30份红皮花生资源的品质性状分析

成良强郭建斌吕建伟胡廷会饶庆琳王金花袁婷婷王 军*

(1.贵州省农业科学院油料研究所,贵州 贵阳 550006;2.中国农业科学院油料作物研究所/农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室,湖北 武汉 430062)

花生是我国重要的油料作物,种植面积仅次于油菜居第二位,单产和总产均居首位[1]。国内花生总产约39%用于食用[2-3]。随着人民生活水平的提高,鲜食花生因其绿色、未破坏营养物质而广受喜爱[4-5]。研究显示红皮花生与黑皮花生茎叶水提物对小鼠均具有镇静催眠作用,其中红皮花生茎叶水提物的镇静催眠作用略高于黑皮花生[6]。有报道通过红花生种皮提取物可以绿色合成纳米铁而除去重金属铬[7-8]。且鲜食红皮花生因口感好、富含花青素,具有抗癌、抗衰老和补血等多种保健功能,在贵州兴义鲜食花生产区和铜仁地区更受市场欢迎[9]。国内已有不少单位选育出红皮花生品种,如中花12、红花1号、泉红花1号、湛红2号、云花生3号等,并已在生产上得到利用[10-13],但在贵州地区产量表现一般。贵州已选育出适应本地的黔花生一号、黔花生二号、黔花生三号、黔花生四号、黔花生五号和黔花生六号均为粉皮花生,而以兴义红皮花生为主的鲜食红皮花生产销顺畅,市场前景广阔,但因地方品种退化,高产红皮花生新品种缺乏,已经严重制约鲜食红皮花生产业发展和种植面积的扩大。

因此展开红皮花生资源的评价,重点评价其品质性状,对进一步选配优良亲本,培育高产鲜食红皮花生新品种具有重要意义。许多研究者利用近红外等方法测定花生品质性状,利用遗传分析、主成分、相关性分析和聚类分析等方法开展了花生资源的评价,挖掘了一些优异种质[14-20],但专门针对红皮花生资源的研究较少,蔗糖是鲜食花生资源很重要的评价指标,当其含量≥6%时,口感好[21]。因此,本研究通过鉴定30份鲜食红皮花生资源品质,对结果进行聚类分析和主成分分析,获得鲜食红皮花生资源主要的选育指标,为深化贵州地区鲜食红皮花生新品种选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

30份红皮花生资源由贵州省油料研究所搜集引进(表1)。其中23份来自贵州省油料研究所,占76.7%;7份来自中国农业科学院油料作物研究所、山东省花生研究所、河北省农林科学院粮油作物研究所、国际半干旱热带地区作物研究所、广东省农业科学院作物研究所和江苏省如东县,占23.2%;均为红皮花生资源。

表1 30份红皮花生资源Table 1 30 red-skinned peanut resources

1.2 资源种植土壤选择及整地

该试验地块土壤类型为黄壤土,旱耕地,前茬青菜。土壤为微酸性,冬前深翻土,播种时再和农家肥18 000 kg/hm2及复合肥750 kg/hm2翻犁一并耙平,同时开好排水沟。

1.3 资源种植

2016年和2017年连续2年种植于贵州省农业科学院内油料研究所试验地,随机区组设计,每份材料种3行,行长2 m,种植密度为0.4 m×0.2 m,3次重复,常规田间管理。收获时按《花生种质资源描述规范和数据标准》[22]进行考察。

1.4 品质性状分析

花生种子晒干后,采用福斯新一代NIRSTMDS2500多功能近红外分析仪测定品质性状,该仪器配有数据采集及数据分析软件,提供的数据基线涉及花生四类品质指标,分别为粗脂肪、蛋白质、脂肪酸(油酸、亚油酸、花生酸、花生烯酸、山嵛酸)和糖类(蔗糖、总糖及果糖)10个性状。

1.5 结果数据统计

采用Excel统计各品质性状的最大值、最小值、平均值、标准差和变异系数。采用IBM SPSS 25.0对结果进行主成分析和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 30份红皮花生资源的品质性状及相关性分析

