薏苡糯性种质资源鉴定分类与评价

敖茂宏，宋智琴

(1.贵州省农业科学院亚热带作物研究所，贵州 兴义 562400；2.贵州省农业科学院农作物品种资源研究所，贵阳 550009)

薏苡为禾本科薏苡属一年生或多年生草本植物，具有重要的药用价值和丰富的营养价值，为药食两用最为广泛的作物之一。贵州是全国薏苡种植面积最大的产区，全省常年种植面积保持在5.33万hm2左右，现在已经成为贵州极具特色的杂粮产业[1-2]。薏苡在上千年的种植历程中，原始种性退化严重，生产中品种混杂，市场上没有供食用加工的糯性专用品种，制约产业后期食品多样化加工的发展。研究表明，谷物中具有的糯性品质与其籽粒中淀粉类型组成有关，支链淀粉含量较高，蒸煮食用品质表现为糯性，在后期食品加工中具有重要的利用价值[3-6]。籽粒中的胚乳有糯性与非糯(粳性)之分，其中不同淀粉类型的占比直接影响其蒸煮、加工品质，种子胚乳粳性和糯性是由胚乳中直链淀粉和支链淀粉含量及比例决定的[7-9]。目前，在薏苡种质资源的表型研究[10-12]、遗传多样性[13-14]、药理研究[15-16]等方面已有相关研究报道，其中对涉及薏苡糯性基因、营养成分研究方面，李祥栋等[17-18]对薏苡属种质资源Waxy基因分型及优异资源筛选研究，并对18份薏苡自交系的主要氨基酸、脂肪酸组分评价及品质分析进行了剖析；谈嫚嫚等[19]分析了3个薏苡品种的主要营养组成含量及其在籽粒不同部位(糙米、薏仁、糠和壳)的成分特征；董楠等[20]从薏苡米粉的营养成分、蒸煮特性和感官评价等3个方面进行分析评价，对糯性资源的分类、鉴定、评价等研究目前尚未公开报道。鉴于此，本试验在前期对国内外薏苡资源广泛收集的基础上，选取部分育种优势材料，以淀粉类型为研究对象，对薏苡资源中的总淀粉、直链淀粉、支链淀粉进行含量检测，根据淀粉类型进行糯性资源分类，采用农艺性状观察与染色验证综合鉴定评价，筛选的糯性种质能为薏苡糯性品种选育提供育种材料。

1 材料与方法

1.1 材 料

薏苡种质资源来源于国内外，多年隔离种植在资源圃。鉴定材料选取田间性状表现较为优异的56份种质资源，于2020年种植于贵州省黔西南州兴仁市下山镇典母村。每份材料种植20窝，每窝留5株健壮种苗，株行距80 cm×80 cm，采用常规种植管理，开花季节每份材料套袋隔离，成熟后分别收获，每份供试材料自然晒干备用。供试材料编号及来源详见表1。

1.2 方 法

总淀粉的测定方法，参照《GB 5009.9—2016 食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》[21]。直链淀粉测定方法，参照朱彩梅和张京[22]的方法。支链淀粉含量即为籽粒中总淀粉含量减去直链淀粉含量。供试样品中的总淀粉含量、直链淀粉含量需重复测定3次，取平均值。碘试剂快速染色法，称取22 g碘化钾和11 g结晶碘，用少量纯净水溶解碘化钾后加入碘，再定容至500 mL原碘液，取原碘液2 mL，加碘化钾20 g，再加蒸馏水定容至500 mL备用，进行碘试剂快速染色试验。

1.3 数据处理与分析

采用SPSS软件对薏苡籽粒中总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量的平均值、标准差、变异系数等进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 薏苡种质资源淀粉组成特性分析

从表1和表2可以看出，不同来源地的薏苡种质资源总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量存在差异。56份材料中，总淀粉的平均含量为66.01%，最高含量为72.11%，最低含量为59.68%，变异系数为4.33%，差异较小；直链淀粉平均含量12.06%，最高含量为28.78%，最低含量为1.26%，变异系数为70.81%，差异显著；支链淀粉平均含量为53.97%，最高含量为69.29%，最低含量为39.60%，变异系数为15.40%，存在差异。

