单叶刺槐半同胞子代叶片饲用特性研究

徐立人 何可心 刘宠

摘要：以单叶刺槐母本及其6个半同胞子代的夏季叶片为材料，测定各样本的相对含水量及维生素C、淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白含量，通过对各指标间的相关性分析，应用独立性权重法及聚类分析法，对样本的饲用价值进行排序、分类。结果表明：在单叶刺槐叶片饲用价值评价体系中，各指标权重大小排序为可溶性蛋白含量>淀粉含量>维生素C含量>可溶性糖含量>相对含水量;子代叶形的变异与饲用价值高低无显著相关;各样本按叶片饲用价值高低可分为3类：第Ⅰ类为A15-1，饲用价值较高;第Ⅱ类包括A16-1、A21-1，饲用价值中等;第Ⅲ类包括A10-2、C23-1、A1-1（母本）、B24-3，饲用价值相对较低。

关键词：单叶刺槐;半同胞子代;叶片形态;饲用价值评价

中图分类号： S792.27  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2020）15-0217-04

植物是园林中的重要组成部分[1]，我国北方秋季树木产生大量落叶，但目前处理方式较为单一，研究植物叶片的饲用价值并应用到饲料产品中，可以有效提高园林植物的剩余产物利用率，从而实现生态效益与经济效益的最大化，同时对缓解部分地区畜牧饲料严重不足具有重要意义[2]。

刺槐（Robinia pseudoacia L.），别称洋槐，属豆科刺槐属多年生落叶乔木，其萌芽性强、根系发达、耐干旱，是防风固沙、水土保持、园林绿化及提供蜜源和饲料的优良树种[3]。单叶刺槐（Robinia pseudoacacia f. unifolia）是刺槐的变种，主要特征是仅有1个或几个小叶，小叶面积明显大于普通刺槐。我国2004年从德国引进了单叶刺槐无性系，与普通刺槐杂交可产生种子，杂交子代中复叶的小叶数产生了明显的变异，部分子代具有开发叶片饲用价值的潜质[4]。

目前，对单叶刺槐及其子代的研究仅限于组培体系的建立[5]、子代的SSR鉴定[4]等，尚无对其叶片饲用价值研究的报道。本研究以单叶刺槐母本及6个半同胞子代的夏季叶片为研究对象，以母本为对照，对全部样本的叶片饲用价值进行排序、分类，以期筛选出饲用价值高的子代，为今后单叶刺槐的饲用品种选育及遗传改良提供重要的理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料

2019年5月5日选取单叶刺槐母本及已通过SSR分子鉴定的26个子代，嫁接在定植于河北省保定市满城区苗圃场的2年生普通刺槐上，形成27个无性系，每个无性系嫁接20株，共540株。

2019年8月21日选取母本（A1-1）及6个叶形产生明显变异的子代A21-1、A10-2、B24-3、A15-1、A16-1、C23-1，以夏季成熟叶片为试验材料，每个参试无性系随机挑选长势相似的5株，分别采上部及中部的东、南、西、北4个方向长势均等且无病虫害的叶片各2枚，共80枚，混装于自封袋，保存于-70 ℃超低温冰箱待用。

1.2 指标测定

叶片相对含水量的测定采用直接干燥法[6];淀粉和可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[7];维生素C含量的测定采用亚甲蓝法[8];可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝G-250染色法[9]。每项指标的测定设3次重复。

1.3 数据分析与处理

采用SPSS 25.0和Excel 2016软件对试验数据进行分析处理及作图。将全部试验数据标准化后运用独立性权重法[10]进行分析，确定各指标权重，以各指标权重与其对应的标准化数据构建叶片饲用价值评价函数，对全部样本的叶片饲用价值打分排序并聚类分析。

叶片饲用价值综合评价函数公式为：

Ck=R-1k∑mk=1R-1k;

Hi=∑mk=1Ckxik。

式中：Ck为第k个指标对应的权重;Rk为第k个指标对应的复相关系数;xik表示第i个样本第k个指标的标准化值;Hi为叶片饲用价值综合评价函数，其值等于第i个样本的总得分。