从30份红皮花生资源品质分析结果(表2)可以看出,粗脂肪含量最高的是花育23变异为58.60%,最低的是如东碗儿青为49.11%,平均值54.19%;蛋白质含量最高的是810为28.43%,最低的是贵阳多粒红皮为20.78%;油酸含量最高的是ICG86699为57.11%,最低的是思南大坝场花生为39.97%;亚油酸含量最高的是思南大坝场花生为37.02%,含量最低的是ICG86699为23.28%;蔗糖含量最高的是冀花甜1号为8.35%,最低的是花育23变异为2.62%;果糖含量最高的是冀花甜1号为3.08%,最低的是花育23变异为1.39%。

表2 30份红皮花生资源的品质性状Table 2 Quality characteristics of 30 red peanut resources

其中变异系数最大的是蔗糖为25.74%,其次是果糖为19.18%,再次是花生烯酸为18.17%,山嵛酸、亚油酸变异系数分别为11.18%和10.70%;油酸、蛋白质、粗脂肪和花生酸的变异系数分别为9.07%、7.44%、3.42%和4.40%;变异系数最小的是总糖为2.05%。

从表3可看出,粗脂肪与花生酸呈显著负相关,与蔗糖呈极显著负相关,与果糖呈极显著负相关;蛋白质与油酸呈极显著负相关,与亚油酸呈极显著正相关,与花生烯酸呈显著负相关,与果糖呈极显著负相关;油酸与亚油酸呈极显著负相关,与花生烯酸呈显著正相关,与果糖呈极显著正相关;亚油酸与花生烯酸呈极显著负相关,与蔗糖呈显著负相关,与果糖呈极显著负相关;花生酸与花生烯酸呈极显著负相关;花生烯酸与山嵛酸呈极显著正相关;山嵛酸与果糖呈极显著正相关;蔗糖与总糖呈显著正相关,与果糖呈极显著正相关。

表3 30份红皮花生资源的品质性状相关性Table 3 Correlation of quality characters of 30 red peanut resources

2.2 30份资源品质性状的主成分分析

2.2.1 品质性状的主成分分析

对10个品质性状进行主成分分析,得其特征值、贡献率及累计贡献率。由表4可知,共提取了3个主成分,累计贡献率达到77.902%。第一个因子的贡献率为41.561%,第二个因子的贡献率为20.874%,第三个因子的贡献率为15.467%。

表4 品质性状的特征值及贡献率Table 4 Eigenvalue and contribution rate of quality traits

表5可知,提取的第一成分中花生烯酸和果糖载荷最高,分别为0.852和0.838,而花生烯酸和果 糖与亚油酸和蛋白质载荷相反,说明他们之间是负 相关关系;提取的第二主要成分中蔗糖和花生酸载 荷最高,这是鲜食甜花生的重要指标,分别为0.606和0.552,而蔗糖和花生酸与粗脂肪和油酸载荷相 反,说明他们之间是负相关关系;第三主成分中山 嵛酸载荷最高,为0.855,而山嵛酸与总糖、油酸和 花生酸载荷相反,说明他们之间是负相关关系。

表5 主要品质性状的主成分矩阵Table 5 Component matrix of main quality traits

2.2.2 30份花生资源的聚类分析

对30份红皮花生资源的10个品质性状进行标准化处理,采用离差平方和法进行聚类分析,结果见图1,当平均欧式距离约为5.5时,可以把30份资源分成5大类,第Ⅰ大类包含16个品种,占53.3%,除珍珠红1号(广东)外,其他全部为贵州地方红皮花生资源;第Ⅱ大类包含10个品种,占33.3%;贵州地方红皮花生资源7份,贵州省外资源3份,分别为S62016(重庆)、合花4号(安徽)和桂花红95(广西);第Ⅲ大类包含2个品种,桂花红35(广西)和贵阳多粒红皮(贵州);第Ⅳ类包含1个品种,为贵州省外资源冀花甜1号(河北)。第Ⅴ大类包含1个品种,为如东碗儿青(江苏)。

