陆地棉种子营养品质分析

阿力木江·克来木，苏秀娟，玛依拉·依不拉音，赵 强，邓晓娟，木哈达斯·买买提依明

(1.新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆塔城市二工镇农机站，新疆塔城 834000)

0 引 言

【研究意义】棉花是一种棉、油、蛋白等综合利用的重要大田作物，棉籽中含有丰富的油脂、蛋白质、维生素E、碳水化合物等[1-5]。以往主要针对皮棉产量及纤维品质等性状对棉花进行遗传改良，未重视对棉籽营养品质的改良。有关棉籽营养品质的研究很早就有报道，但大都是针对其作为饲料或食品资源而进行的[6-7]，为了提高棉花的生产效率和综合利用价值，棉籽油分和蛋白质改良也是棉花育种的目标。通过提高棉花种子的品质能改善棉籽质量或增加产量。棉花是集粮、棉、油、柴等物质于一体的作物，开发利用好棉花副产品，对有效利用资源，这是为棉花品质育种和棉花副产品综合利用提供参考，对研究棉花籽粒营养品质与棉花育种生产当中，提高植棉效益意义重大。研究棉花品种对综合提高棉花种子质量，对于评价棉籽仁营养品质与科学培育优良品质具有重要意义。【前人研究进展】我国每年棉籽产量达900×104t以上，棉籽油产量占全国植物油总产的四1/4，是重要的食用油和工业用油原料[8]。棉籽饼年产量达400×104～500×104t，脱脂后的棉仁粉，蛋白质含量可高达60%以上，含有人体必需的8种氨基酸，是丰富的蛋白质资源[9]。研究只限于种子的含油率以及环境对含油成分的影响，而将种子高含油量进行特定的目标育种研究较少。目前棉花种子的油分与蛋白含量仍维持在50年前甚至100年前的水平[10-11]。我国对棉籽的研究均集中于营养品质间的关系、营养品质与纤维产量间的关系、棉花主栽品种棉籽营养品质及播种品质[12-16]和营养品质的QTL定位[17]。20世纪80年代以来，美国等开展了提高棉籽含油量的育种工作[17-19]。【本研究切入点】有关棉籽营养品质对播种品质的影响报道较少。评价不同陆地棉品种棉籽的营养品质。【拟解决的关键问题】对14个陆地棉品种种子的籽指、含水量、粗脂肪和蛋白质等种子质量相关的指标进行测定和分析，研究不同棉花品种的棉籽营养品质，为品质育种提供优质亲本，为针对棉籽蛋白质、含油量进行特定目标育种及棉花副产品综合利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

材料由新疆农业大学农学院提供，均为陆地棉品种。品种有新陆早25号、关农1号、短节岱、新陆早42号、新陆早38号、吐79-94、XND1584、新陆早50号、塔什干1号、XND1586、新陆早35号、吐76-74、Y1164和KK1543。

1.2 方 法

1.2.1 籽指测定

从充分混合的种子中随机数取4份种子各100粒，分别在天平上称重，精确至 0.01 g。

1.2.2 含水量测定

采用高温烘干法，取种4～5 g，130℃的恒温烘箱2 h处理，三个重复。计算公式如下。

种子含水量(%)= [(烘前试样重-烘后试样重)/烘前试样重]×100%。

两份试样测定结果差距不得超过0.4%，否则重测。

1.2.3 蛋白质含量测定

采用考马斯亮蓝法，计算公式如下。

蛋白质含量(mg/g)=(C×Vt)/(1 000×Vs×Wf)。

其中：C：蛋白质提取液的浓度(μg/mL)；Vt：提取液总体积mL；Vs：测定时加样量mL；Wf：样品鲜重g。

1.2.4 粗脂肪含量测定

称样2～4 g，105℃温度30 min处理，趁热研磨，于干燥器内冷却至室温。

计算粗脂肪含量：

粗脂肪含量(%)= [粗脂肪重量/试样重量(1-水分百分率)]×1 000%。

1.3 数据处理

采用Excel 2007对数据进行处理和作图，SPSS 19.0软件进行方差分析和聚类。

2 结果与分析

2.1 不同陆地棉品种籽指差异

研究表明，所用品种籽指之间存在极显著差异，变幅较小，7.78%～10.23%，含量集中在30.00%～49.00%。其中籽指最高的是新陆早35号，高达10.23 g，籽指最低的是Y1164，只有7.78 g。14个品种可以聚类成3大类，其中高籽指类的品种有XND1586和新陆早35号。图1，图2

图1 不同陆地棉种子籽指含量变化

Fig.1Changesofseedcontentsindifferentuplandcottonvarieties

图2 不同陆地棉籽指含量聚类
Fig.2 Cluster analysis of seed contents in different upland cotton varieties

