茎瘤芥核心种质资源营养品质分析及评价

莫言玲 刘义华 曾静 陈静静 易奥云 黄爽

摘    要：为筛选优质茎瘤芥资源，以7份茎瘤芥核心种质为试材，对其可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C、游离氨基酸、总酚、总黄酮、硝酸盐、亚硝酸盐和粗纤维等9种营养成分进行了测定和分析，并利用隶属函数法对其营养品质进行综合评价。结果表明，7份茎瘤芥核心种质之间亚硝酸盐含量无显著差异，而其余8个品质性状含量在不同茎瘤芥种质中均有一定差异。其中以硝酸盐、可溶性糖和总酚含量的变异系数最大，分别为24.13%、22.57%和22.54%，以粗纤维和亚硝酸盐含量的变异系数最小，仅为4.35%和8.84%。通过隶属函数法分析可知，综合营养品质最佳的种质是SJYS和PFB12-18-23-10，平均隶属函数值均大于0.7，可作为亲本材料用于杂交育种以选育优质高产茎瘤芥新品种。

关键词：茎瘤芥;种质资源;营养品质;分析;评价

Abstract： To screen high quality tumorous stem mustard （Brassica juncea var. tumida Tsen et Lee） resources， 9 kinds of nutrients including soluble protein， soluble sugar， vitamin C， free amino acid， total phenolic， total flavonoid， nitrate， nitrite and crude fiber were determined and analyzed in seven core tumorous stem mustard germplasms， and then the comprehensive evaluation of their nutritional quality was performed by membership function analysis method. Results showed that the nitrite content was not significant different in seven core tumorous stem mustard germplasms， while the contents of all the other eight quality traits exhibited certain differences in the tumorous stem mustard germplasms. Among them， the variation coef?cients of nitrate， soluble sugar and total phenols contents were the most maximal three， with values 24.13%， 22.57% and 22.54%， respectively， while that of crude fiber and nitrite contents were the most minimal two， just 4.35% and 8.84%. According to membership function analysis， the best two germplasms of high comprehensive nutritional quality were SJYS and PFB12-18-23-10， both with the mean membership function value being greater than 0.7， which could be used as the parent materials for hybrid breeding new high quality and yield tumorous stem mustard varieties .

Key words： Tumorous stem mustard; Germplasm resource; Nutritional quality; Analysis; Evaluation

莖瘤芥（Brassica juncea var. tumida Tsen et Lee）俗称青菜头或榨菜，是十字花科芸薹属芥菜种的一个变种。其食用器官为膨大瘤状茎，色白肥厚、质地脆嫩，富含蛋白质、糖、维生素、矿物质以及人体必需的17种氨基酸，营养丰富，既可作为鲜食蔬菜，也可加工为“榨菜”[1]。茎瘤芥在全国种植面积约20万 hm2，其中以重庆市种植面积和加工规模最大。2016年，整个重庆市茎瘤芥种植面积达到10.67万 hm2，榨菜全产业链综合产值约95亿元，“涪陵榨菜”品牌价值高达138亿元[2]。然而近年来，随着茎瘤芥产业不断发展以及加工规模不断扩大，人们对其原材料的营养性和安全性提出了更高要求，同时也对高品质茎瘤芥品种的选育提出了新的课题，但在茎瘤芥育种方向上，过去主要偏重于产量和熟性等方面，而对营养品质则缺乏研究[3]。

前人就如何改善茎瘤芥营养品质进行了一些探索，王丽霞等[4]发现，50 mg·kg-1和1 mg·kg-1硫硒配施能显著提高茎瘤芥瘤状茎有机硒、总氨基酸和粗蛋白含量;赵亚南等[5]认为，在最佳N-P2O5-K2O施肥量为300-90-150 kg·hm-2的基础上，增加钾肥施用量可显著提高茎瘤芥茎中维生素C、可溶性糖和氨基酸含量。但这些研究大多集中在如何通过施肥、适时采收[4-9]等栽培措施提高其营养品质方面，而从根本上通过资源鉴定、筛选优势亲本材料进行改良育种的方式提高其营养品质的报道较少。笔者在前期研究中通过对众多茎瘤芥材料进行鉴定，筛选出了一些综合农艺性状优良、配合力高、适应性广的优异资源作为茎瘤芥育种的核心材料，但对这些核心资源的品质性状却未做深入分析和鉴定。为更好地利用这些资源，笔者对其瘤状茎可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C、游离氨基酸、总酚、总黄酮、硝酸盐、亚硝酸盐、粗纤维含量等9个指标进行测定，并采用隶属函数法对各材料营养品质进行综合评价，以期筛选出高品质种质资源，为茎瘤芥品质改良育种奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

