亚麻种质生氰糖苷含量测定与评价

摘要：为进一步评价亚麻种质亚麻苦苷和百脉根苷含量的变异特征，本研究以20份亚麻种质为材料，利用高效液相色谱结合蒸发光检测仪测定亚麻苦苷和百脉根苷含量。结果表明，亚麻苦苷含量的均值为0.56±0.25 mg·kg-1，变异系数和遗传多样性指数分别为42.19%和31.26%；百脉根苷含量均值为0.25±0.24 mg·kg-1，变异系数和遗传多样性指数分别为60.67%和41.96%；亚麻籽亚麻苦苷、百脉根苷和二者总含量相互之间均极显著正相关。亚麻苦苷和百脉根苷含量与亚麻产量和品质相关性状的相关性分析表明，亚麻苦苷与棕榈酸之间显著负相关（-0.133），与其他脂肪酸相关性状之间不显著；亚麻籽亚麻苦苷、百脉根苷和二者总含量均与株高极显著正相关，其中与二者总含量的相关系数最大（0.216）；聚类分析结果表明，遗传相似系数0.70时分为20个亚麻种质3个类群，第一类群种质的亚麻苦苷和百脉根苷平均含量较低，分别为0.46和0.11 mg·kg-1，这一类群中的内亚六号、H 140、内亚七号、内蒙红、CDC ARRAS、NOR MAN和晋亚8号这7个品种可以加以推广利用。

关键词：亚麻；生氰糖苷； 变异系数

收稿日期：20230917

基金项目：内蒙古自治区直属高校基本科研业务费项目（BR231513）；国家自然科学基金项目（32160448）；内蒙古自然科学基金项目（2023MS03008）；内蒙古自治区高校生物种质资源保护与利用工程研究中心（21400222526）。

第一作者：苑志强（1993-），男，硕士，助理研究员，从事特色油料作物育种研究。Email：79304056@qq.com。

通信作者：伊六喜（1985-），男，博士，副教授，从事特色油料作物育种研究。Email：yiliuxivip@163.com。亚麻（Linum usitatissimum L.）又称胡麻，是亚麻科亚麻属一年生草本植物［1］。我国是亚麻主产国之一，在甘肃、宁夏、内蒙古、山西和新疆等地广泛种植［2］。亚麻籽富含不饱和脂肪酸（亚麻酸、亚油酸、油酸）、蛋白质、维生素及木酚素等，具有增强机体免疫力、延缓衰老、提高记忆力、降血脂血糖和抗肿瘤等保健功能，但亚麻籽含有亚麻苦苷、百脉根苷等生氰糖苷有毒物质［3］，影响了亚麻籽的综合应用。

生氰糖苷（Cyanogentic glycosides）亦称氰苷、氰醇苷，是由氰醇衍生物的羟基和D葡萄糖缩合形成的糖苷。广泛存在于豆科和蔷薇科等10 000余种植物中［4］。生氰糖苷主要有单糖苷和二糖苷两种结构类型，前者包括亚麻苦苷和百脉根苷，后者包括β龙胆二糖丙酮氰醇和β龙胆二糖甲乙酮氰醇。生氰糖苷本身不呈现毒性， 但含有生氰糖苷的植物被动物采食、咀嚼后，植物组织的结构遭到破坏， 在适宜的条件下， 生氰糖苷与其共存的水解酶作用产生HCN会引起动物中毒。生氰糖苷的毒性较强，对人的致死量每公斤体重为18 mg。生氰糖苷的毒性主要是氰氢酸和醛类化合物的毒性。氰氢酸被吸收后，随血液循环进入组织细胞，并透过细胞膜进入线粒体，氰化物通过与线粒体中细胞色素氧化酶的铁离子结合，导致细胞的呼吸链中断。

亚麻籽中主要以单糖苷（亚麻苦苷和百脉根苷）为主，它在β葡萄糖苷酶的作用下可生成剧毒的氢氰酸。因此，选育低生氰糖苷含量的亚麻品种或亚麻籽中生氰糖苷的高效去除已成为亚麻籽开发利用时必须突破的关键技术问题。国内外学者对降低亚麻籽中生氰糖苷含量进行了大量研究，建立多种去除亚麻籽中生氰糖苷的脱毒方法，如水煮法、烘烤法、微波法和溶剂提取法［56］。但是对亚麻种质生氰糖苷含量的评价研究报道较少。亚麻籽中生氰糖苷的含量与亚麻品种、种植方式、气候等因素有关［79］，因此，以不同地区来源的亚麻材料为研究对象，采用高效液相色谱结合蒸发光检测仪精准测定亚麻籽生氰糖苷（亚麻苦苷和百脉根苷）含量，评价品种之间差异及与其他品质性状之间的相关性，为亚麻育种提供科学依据。