2.2 不同陆地棉品种的水分含量差异

研究表明，棉花不同品种水分含量差异极显著，变幅较小，5.01%～6.34%，含量集中在5.33%～6.00%。XND1584和Y1164的含水量最高，新陆早38号含水量最低，Y1164、XND1584、76-94、塔什干1号、关农1号、新陆早35号等品种含水量之间有差异。试验14个品种可以聚类成3大类，其中低水量类的品种有短节岱，XND1586和新陆早38号。图3，图4

图3 不同陆地棉种子含水量变化
Fig.3 Changes of water content in different upland cotton varieties

图4 不同陆地棉种子含水量聚类
Fig.4 Cluster analysis of water contents in different upland cotton varieties

2.3 不同陆地棉品种种子蛋白质含量差异

研究表明，棉花品种间蛋白质含量存在极显著差异，变幅较大，3.84～22.59 mg/g，含量集中在18.00～23.00 mg/g。短节岱种子的蛋白质含量最高，达22.59 mg/g，塔什干1号的种子蛋白质含量最低，只有3.84 mg/g。试验14个品种可以聚类成3大类，其中高蛋白质类的品种有短节岱、新陆早25号、Y1164、新陆早42号、新陆早50号和KK1543。图5，图6

图5 不同陆地棉种子蛋白质含量变化
Fig.5 Changes of protein contents in different upland cotton varieties

图6 不同品种种子蛋白质含量聚类
Fig.6 Cluster analysis of protein content in different upland cotton varieties

2.4 不同陆地棉品种的脂肪含量差异

研究表明，各品种脂肪含量之间存在极显著性差异，变幅较大，26.41%～51.35%，含量集中在30.00%～49.00%。关农1号和短节岱种子的粗脂肪含量显著最高，达51.35%和50.99%；XND1586的种子粗脂肪含量极显著最低，只有26．41%，其他材料间差异不显著。试验14个品种可以聚类成3大类，其中高脂肪类的品种有关农1号，短节岱和新陆早38号。图7，图8

图7 不同陆地棉种子粗脂肪含量变化
Fig.7 Changes of crude fat content in different upland cotton varieties

图8 不同陆地棉种子粗脂肪含量聚类
Fig.8 Cluster analysis of crude fat contents in different upland cotton varieties

2.5 综合聚类

研究表明，综合四个指标聚类，把试验的14个材料分为4大类。第一大类：蛋白质含量高材料，有新陆早25号、Y1164、新陆早42号、新陆早50号和KK1543。第二大类：脂肪含量高材料，有关农1号、新陆早38号和新陆早35号属于脂肪含量较高材料。第三大类：高蛋白、高脂肪材料，只有短节岱。结合籽指数据得短节岱属于粒小、品质高材料。第四大类：品质一般，除以上其他材料。图9

图9 综合聚类
Fig.9 Integrated clustering diagram

3 讨 论

测定不同棉花品种种子的粗脂肪、蛋白质、含水量和籽指等种子质量相关指标，这些指标是评价棉花种子质量的前提依据[20-21]。主要对棉花不同品种种子的籽指、含水量、粗脂肪、蛋白质等种子质量有关的指标进行了测定，不同棉花品种种子质量的各指标有一定的差异，有些品种种子品种好，有些品种品质好，还有些品种的营养品质好。营养品质好，这些品种适合压油和加工饲料，有些品种的产量很好，适合农业推广种植。品种的营养品质或种子品质的高或者低，与遗传特性有关。棉籽营养品质的检测成本较高。在现有条件下，棉籽营养品质的检测是破坏性的，用于检测的种子就不能再用于繁殖，对于营养品质的选择只能在高世代完成。建立一套适于品质育种、可快速准确地分析品质的检测方法，是开展棉籽营养品质改良的重要前提。应加强棉籽营养品质性状的研究,发掘有利用价值的等位基因，将分子标记辅助选择用于育种实践，以培育优质高产的新品种，值得进一步研究。

4 结 论

4.1 在所测的14个陆地棉品种中，籽指、种子含水量、蛋白质含量和粗脂肪含量存在明显差异，籽指最大为10.23 g，最小为7.78 g；含水量最高为6.34%，最低为5.01%；蛋白质含量最高为22.59 mg/g，最低为3.84 mg/g；粗脂肪含量最高为51.35%，最低为26.41%。

4.2 高油分棉花品种为关农1号、新陆早38号和新陆早35号，高蛋白质棉花品种为新陆早25号、Y1164、新陆早42号、新陆早50号和KK1543，高油高蛋白棉花品质为短节岱。

4.3 棉籽是棉花生产中的重要副产品,脂肪酸及蛋白质是其贮藏的主要营养物质。陆地棉棉籽主要粗脂肪及蛋白质含量变异较大，可以通过籽指、含水量、蛋白质含量、粗脂肪含量进行估测。

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