2 结果与分析

2.1 叶片相对含水量

叶片相对含水量是评价青贮饲料和适口性的重要指标，充足的叶片相对含水量利于乳酸菌活动，且饲料适口性好，当相对含水量过低时，会影响微生物的活性，造成好气性菌大量繁殖，使饲料发霉腐烂，从而导致适口性降低。由图1-A可知，子代A21-1、A10-2、A15-1、C23-1的相对含水量分别比母本提高6.02%、6.02%、2.41%、10.84%，与母本相比均无显著差异，子代B24-3、A16-1的相对含水量分別比母本降低4.82%、19.28%，与母本相比，A16-1差异显著，B24-3不显著，说明子代A16-1的叶片作为饲料使用时，与其他样本相比在青贮的过程中易出现难以压实、发霉腐烂的现象，且适口性相对较差。

2.2 淀粉含量

淀粉是植物叶片进行光合作用的产物，越高的叶片淀粉含量意味着其作为饲料使用时，提供给牲畜的热量越高。由图1-B可知，子代A21-1、A10-2、B24-3、A15-1、A16-1的叶片淀粉含量分别比母本提高31.05%、40.80%、29.90%、19.32%、40.98%，均与母本差异显著，子代C23-1的叶片淀粉含量比母本降低5.56%，与母本相比差异不显著，说明单叶刺槐叶片作为饲料使用时，从提供热量的角度来看，除C23-1外，其余各子代均显著优于母本。

2.3 维生素C含量

维生素C是评价植物叶片饲用价值的重要指标，富含维生素C的饲料对提高动物免疫力至关重要，同时可提高雄性牲畜的精子活力，从而提高受精率。由图1-C可知，子代B24-3的叶片维生素C含量比母本提高8.86%，与母本差异不显著，子代A21-1、A10-2、A15-1、A16-1、C23-1的叶片维生素含量分别比母本降低51.81%、45.65%、31.92%、9.06%、46.57%，其中除A16-1与母本差异不显著外，其余均与母本差异显著，说明单叶刺槐叶片作为饲料使用时，从提高动物免疫力及雄性牲畜的精子活力角度来看，母本及子代B24-3更有优势。

2.4 可溶性蛋白含量

与淀粉相似，植物叶片作为饲料使用时，可溶性蛋白也是动物摄取热量的重要途径。由图1-D可知，子代A21-1、B24-3、A15-1、A16-1的叶片可溶性蛋白含量与母本相比分别提高80.58%、16.85%、44.65%、23.39%，其中A21-1、A15-1、A16-1均与母本差异显著，子代A10-2、C23-1的叶片可溶性蛋白含量分别比母本降低46.99%、7.04%，A10-2与母本差异显著，C23-1与母本差异不显著，说明单叶刺槐叶片作为饲料使用时，从可溶性蛋白含量的角度看，子代A21-1、A15-1、A16-1更有优势。

2.5 可溶性糖含量

可溶性糖是评价植物叶片饲用价值的重要依据，可溶性糖含量可为牲畜提供热量，同时可提高牲畜对食物的消化率。由图1-E可知，子代A21-1、A10-2的叶片可溶性糖含量分别比母本降低43.78%、33.95%，均与母本差异显著，子代B24-3、A15-1、A16-1、C23-1的叶片可溶性糖含量分别比母本提高0.27%、5.43%、51.14%、0.35%，除A16-1与母本差异显著外，其余品种均与母本差异不显著，说明单叶刺槐叶片作为饲料使用时，从提高牲畜对食物消化率的角度看，子代A16-1更有优势。

2.6 指标间的相关性分析及评价方法的选择

将测定的各指标进行相关性分析，由表1可以看出，除可溶性糖含量与相对含水量之间呈显著负相关外，其余各指标间的相关性均不显著，说明各指标间所提供的信息重叠度较低，关系相对独立，应采用独立性权重法计算各指标所对应的复相关系数R及权重C，进而构建叶片饲用价值评价函数，对各样本的综合饲用价值进行评价。

2.7 叶片饲用价值综合评价

根据叶片饲用价值综合评价函数进行计算，母本及不同子代叶片饲用价值得分情况如表2所示，结果表明，除子代B24-3的饲用价值低于母本外，其余子代均优于母本，且子代A15-1的叶片饲用价值最高。对各样本的叶形指标与饲用价值得分进行相关性分析，相关系数r=-0.0524，P=0.227>0.05，说明子代叶形的变异与叶片饲用价值的高低无关。

进一步聚类分析，结果如图2所示，可按叶片饲用价值高低将全部样本分为3类，第Ⅰ类为A15-1，叶片饲用价值较高;第Ⅱ类包括A16-1、A21-1，叶片饲用价值中等;第Ⅲ类包括A10-2、C23-1、B24-3、A1-1（母本），叶片饲用价值相对较低。

