90 份黍子种质资源蛋白质含量评估

陈慢慢，石甜甜，岳照程，王海岗，陈 凌，王瑞云，，乔治军

（1.山西农业大学农学院，山西太谷030801；2.山西农业大学农业基因资源研究中心，农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室，杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室，山西太原030031）

农作物种质资源是开展品种选育的物质基础，稀有特效种质可以加速育种进程[1]。黍子（Panicum miliaceumL.）又叫黍稷、糜子，为禾本科一年生草本植物，是世界上最古老的栽培作物之一，有10 300多年的种植历史[2-3]。黍子生长期短，抗旱耐瘠，是干旱半干旱地区的优势作物[4-5]，其籽粒去皮后称黄米，可用来做黄糕和酿酒。黍子是我国的主要制米作物[6-7]，主要分布在北方土地不肥沃、土壤层薄、干旱少雨地区，如陕西、宁夏、黑龙江、山西、内蒙古、甘肃等省及自治区[8]。黍子种质资源丰富，在中国农业科学院国家基因库保存有9 885 份[1，9-10]。全世界黍子种植面积约为550 万～600 万hm2，其中俄罗斯、乌克兰和中国种植面积最大[11]。黍子中富含钙、铁、钾、镁、磷、锌、膳食纤维、多酚类、蛋白质和大量人体必需氨基酸，其颖果中的蛋白质含量高于小麦、水稻和玉米等作物，为10.4%～17.4%[12]。黍子不仅营养丰富，而且具有医疗和保健功能，全株均可入药[13]，经常食用可降低人体内胆固醇含量和心脑血管疾病的发病率，抑制癌细胞增殖、延缓和预防衰老[14-15]。在美国，黍子是经济作物和健康食品[16]，所以，烘烤和膨化的早餐麦粉中有30%由黄米粉代替；在日本，蛋白过敏人群偏爱黄米和大米混制成的食物[17]；在非洲，黍子是大宗粮食作物，一日三餐均食用[18]；而在我国北方，黍子加工多采用传统方法，以保持其特有风味[19]，亦可酿制具保健功能的黄酒[20-21]。此外，黍子面粉无麸质，是乳糜病患者的理想食品。以往对黍子的研究多集中在生理栽培和遗传多样性方面。王瑞云等[6]研究了不同生态区黍子种质间叶片及光合特性的多样性。董俊丽等[22]分析了黍子骨干种质的遗传多样性和遗传结构。

本试验以90 份黍子资源为研究对象，测定其蛋白质含量，以期为黍子优异种质筛选和亲本选配提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

本试验选取国内外黍子种质资源90 份，其中，印度10 份；中国80 份，包括宁夏、青海、河北、甘肃、山西、黑龙江、内蒙古、陕西各10 份。材料来源明细见表1。

表1 供试90 份黍子品种及来源

续表1

1.2 方法

参照土壤提取物、植物提取物中的总氮含量，利用Smart-Chem140 全自动间断化学分析仪测定总氮含量，计算蛋白质含量。

1.3 数据分析

用MicrosoftExcel2009 整理并统计数据，用SPSS 25.0 软件对指标数据进行正态性检验和方差分析。

2 结果与分析

2.1 黍子种质蛋白质含量及分布规律

由表2 可知，90 份黍子种质资源蛋白质含量在6.87%（宁夏的牛旦糜子）～12.01%（黑龙江的黄糜子），平均含量为9.43%，变异系数为11.88%。对黍子蛋白质含量进行D 检验，P值大于0.05，符合正态分布（图1）。由表3 可知，各地区黍子蛋白质含量变幅分别为6.87%～10.20%（宁夏）、7.70%～10.96%（青海）、7.01%～10.09%（河北）、8.07%～11.55%（甘肃）、7.28%～10.99%（山西）、8.25%～10.24%（内蒙古）、8.15%～12.01%（黑龙江）、8.73%～11.06%（陕西）和7.82%～11.73%（印度）。就材料变异系数而言，黑龙江最大（12.24%），内蒙古最小（6.20%）。蛋白质平均含量从高到低排序为印度（10.43%）＞黑龙江（10.10%）＞山西（9.64%）＞陕西（9.58%）＞内蒙古（9.37%）＞甘肃（9.35%）＞青海（9.19%）＞河北（8.80%）＞宁夏（8.41%）。

表2 90 份黍子蛋白质含量和氮含量比较 %

2.2 黍子种质资源蛋白质含量差异分析

由表3 可知，蛋白质含量较高的黍子种质中，印度、黑龙江、山西的变异系数较大，说明同一国家或地区黍子蛋白质含量差异较大；而陕西的变异系数较小，说明品种间蛋白质含量差异较小。蛋白质平均含量较小的地区中，宁夏的变异系数最大，说明组内蛋白质含量差异较大。对不同国家或地区黍子种质资源蛋白质含量进行差异性分析（图2），印度资源蛋白质平均含量最高，可达10.43%，高出黑龙江3.16%、陕西8.15%、山西7.57%，有差异但均未达到显著水平，而显著高出宁夏19.37%、青海11.89%、河北15.63%、甘肃10.35%、内蒙古10.16%。

表3 不同国家或地区黍子种质资源蛋白质含量特征值

3 结论与讨论

作物籽粒中蛋白质含量是评价其品质的重要指标，黍子种质资源中主要含有结构蛋白- 清蛋白，可以参与代谢活动，也含有储藏蛋白- 醇溶蛋白和谷蛋白[23]。因此，对黍子蛋白质含量进行评估，对选育优质黍子种质具有重要意义。

近年来，有关黍子蛋白质含量方面的研究较多。王纶等[24]鉴定我国14 个省的6 515 份种质，发现蛋白质含量为12.18%～14.03%（平均13.12%）；YANG 等[25]评估40 个黍子品种，其中，18 个糯性，22 个粳性，发现蛋白质平均含量分别为13.72%、11.13%；DAS 等[26]检测到黍子蛋白质含量为11.0%～14.0%；JNAWALI 等[27]检测到黍子蛋白质含量为12%～14%。本研究检测90 份黍子资源的蛋白质含量，发现平均含量为9.43%，变幅为6.87%～12.01%，与以往研究结果相符。就黍子蛋白质含量而言，本研究发现印度资源含量较高，为10.43%；而王纶等[24]研究发现，甘肃省黍子资源蛋白质含量较高，这与本研究选取的材料均为国外选育的高蛋白品种有关。本研究发现，河北省黍子材料蛋白质含量较低（8.80%），这与王纶等[24]研究结果类似。

本研究结果表明，蛋白质平均含量以印度最高，宁夏最低，相差2.02 百分点；黑龙江变异系数最大（12.24%），内蒙古变异系数最小（6.20%），相差6.04百分点；印度种质蛋白质变幅最宽（7.82%～11.73%），内蒙古种质蛋白质含量变幅最窄（8.25%～10.24%）。各地区内供试种质之间蛋白质含量仍有较大差异，表明黍子种质丰富的遗传多样性，为根据育种目标选择多样化的种质提供了可能。