图1 30份红皮花生资源的聚类图Fig.1 Cluster diagram of 30 red-skinned peanut resources

从表6可看出,第Ⅰ类群在蛋白质含量方面明显高于第Ⅱ类群、第Ⅲ类群和第Ⅴ类群,与第Ⅳ类群相当,说明大部分贵州本地红皮花生资源的蛋白质含量较高。第Ⅰ类群和第Ⅱ类群相比较第Ⅲ类群、第Ⅳ类群和第Ⅴ类群,油酸含量较低,说 明贵州本地红皮花生资源油酸含量较低。第Ⅰ类 群和第Ⅱ类相比较第Ⅲ类群和第Ⅳ类群,蔗糖含 量较低,说明贵州本地红皮花生资源蔗糖含量较 低。第Ⅴ类群粗脂肪含量较高,说明红皮花生资 源的品质具有多样性。贵州花生主要用途为食 用,而蔗糖含量的提升有助于鲜食花生口感提升,从贵州之外引进的资源可以用于高蛋白高产红皮 花生新品种的选育。

表6 5类群花生资源的品质性状平均值/%Table 6 Average values of quality traits of peanut resources in 5 groups

3 讨 论

3.1 红皮花生资源品质性状

从品质性状来看,红皮花生资源的变异系数在2.05%~25.74%,平均值为11.14%;其中蔗糖含量的变异系数最高,为25.74%,果糖、花生烯酸、山嵛酸、亚油酸的变异系数分别为19.18%、18.17%、11.18%和10.70%,均超过10%;而油酸、蛋白质、粗脂肪和花生酸变异系数分别为9.07%、7.44%、3.42%和4.40%,均在10%以下;最低的总糖变异系数为2.05%。说明红皮花生资源的蔗糖含量变异丰富,且冀花甜1号的蔗糖含量达到8.35%,为最高,适合用于鲜食红皮花生的育种材料。相关性来看,粗脂肪与蔗糖呈极显著负相关;蛋白质与油酸呈极显著负相关;油酸与亚油酸呈极显著负相关。这些结果与前人研究基本一致[16-18]。说明红皮鲜食花生选育要注重脂肪与蔗糖含量的平衡。

3.2 红皮花生资源的主成分分析和聚类分析

品质性状主成分分析,第一主要成分中花生烯酸和果糖、第二主要成分中蔗糖和花生酸,这些品质性状是鲜食甜花生的重要指标,这些结果与杨云萍等研究结果一致[18-20,25-26]。花生产量性状复杂,需多方考量,而品质性状中要注重糖类相关因素的影响。

聚类分析显示,30份红皮资源在平均欧式距离为5.5时,分成5类,贵州地区的红皮花生资源集中于第Ⅰ类群和第Ⅱ类群,而同一地区的资源并没有完全聚集在一个大类,说明资源的特征与地理来源不完全相关,这些结果与李长生等[18,20,25]的研究一致,而其中第Ⅳ大类和第Ⅴ大类各只包含1个品种,可能与不同地区材料或者选择材料较少有关。第Ⅲ类花生资源蔗糖含量较高,可以用于红皮鲜食花生育种亲本材料。第Ⅰ类群在蛋白质含量方面明显高于第Ⅱ类群、第Ⅲ类群和第Ⅴ类群,说明贵州本地红皮花生资源蛋白质含量较高;而第Ⅰ类群和第Ⅱ类相比较第Ⅲ类群和第Ⅳ类群,蔗糖含量较低,说明贵州本地高蔗糖含量的红皮花生资源缺乏。

3.3 高蔗糖红皮花生资源的利用

当鲜食花生感官品质的重要指标蔗糖含量≥6%时,口感明显提升[2,21]。贵州目前选育的“黔花生系列”品种多为高蛋白粉皮花生,且蔗糖含量不高,黔花生一号(5.08%),黔花生二号(4.35%)、黔花生三号(4.62%)、黔花生四号(4.31%)、黔花生五号(5.16%)、黔花生六号(5.24%)。蔗糖含量均<6%,缺乏优异高蔗糖鲜食红皮花生。本研究筛选的材料有冀花甜1号、桂花红35、S62016、贵阳多粒红皮、H15009、H15011和H15026蔗糖含量≥6%,其中冀花甜1号达到8.35%。这些高蔗糖红皮花生资源可用于改良当地主栽花生品种和地方品种,从而为高蛋白高蔗糖含量鲜食红皮花生新品种培育提供资源。