3 讨论与结论

众多研究表明，不同指标在植物的生长发育和品质调控中都起着重要作用，唯有通过多指标间的联合分析，才能对植物材料的饲用价值作出综合评价[11-14]。本试验通过对5个可反映叶片饲用价值的重要指标（相对含水量及维生素C、淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白含量）进行测定，指标间的相关性分析表明，各指标关系相对独立，这与位杰等在对库尔勒香梨叶片营养价值研究中得出的各元素间相关性较高的结论[15]不同，原因可能是由于测定指标、采样时间或树种的不同导致的。进一步计算各指标权重，结果表明可溶性蛋白权重最大，这与华雅洁等在对楸树叶片饲用价值的指标分析中，可溶性蛋白方差贡献率最高的结论[16]一致。应用独立性权重法和聚类分析法对单叶刺槐及其6个半同胞子代的叶片饲用价值进行综合评价和分类，结果表明除子代B24-3饲用价值低于母本外，其余子代均优于母本，这也从一方面体现了“杂种优势”，相关性分析表明，叶形的变异与叶片饲用价值高低无显著相关，这与翟晓巧等在对构树不同无性系的研究中得出的叶形变异与叶片营养价值显著相关的结论[17]不同，原因可能是由于本试验材料为当年嫁接，某些性状还未完全表现，也可能是由于树种的不同导致的。

本研究表明，利用5个饲用指标联合分析，可有效评价单叶刺槐及各子代的饲用价值，且多数子代优于母本，其中A15-1的叶片饲用价值最高，这也为今后单叶刺槐饲用品种的选育及遗传改良提供了重要的理论依据。

参考文献：

[1]靳孟理，胡 俊，齐 实，等. 北京市侧柏低效林物种多样性改造策略[J]. 浙江农林大学学报，2020，37（1）：27-35.

[2]孙雅丽，孙慧芳，古丽江·许库尔汗，等. 新疆5种果树叶片化学成分分析和营养价值综合评价[J]. 西南农业学报，2016，29（8）：1824-1827.

[3]王 颖. 6种刺槐种质蜜源性状的研究[D]. 泰安：山东农业大学，2019.

[4]鲁丹丹，徐卫华，孟庆新，等. 单叶刺槐半同胞子代苗期性状变异分析[J]. 河北农业大学学报，2018，41（2）：36-41，48.

[5]刘芳伊. 单叶刺槐和百子莲组培快繁体系建立[D]. 保定：河北农业大学，2013.

[6]于小禾，江南平. 直接干燥法测定粮食水分的条件优化[J]. 粮食储藏，2011，40（4）：46-49.

[7]彭 彬，马志龙，卡德艳·卡德尔，等. 野苹果枝条主要营养成分对苹小吉丁幼虫发育的影响[J]. 新疆农业科学，2019，56（9）：1710-1719.

[8]陈焕文，宋庆宇，刘宏伟，等. 测定抗坏血酸的亚甲蓝褪色光度法[J]. 分析测试学报，2001，20（2）：55-57.

[9]张治安，陈展宇. 植物生理学实验技术[M]. 长春：吉林大学出版社，2008：111.

[10]彭张林. 综合评价过程中的相关问题及方法研究[D]. 合肥：合肥工业大学，2015.

[11]洪永辉，陈天增，王如均，等. 金花茶组植物品种选择与评价[J]. 林业勘察设计，2018，38（2）：1-7.

[12]Huang L P，Zhang Q R，Zhang Z，et al. Overview of relation between mineral nutrient elements and growth and development of fruit trees[J]. Asian Agricultural Research，2017，9 （10）：75-76，81.

[13]Wojcik P，Wojcik M. Effects of boron fertilization on ‘Conference pear tree vigor，nutrition，and fruit yield and storability[J]. Plant and Soil，2003，256（2）：413-421.

[14]Reed B M，Wada S，Jeanine D，et al. Mineral nutrition influences physiological responses of pear in vitro[J]. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant，2013，49（6）：699-709.

[15] 位 杰，马建江，陈久红，等. 库尔勒香梨叶片营养元素含量的年变化规律及相关性研究[J]. 河南农业科學，2020，49（3）：121-128.

[16]华雅洁，胡甜甜，王良桂，等. 不同苗龄楸树叶片营养成分的季节性变化[J]. 西南大学学报（自然科学版），2019，41（3）：49-57.

[17]翟晓巧，曾 辉，刘艳萍，等. 构树不同无性系间叶片营养成分及叶形的变化[J]. 东北林业大学学报，2012，40（11）：38-39，52.