以长江师范学院榨菜种质资源与遗传育种团队保存的7份茎瘤芥核心种质资源作为供试材料，其名称、来源和主要生物学性状等基本信息见表1。

1.2 方法

2018年9月将所有茎瘤芥材料同期播种于重庆市涪陵区马鞍榨菜试验基地，10月移栽。前茬种植玉米，紫色中壤土，肥力中等。每材料种植3个小区，随机区组排列，小区长3.30 m、宽0.66 m，株行距为0.33 m×0.33 m，每小区移栽20株苗，常规栽培管理。待茎瘤芥长到商品成熟期（次年3月）时，每小区随机选择3株植株进行混合取样作为1个生物学重复，每材料取3个独立的生物学重复样本。取样时将各植株瘤茎砍下，去掉外层皮筋，按照四分法将茎肉分为4等份，取其中1份切成小块放入液氮速冻，用高速粉碎机加液氮迅速研磨成粉状物后置于-80 ℃冰箱保存备用;取其中另一份切成薄片，于105 ℃烘箱中杀青30 min，80 ℃条件下烘干至恒重，粉碎，过20目筛保存备用。

1.3 测定指标与方法

采用考马斯亮蓝法[10]测定可溶性蛋白含量;采用蒽酮比色法[11]测定可溶性糖含量;采用2，6-二氯靛酚滴定法[12]测定维生素C含量;采用茚三酮显色法[11]测定游离氨基酸含量;总酚和总黄酮含量测定参照孙亚天[13]和Singleton等[14]的方法并略作改动，酚类物质提取采用超声波法，2 g样品加入10 mL预冷的70%乙醇，超声波（功率300 W，常温）提取1 h后，12 000 r·min-1 4 ℃条件下冷冻离心2次（每次10 min），上清液用于测定总酚和总黄酮含量。测定总酚含量时吸取样品提取液0.1 mL，加入等体积水稀释2倍后取100 μL置于离心管中，加入0.1 mL 5倍稀释的福林-酚试剂，充分混合，保持6 min，再加入1 mL 6% Na2CO3溶液，混合均匀后于45 ℃下水浴10 min，765 nm波长下读取吸光值，以没食子酸（GAE）为标准溶液绘制标准曲线，总酚含量以mg·100 g-1来表示;测定总黄酮含量时吸取样品提取液100 μL，加入100 μL 5% NaNO2 溶液摇匀，室温下静置6 min，再加入100 μL 10% AlNO3·6H2O溶液，反应6 min后再加入1 mL 4% NaOH溶液和1.2 mL 60%乙醇，均匀混合后室温下静置15 min，于510 nm波长下测定吸光值，以芦丁（RE）为标准溶液绘制标准曲线，总黄酮含量以mg·100 g-1来表示。参照罗雪华等[15]的方法采用紫外分光光度法测定硝酸盐含量;采用盐酸萘乙二胺比色法[16]测定亚硝酸盐含量;依据GB/T 5009.10—2003[17]采用酸碱洗涤法测定粗纤维含量。

1.4 数据处理与分析

应用隶属函数法[18]对各茎瘤芥核心种质资源的营养品质进行综合评价，将测定的营养品质指标按照与育种目标的正负向性分为优良指标（可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C、游离氨基酸、总酚和总黄酮含量）和不良指标（硝酸盐、亚硝酸盐和粗纤维含量）2种类型，优良指标隶属函数值计算公式为Xi=（Xi -Xmin）/（Xmax -Xmin），不良指标隶属函数值计算公式为Xi = 1-（Xi -Xmin） / （Xmax -Xmin），其中，Xi表示某一材料的指标测定值，Xmax和Xmin分别表示所有参试材料中测定指标的最大值和最小值，最后求得各供试材料营养品质指标的平均隶属函数值，以此作為评价标准，平均隶属函数值越大，则营养品质越高;平均隶属函数值越小，则营养品质越低。

