饭豆种质资源的主要品质性状评价

张金涛 么 杨 王素华 陈红霖程须珍 王丽侠

(中国农业科学院作物科学研究所1，北京 100081)(长江大学农学院2，荆州 434020)

饭豆(Vignaumbellata(Thunb.) Ohwi and Ohashi)，俗称赤小豆、爬山豆、竹豆、精米豆等，是豆科蝶形花亚科豇豆属作物。由于光温反应敏感性强，饭豆多种植在我国南方及东南亚各国[1]。饭豆具耐旱耐瘠薄、抗性好、产量高及生物量大等优势[2]，在拓荒填闲、间作套种、绿肥养地等方面作用明显[3,4]，但易炸荚、蔓生，导致多零散种植，难以大规模生产。饭豆种子富含粗蛋白、总淀粉等营养物质及槲皮素、儿茶素等功能成分[5,6]，既是膳食结构调整的重要组成部分，也是药用价值很高的中药材。本草纲目记载，饭豆有行血补血、健脾去湿、利水消肿之功效。现代医学研究也发现，饭豆可有效用于慢性肾小球肾炎的治疗[7]等。作为典型的医食两用作物，国内外针对饭豆籽粒中的营养组分及特性开展了不少研究[8-12]，然而，饭豆种质资源的品质性状评价很少报道，导致资源的利用效率低下。

20世纪的资源考察收集行动共保存饭豆资源1400余份[13-15]。然而，因饭豆是小宗作物，新基因发掘及遗传育种等研究相对落后，种质资源的利用效率低下。王丽侠等[16]曾基于库存数据的表型分析，构建了饭豆核心种质，然并无后续研究。近年来，国内各省市陆续开展了饭豆种质资源的进一步收集考察和编目入库[17,18]，极大丰富了我国饭豆资源的遗传多样性。本课题在新收集资源的基础上，进一步补充完善了原核心种质，并开展了生态适应性的评价，筛选出一批直立早熟的优异资源，本研究进一步对该核心种质资源进行了粗蛋白含量、总淀粉含量及总多酚含量等主要品质性状的分析，以期为饭豆专用品种选育及精深加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

304份饭豆核心种质资源来源于18个国家(表1)，其中，国内资源197份，国外引进资源107份。这些资源于2019年冬季在三亚南滨农场播种并在春季收获后，每份资源取颗粒完好、饱满一致的种子20 g，除杂、干燥、粉碎(过60目筛)后得到粉末，备用。

表1 304份饭豆种质资源的来源

1.2 实验方法

粗蛋白含量按照食品安全国家标准 食品中粗蛋白的测定(GB 5009.5—2016)的凯氏定氮法测定；总淀粉含量按照食品安全国家标准食品中总淀粉的测定(GB 5009.9—2016)的酸水解法测定；总多酚含量用SpectraMax Plus 384酶标仪测定，标准曲线的绘制和多酚测定主要参考盛亚男等[19]的方法。具体如下：称取20 mg没食子酸于100 mL容量瓶中定容，分别称取分别取0.05、0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mL没食子酸溶液并加水定容至1 mL，再各加入2N福林酚试剂 0.5 mL混匀，于暗处放置10 min，然后加入20% Na2CO3溶液2.0 mL后加蒸馏水并定容至25 mL，充分混匀后于室温静置1h。以蒸馏水为空白对照，于760 nm下测吸光度值。以没食子酸浓度为横坐标(mg/mL)，吸光度值为纵坐标绘制标准曲线，线性回归方程为Y=69.754X+0.006 6，R2=0.996 2。测总多酚时，取0.4 g样品粉末于试管中，加入60%乙醇，料液比为1∶18(g/mL),45 ℃水浴1.5 h后，取800 uL提取液于25 mL试管中，用上述标准曲线测定的方法测定样品的吸光度值并计算总多酚含量(%)。

1.3 数据处理和分析

用Excel 2010中数据分析的插入函数功能完成各性状的平均值、变异系数、相关系数等的计算以及相关图表的绘制。

2 结果分析

2.1 饭豆种质资源粗蛋白、总淀粉、总多酚含量的总体分布

从分布频率来看，粗蛋白含量、总淀粉含量和总多酚含量在饭豆种质资源中均正态分布。粗蛋白质含量变异范围为16.3%～25.6%，平均20.9%，变异系数为9.5，其中有20份种质的粗蛋白质含量超过24.0%。总淀粉含量的极差较大，变异范围为45.0%～58.4%，平均为52.4%，约1/3种质的总淀粉含量在53.0%～55.0%之间。总多酚含量远低于总淀粉和粗蛋白，但种质间相对差异大，变异范围为0.6%～1.8%，平均为1.2%。304份饭豆资源的粗蛋白、总淀粉和总多酚的总含量在65.2%～82.3%之间，平均为74.5%(图1)。简单相关分析显示，除总多酚含量与籽粒大小有一定的相关(r=-0.29)外，粗蛋白含量(r=0.04)、总淀粉含量(r=0.17)均与籽粒大小无关。