2.2 薏苡糯性种质资源的鉴定分类

根据其他主要粮食(谷物)糯性资源鉴定结果，淀粉中支链淀粉含量占总淀粉含量比重是评价和衡量糯性材料的重要指标和依据[23]。本试验根据支链淀粉在总淀粉中的比重(见表3)，对56份材料进行糯性分类，共分为四类糯性资源：Ⅰ-优质糯性资源(支链淀粉/总淀粉≥95%)、Ⅱ-糯性资源(90%≤支链淀粉/总淀粉<95%)、Ⅲ-中间型资源(80%≤(支链淀粉/总淀粉<90%)、Ⅳ-非糯性资源(支链淀粉/总淀粉<80%)。其分类结果见表4。由表4可见，Ⅳ类材料数量最多(23份)，占比41.07%，Ⅱ类材料数量最少(9份)，占比16.07%；Ⅰ类材料支链淀粉含量最高(62.89%)，Ⅳ类材料含量最低(42.69%)；但Ⅳ类材料支链淀粉含量变幅最大，为18.22%～52.68%，变异系数也最大(22.18%)。

表1 薏苡种质资源来源、总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量Table 1 Germplasm resources and content of total starch, amylose, amylopectin of Coix lacryma-job L.

表2 薏苡种质资源淀粉组成特征Table 2 Starch structure characteristic of Coix lacryma-job L. germplasm resources

2.3 糯性资源与非糯性资源的农艺性状特征

为进一步评价糯性资源分类在主要农艺性状上的差异性，隔年从Ⅰ-优质糯性资源和Ⅳ-非糯性资源中分别随机选取5份资源种植在试验地中，每份资源种植10窝，常规肥水管理，花期套袋隔离，对各农艺性状进行记载(表5)。可以看出，两种类型资源苗期颜色主要以绿色、浅绿色、紫色为主，株高为205～235 cm，生育期为158～178 d，平均单株有效粒数为165～317粒。对平均单株有效粒数进行统计分析，结果表明，材料间差异显著，最大值为317粒，最小值为165粒，百粒重为10.68～13.57 g。在随机种植的10份材料中，其中糯性资源编号PC 02的单株有效粒数和百粒重表现优异。

2.4 糯性资源与非糯性资源的碘试剂快速染色法验证

为继续验证糯性材料分类是否具有合理性，采取碘试剂快速染色法进行糯性与非糯性染色鉴定。从染色结果(表6)来看，Ⅰ类优质糯性资源(5份材料)中，只有样品JP 03有1粒籽粒染色后显示浅蓝色，其他均显示棕红色(糯性)，棕红色数量占总染色数量的98%。Ⅳ类非糯性资源(5份材料)中，只有样品MD 01、SZ 01籽粒中各有1粒染色后显示棕红色，其他均显示蓝色和浅蓝色，棕红色数量仅占总染色数量的4.00%。碘试剂快速染色结果表明，采用以上方法鉴选分类与评价糯性资源可为品种选育提供原始育种材料。

表3 支链淀粉/总淀粉比值Table 3 Ratio of amylopection to total starch

表4 支链淀粉含量占总淀粉比重分类分级Table 4 Classification and grade for propation of amylopectin content to total starch content

表5 糯性资源与非糯性资源主要农艺性状特征Table 5 Main agronomic traits of waxy and non-waxy germplasm resources

表6 糯性材料与非糯性材料的碘试剂快速染色结果Table 6 Results for rapid staining with iodine reagent of waxy and non-waxy germplasm resources

3 小结与讨论

薏苡是重要的药食两用作物，目前大部分的研究主要集中在药理、方剂配伍、化学成分等方面。作为杂粮作物主要集中在高产栽培、优质高产、抗逆品种选育等方面的研究，市场上也没有专用糯性薏苡栽培品种出现。淀粉是薏苡籽粒中主要的营养成分，而支链淀粉占比是决定种质资源是否具有糯性的核心关键因子。对种质资源中的支链淀粉含量进行广泛筛选，根据淀粉含量高低进行育种资源分类，将优质糯性资源与非糯性资源进行田间性状鉴定，考察其主要农艺性状指标，采用碘试剂快速染色法验证材料是否具有糯性，能够较为科学合理地鉴定、分类与评价糯性薏苡资源，为下一步糯性品种的选育提供材料。

薏苡是雌雄同株异花授粉作物，主要依靠风媒传粉，容易沾染其他花粉使其品种自然杂交。从表6可以看出，糯性材料JP 03有籽粒染色显示出非糯性浅蓝色，而非糯性材料MD 01、SZ 01有籽粒染色后显示出棕红色(糯性)，其原因可能为自然杂交或者原始资源因杂交产生的性状分离出现的显色差异[25]。本试验对薏苡种质资源进行糯性资源的鉴定、分类与评价，筛选后的Ⅰ类优质糯性资源(支链淀粉/总淀粉≥95%)可以作为糯性品种选育的核心骨干材料，Ⅱ类糯性资源(90%≤支链淀粉/总淀粉<95%)可以作为薏苡糯性品种选育的一般材料。