采用Excel 2010和SPSS 22.0进行数据统计与分析，采用Duncan多重比较法进行差异显著性检验。采用SAS-V8软件，应用Ward离差平方和法进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 茎瘤芥核心种质资源营养成分含量分析

从图1-A可以看出，7份茎瘤芥核心种质资源可溶性蛋白质量分数分布为1.22～1.96 mg·g-1，其中SJYS可溶性蛋白含量最高，PFB12-18-23-10可溶性蛋白含量次之，且两者之间差异不显著，SJYS可溶性蛋白含量显著高于其他5份种质;而SJBS和SJ15的可溶性蛋白含量最低，与SJYS相比分别低37.78%和33.57%，其余3份种质之间可溶性蛋白含量差异不显著。

由图1-B可知，在供试7份茎瘤芥资源中，SJYS、ZL选和SJ15等3份种质均具有较高可溶性糖质量分数，均在22.83 mg·g-1以上，而SJBS和PFB12-18-23-10则属于低可溶性糖含量种质，其质量分数均在14.30 mg·g-1以下，SJBZ和SJPZ则介于其间，为中等可溶性糖含量种质。

由图1-C可知，各茎瘤芥核心种质资源维生素C含量差异较大，呈现出极晚熟>晚熟>中熟>早熟的趋势。其中极晚熟SJYS和PFB12-18-23-10维生素C质量分数最高，分别为12.76、11.68 mg·100 g-1，其次为SJBZ、SJBS、SJ15和ZL选种质，而早熟种质SJPZ维生素C质量分数最低，仅为最高含量的65.99%。

从图1-D可以看出，7份茎瘤芥核心种质资源的游离氨基酸质量分数为0.84～1.34 mg·g-1，高游离氨基酸含量的种质总共有4份，分别是SJYS、SJBS、PFB12-18-23-10和SJ15，其余3份种质为低含量游离氨基酸材料，且三者之间游离氨基酸含量均无显著性差异。

由图1-E可以看出，不同茎瘤芥核心种质资源之间总酚含量差异较大，SJYS种质总酚含量最高，为最低总酚含量SJBZ种质的1.98倍;ZL选PFB12-18-23-10和SJ15的总酚质量分数为20.30～23.57 mg·100 g-1，总酚含量相对较高;而SJBS和SJPZ总酚质量分数分别为16.85 mg·100 g-1和18.23 mg·100 g-1，总酚含量相对较低。

与总酚含量相比，不同茎瘤芥核心种质资源之间总黄酮含量差异相对较小，高总黄酮含量种质有3份，低总黄酮含量种质有4份，总黄酮含量最高为PFB12-18-23-10，仅比总黄酮质量分数最低种质SJBZ高2.45 mg·100 g-1（图1-F）。

硝酸盐含量在瘤状茎中积累较多种质为SJBS、ZL选和SJPZ，质量分数均在730 mg·kg-1以上，其余4种种质之间积累硝酸盐含量差异不显著，质量分数均在623 mg·kg-1以下（图1-G）。各茎瘤芥核心种质资源中积累的亚硝酸盐含量差异不显著，质量分数为0.44～0.56 mg·kg-1，含量均较低（图1-H）。

在所有供试茎瘤芥中，仅SJBZ和SJPZ 2种质粗纤维质量分数在9%以上，其余5种材料的粗纤维质量分数差异不显著，为8.20～8.74%（图1-I）。

2.2 茎瘤芥核心种质资源品质性状指标变异及相关性分析

不同茎瘤芥核心种质资源品质性状变异情况如表2所示，粗纤维和亚硝酸盐含量变异系数最小，分別为4.35%和8.84%，表明各种质之间粗纤维和亚硝酸盐含量差异不大;硝酸盐、可溶性糖和总酚含量的变异系数最大，分别为24.13%、22.57%和22.54%，表明不同基因型遗传背景对其含量高低影响较大;其余可溶性蛋白、维生素C、游离氨基酸和总黄酮含量的变异系数为10.16%～17.40%，一定程度上因种质资源基因型不同而积累量不同。