图1 304份饭豆种质资源中粗蛋白、总淀粉、总多酚累加含量的分布

2.2 不同来源饭豆种质资源粗蛋白、总淀粉、总多酚含量的差异分析

国内的饭豆资源分区的分析表明(图2)，平均粗蛋白含量以华北(21.3%)>华南(20.9%)>东北(20.6%)>华中(20.3%)>西北(19.7%)；然而进一步分析发现，粗蛋白含量较高(>24.0%)的资源有80%来自广西及湖南、湖北，较低含量资源的分布则相对分散。平均粗淀粉含量以华南(52.7%)>华中(52.5%)>西北(51.1%)>华北(51.0%)>东北(48.2%)，基本呈现由北向南呈逐渐递增的趋势，进一步分析发现粗淀粉含量较高(>55.0%)的资源也主要来自华南各省市，占76.5%，含量较低的资源则主要来自西北及东北各省。平均总多酚含量则为华南(1.26%)>华中(1.20%)>西北(1.22%)>华北(1.27%)>东北(1.24%)，而含量较高、较低的资源均主要来自华南各省。三种主要品质性状的累加含量以华南(74.8%)>华中(74.0%)>华北(73.7%)>西北(72.0%)>东北(70.0%)，综合品质含量超过80.0%的资源基本来自华南华中各省。

注：多酚相对含量较低，为了图示效果，以放大40倍量作图。图2 国内不同生态区饭豆资源粗蛋白、总淀粉、总多酚含量的变化趋势

从国内外饭豆资源的比较来看(表2)，我国饭豆资源的平均粗蛋白含量最低(20.6%)，其中含量低于17.5%的10份资源均来自国内北部及中部各省；来自欧洲的3份饭豆的平均粗蛋白含量最高(21.9%)；其次，是东南亚(21.4%)和东亚(21.4%)，北美洲的最低(21.0%)。平均总淀粉含量以北美洲最高(54.2%)，其次是欧洲(53.9%)、东南亚(52.7%)，我国(52.2%)及东亚其他国家(52.1%)的饭豆平均总淀粉含量均较低。平均总多酚以北美洲最低(1.19%)，我国为1.23%，仅次于东亚各国的平均值(1.27%)。由各营养成分的累加含量可知，欧美的饭豆资源综合品质最优(77.1%)，我国饭豆资源的综合营养组分累加值最低(74.0%)；然而，综合品质超过80%的资源则主要来自我国华南各省及东南亚各国。

表2 不同来源饭豆资源粗蛋白、总淀粉、总多酚含量的变异

2.3 品质优异饭豆种质资源的筛选

根据上述饭豆种质资源的粗蛋白、总淀粉、总多酚含量测定，筛选出富含粗蛋白资源(>24.0%)共16份，富含总淀粉资源(>56.0%)共12份，富含总多酚资源(>1.45%)共9份(表3)。

表3 富含粗蛋白、总淀粉、总多酚的优异种质及来源

3 讨论

饭豆与绿豆(V.radiata)、小豆(V.angularis)、豇豆(V.unguiculata)等同属豇豆属作物，均具有耐旱耐瘠薄，固氮养地等作用。然而，因饭豆光温敏感性更强，且易炸荚、易蔓生等，种植规模远远不及其他豆种等，遗传育种等各领域研究也相对落后，被称为“知之甚少却有无限潜力的作物”[20]。与粮用或绿肥用等用途相比，饭豆的医疗保健作用更为凸显，尤其是在行血补血、健脾去湿、利水肿等方面。这些作用与饭豆籽粒富含的功能物质是分不开的，如多肽、必需氨基酸、抗性淀粉、不饱和脂肪酸等，及具有一定保健功能的抗营养因子如儿茶素等[9,21]。本研究对饭豆核心种质资源的主要品质性状分析显示，粗蛋白含量存在较大差异(16.3%～25.6%)，虽然平均值远低于Rodriguez和Mendoza[22]的分析，总体变异范围与以往的报道基本一致[23]。总淀粉含量的变化在45.0%～58.4%之间，平均52.4%，这一结果也与Katoch[21]的测定结果一致，但普遍低于Rodriguez和Mendoza[22]的结果。总多酚含量(0.6%～1.8%)比之前Yao等[6]测定的13份饭豆(0.1%～0.8%)要高。当然，不同研究结果的差异，除了测定方法及操作误差外，还有供试材料的不同和分析数量的差异。因为，本研究发现不同来源的饭豆资源群体在营养物质组成上存在一定差异。比如，我国饭豆资源总淀粉含量由北往南呈现明显的升高趋势，这可能与淀粉合成机制有一定相关性，因为研究发现水稻灌浆期提高温度有利于籽粒总淀粉积累[24]；总多酚含量的分布趋势与总淀粉类似，但低纬度地区的总多酚含量并不均一。饭豆资源粗蛋白含量的分布没有明显的地理趋势，可能因为温度对蛋白质合成的影响较小[25]。虽然来源于欧美的饭豆资源平均粗蛋白和总淀粉的含量均比较高，但含量较高的资源大多来自东南亚和我国华南各省，其原因可能是这些地区处于饭豆多样性中心，资源类型相对丰富。另外，供试材料数量较多对于分析结果也有一定的影响。

本研究仅仅对饭豆资源进行了粗蛋白、总淀粉及总多酚含量的初步鉴定，后续将针对筛选出的37份优异种质开展更深入的研究，比如饭豆蛋白中氨基酸组成、抗性淀粉及多酚类化合物的组分等[6,22,23]，为发掘具有特定功效的优异基因及用于专用品种选育和健康食品研发等奠定基础。

4 结论

本研究分析了304份饭豆的粗蛋白、总淀粉、总多酚等营养物质含量，发现不同来源饭豆资源的营养物质含量存在差异，其中总淀粉含量与纬度有一定相关，而粗蛋白和总多酚含量没有明显的地理分布趋势，但总多酚含量与籽粒大小有一定的负相关。今后可进一步筛选出一批可供育种利用的优异种质，开展高功效成分饭豆育种及产品研发工作。