粉含量在65%～75%之间，油分含量则在4%～5%之间[2，10]。本研究中，93个玉米自交种粗蛋白质含量在8.5%～14.4%之间，淀粉在63.8%～72.0%之间，油分在2.8%～5.0%之间，实验结果与前人研究大体相符，说明本研究通过InfratecTM1241 谷物分析仪获得的数据是可靠的，在生产实践中快速找到所需要的品种，例如需要高淀粉、高蛋白质或高油分的玉米品种，这样不仅省工省时，还可以节省大量的生产成本，保证高质高产。同时也可以用来辨别或检测特定的种子是否为该品种，通过比较特定种子的分析数据与该品种应有的指标值是否相符，从而判断种子是否纯正，保障农民的利益不受侵害，也保证了谷物的优质品质。

淀粉、蛋白质和油分是普通玉米籽粒的主要营养成分。本研究通过93个玉米自交系对三者之间的关系进行了分析，发现蛋白质和油分含量均与淀粉含量呈极显著负相关，而蛋白质和油分含量呈极显著正相关，与前人研究结果一致[11-14]。聚类分析结果表明，93个玉米自交种可简单分为四大类，第四类(1个品种)表现为高油分、低淀粉和中等蛋白质的特点，而绝大部分品种(92个)，分属第一、二、三类，均表现为高淀粉、低油分，蛋白质含量则有高有低，第一类(48个品种)和第三类(41个品种)均为低蛋白，第二类(3个品种)则为高蛋白的特点。这些结果为人们根据需要选择合适的品种提供了参考，同时也为育种单位提供了理论依据。

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Analysis of Nutritional Properties of 93 Maize Inbred Varieties from American

WANGLingjuan1,LILiping1,JIAMengjie1,LIANGYan1,ZHANGZheng1,CHENYuxiang1,DINGChongchong1,CAOYunying1,2

2017-03-10

江苏省高校自然科学研究面上项目 (13 KJB 210005)；江苏省农业科技自主创新资金项目(CX(13)5085)；江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目(201610304065 Y)；江苏省普通高校学术学位研究生创新计划项目(KYLX 16_0966)；农业部南方玉米平原观察站开放课题(NT 201401)。

王玲娟(1993—)，女，江苏如东人；硕士研究生，主要从事作物品质的研究；E-mail：2209051115@qq.com。

曹云英，女，博士，副教授，E-mail：cyy@ntu.edu.cn。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.10.059

S 513

A

1001-4705(2017)10-0059-04