由表3对茎瘤芥核心种质资源的营养品质指标作相关性分析可以看出，游离氨基酸含量与维生素C含量、游离氨基酸含量与总酚含量均呈显著正相关，相关系数分别为0.789和0.860。总酚含量与总黄酮含量、硝酸盐含量与亚硝酸盐含量呈显著正相关，相关系数分别为0.831和0.803。而粗纤维含量则和维生素C含量呈显著负相关，与游离氨基酸以及总酚含量呈极显著负相关。其他营养品质指标两两之间相关性不显著。

2.3 茎瘤芥核心种质资源营养品质综合评价

蔬菜营养品质成分复杂，种类多样，可应用各指标的平均隶属函数值大小对其相对优劣进行综合评价。由表4可知，综合营养品质高的茎瘤芥种质有2份，分别是SJYS和PFB12-18-23-10（X>0.7），占供试材料的28.57%，其中SJYS的平均隶属函数值最大，为0.93，表明其综合营养品质最佳。综合营养品质居中的茎瘤芥种质有3份，分别为SJ15、ZL选和SJBZ（0.3

2.4 茎瘤芥核心种质资源系统聚类分析

基于9个测定的营养品质指标，采用Ward离差平方和法将数据进行标准化转化后再对供试茎瘤芥核心种质资源进行聚类分析，在离差平方和为6.0处，可将7份茎瘤芥种质分为4个小类群，分别标记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。其中第Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ类群各包含2份种质，第Ⅲ类群仅包含单独的SJBS 1份种质（图2）。根据各类群种质的营养品质指标平均值（表5），发现各类群种质的营养品质特征明显：第Ⅰ类群种质粗纤维含量较高，平均值达9.20%，但其游离氨基酸、总酚和总黄酮含量却较低，其他品质指标表现中等;第Ⅱ类群种质具有较高水平的可溶性糖含量，但维生素C含量却比较低;第Ⅲ类群种质营养品质最差，不仅积累较高含量的硝酸盐和亚硝酸盐，而且可溶性蛋白和可溶性糖含量均较低;而第Ⅳ类群种质营养品质则最佳，不仅具有较高含量的可溶性蛋白、维生素C、游离氨基酸、总酚和总黄酮等优良营养成分，同时还有较低含量的硝酸盐、亚硝酸盐和粗纤维。第Ⅰ和第Ⅱ类群遗传距离最近，而第Ⅳ类群则与其他类群遗传距离均最远（表6）。

3 讨论与结论

茎瘤芥是加工榨菜的优异原材料。近年来随着榨菜产业的大力发展，企业和消费者皆对其营养品质提出了更高要求，现有的茎瘤芥品种亟待提升改良以满足现代化市场需要。优质高产的新品种选育需以优异的种质资源为基础，因此，对茎瘤芥种质资源的品质性状进行鉴定和评价十分必要。笔者对前期筛选的7份综合性状优良的茎瘤芥核心种质资源9个品质性状指标测定的结果表明，除亚硝酸盐含量以外，不同茎瘤芥核心种质资源的营养成分含量变化幅度较大。7份种质中硝酸盐质量分数为479.07～850.95 mg·kg-1，其变异系数最大，为24.13%，由此说明不同茎瘤芥种质在生长过程中富集硝酸盐能力差异较大。硝酸盐是蔬菜中影响人体健康的重要因子，人体摄入的硝酸盐70%～80%来自于蔬菜，其本身毒性较低，但经人体摄入后会经口腔唾液作用产生毒性较大的亚硝酸盐[19]。新鲜蔬菜中亚硝酸含量较低[19]，这与本研究发现的各茎瘤芥种质中亚硝酸盐质量分数均低于0.56 mg·kg-1、且变异系数较小、各种质之间差异不显著的结果相符。但茎瘤芥作为原材料作物，若本身富集较高含量的硝酸盐，则极易在烹饪或者榨菜加工腌制过程中产生高含量的亚硝酸盐而威胁人体健康。本研究中PFB12-18-23-10和SJ15均为低富集硝酸盐种质，育种过程中可考虑将其与别的材料杂交以改良茎瘤芥的安全品质。除硝酸盐含量以外，变异系数较大的还有可溶性糖和总酚含量，说明充分利用相应优异资源通过育种手段实现茎瘤芥中这两种营养成分含量水平提高的潜力较大，而对于变异系数最小的粗纤维含量，则通过新品种选育实现其含量水平大幅度改变的可能性较小。

通过对茎瘤芥各营养品质指标进行相关性分析，发现游离氨基酸与维生素C以及总酚含量均呈显著正相关关系，表明游离氨基酸与此二者品质性状相互联系，育种过程中有利于实现多功能成分同时选择。总酚与总黄酮含量也呈显著正相关关系，根据关晔晴等[20]和王鹏等[21]的研究，总酚和总黄酮中包含的次生代谢物均属于酚类物质，生物合成途径具有同源性，所以两者呈正相关性。此外，硝酸盐含量与亚硝酸盐含量也呈显著正相关性。由此可见，茎瘤芥对这两种物质富集能力相似，为减轻亚硝酸盐的潜在危害，选择硝酸盐含量较低的茎瘤芥种质资源作为育种亲本材料十分必要。而粗纤维含量则几乎与所有的功能营养成分含量都呈负相关关系，这与黎庭耀等[22]对豇豆资源品质分析的研究结果相似，推测可能是因为作物体内在形成粗纤维的同时消耗中间产物太多，而用于合成其他功能成分的底物变少，因此呈负相关关系。

蔬菜营养品质是一个综合性状，由于成分复杂而导致全面系统地评价较为困难，目前并没有标准统一的评价模式[23]。近年来，广泛应用于不同蔬菜作物种质资源营养品质鉴定和评价的方法主要有隶属函数法、主成分分析法以及聚类分析法等[24]。为消除个别指标带来的片面性，同时根据各营养品质指标与育种目标的正负向性而客观进行评价，笔者采用隶属函数法对7份茎瘤芥核心种质资源的营养品质进行综合评价。从各种质资源平均隶属函数值看，综合营养品质优异种质为SJYS和PFB12-18-23-10，其中SJYS的可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C和总酚4个功能成分含量均最高，且影响食用口感的粗纤维含量较低，符合鲜食茎瘤芥及优质榨菜加工原材料的要求[25]，因此，可作为骨干亲本材料用以改良茎瘤芥营养品质，或直接作为地方品种加以推广应用。而PFB12-18-23-10因单个瘤茎质量略小，可溶性糖含量较低，可选择与其遗传距离较远的第Ⅱ类群种质（SJ15或ZL选）进行杂交育种，有望从后代中选择符合预期目标的优质高产品种。其他综合营养品质居中的种质SJ15和ZL选，也可根据其单一指标隶属函数值选择某些性状较好的作为亲本材料加以利用而进行特定目标性状的改良，如利用SJ15改善茎瘤芥硝酸盐的富集能力，利用ZL选改良茎瘤芥可溶性糖和总黄酮含量的积累能力。笔者通过系统聚类分析可以看出，平均隶属函数值最高的SJYS和PFB12-18-23-10具有相似的品质性状表现，聚为一个类群，平均隶属函数值最低的SJBS单独聚为一个类群，其他平均隶属函数值居中（0.27～0.57）的种质遗传距离相近，同聚为一个大类群的两个小类群，聚类结果与通过隶属函数值综合评价的结果基本一致，而与各种质的来源地无明显相关性，表明影响茎瘤芥品质形成的主要因素仍然为遗传因素，而与地理气候环境影响关系不大。

综上所述，基于前期资源鉴定的结果，笔者对7份茎瘤芥核心种质资源的营养品质进行了初步评价，共筛选获得2份综合营养品质优异种质SJYS和PFB12-18-23-10。由于笔者所采用的供试材料均为纯合自交系，且其他农艺性状优良，因此筛选获得的高品质资源可直接作为亲本材料用于茎瘤芥品质改良育种，对减少育种盲目性、提高选育效率具有重要作用。但笔者只选取了部分核心资源作为研究对象，可能漏掉一些尽管农艺性状不佳但营养品质表现优良的特殊材料，下一步可扩大筛选范围，充分挖掘品质性状突出的茎瘤芥资源。

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