1材料与方法

1.1材料

供试材料为具有地区代表的20份亚麻种质，材料名称和来源见表1。

1.2方法

1.2.1生氰糖苷含量的测定2022年4月，20份亚麻材料种植于内蒙古呼和浩特市内蒙古农业科学院试验基地，8月份收获后分别称取200 mg种子，粉粹后加入50%的乙腈和50%的水溶液，用超声提取30 min（提取温度为50 ℃，功率为250 W），振荡混匀后离心5 min，提取上清液用0.45 μm的过滤膜过滤后液相检测。本试验中液相分析条件为Atlantis18C色谱柱，流动相，乙腈水（85∶15，V/V）流速1 mL·min-1，柱的温度为30 ℃，进样量为5 μL，采用蒸发光检测器（ELSD），气体的流速为2" L·min-1，漂移管的温度为85 ℃，增益值为2。准确称量100 μg亚麻苦苷和百脉根苷标准品，加入1 mL的50%乙腈和50%水溶液，分别取1，2，3，4和5 mL用50%乙腈和50%水定容至50 mL，分别进样10 μL进行高效液相分析，以浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制标准曲线并进行线性回归，得到亚麻苦苷和百脉根苷标准方程y=1 218 643.73x-1 026 758.21（R2=0.999 8）和y=973 812.60x-859 633.52（R2=0.999 9），得到的样品峰面积和标准曲线方程计算出样品的亚麻苦苷和百脉根苷浓度［10］。

1.2.2数据分析采用SAS 9.2软件进行偏度、峰度、ShapiroWilk 检验和正态性检验。统计分析表型性状的样本平均数（-μ）及 95%置信区间、标准差（s）、变异系数（CV）、极差（R）。采用 SPSS 19.0进行聚类分析。

2结果与分析

2.1亚麻种质生氰糖苷含量的统计分析

利用高效液相色谱仪对20份亚麻种质的亚麻苦苷和百脉根苷含量进行测定，结果见表2，亚麻苦苷含量的最大值为1.93 mg·kg-1，最小值为0.08 mg·kg-1，均值为0.56±0.25 mg·kg-1，变异系数和遗传多样性指数分别为42.19%和31.26%；百脉根苷含量的最大值为1.09 mg·kg-1，最小值为0.04 mg·kg-1，均值为0.25±0.24 mg·kg-1，变异系数和遗传多样性指数分别为60.67%和41.96%；总含量指的是亚麻苦苷和百脉根苷总含量，不同材料之间亚麻苦苷和百脉根苷总含量的差异较大，最大值为2.77 mg·kg-1，最小值为0.38 mg·kg-1，均值为0.75±0.24 mg·kg-1，变异系数和遗传多样性指数分别为36.26%和28.74%。

黑龙江农业科学4期4期苑志强等：亚麻种质生氰糖苷含量测定与评价2.2亚麻籽生氰糖苷含量与品质性状相关性分析

由表3可知，亚麻苦苷、百脉根苷和二者总含量相互之间均呈极显著正相关，其中亚麻苦苷和总含量之间的相关系数最大，为0.872，说明亚麻苦苷含量是影响亚麻籽生氰糖苷含量的主要因子。亚麻苦苷与棕榈酸之间显著负相关（0.133），与其他脂肪酸相关性不显著，与油酸和亚油酸呈负相关，与硬脂酸和亚麻酸呈正相关，且相关系数均较小。 说明选育低亚麻苦苷含量的亚麻品种对亚麻脂肪酸含量的影响不大。

2.3亚麻籽生氰糖苷含量与产量性状相关性分析

由表4可知，亚麻苦苷、百脉根苷和二者总含量均与株高极显著正相关，其中生氰糖苷总含量与株高的相关系数最大，为0.216，表明株高与亚麻生氰糖苷含量密切相关。总含量与千粒重呈显著负相关，相关系数为0.062，说明亚麻籽生氰糖苷总含量与千粒重大小有一定关联。亚麻苦苷、百脉根苷和二者总含量与单株果数、果粒数、单株粒重之间均无显著相关，说明亚麻苦苷和百脉根苷含量与产量相关农艺性状相关性较小。

2.4聚类分析

为了进一步评价20份亚麻种质的亲缘关系，用亚麻苦苷、百脉根苷、5种脂肪酸和产量相关性状（株高、单株果数、果粒数、千粒重、单株粒重）的表型数据进行聚类分析，结果如图1所示，遗传相似系数0.70时20份亚麻种质可分为3个类群，第一类群有内亚六号、H 140、内亚七号、内蒙红、CDC ARRAS、NOR MAN和晋亚8号，这7个品种的亚麻苦苷（0.46 mg·kg-1）和百脉根苷（0.11 mg·kg-1）平均含量偏低；第二类群有天水渭南、礼县、庆阳老、天亚1号、陇亚11号、定亚18号和宁亚15号和宁亚2号，这8个品种的亚麻苦苷（0.52 mg·kg-1）和百脉根苷（0.13 mg·kg-1g）平均含量中等；第三类有CF1089、CF1095、黑亚30、伊亚3号和伊亚4号，这5个品种为纤维亚麻，亚麻苦苷（0.72 mg·kg-1）和百脉根苷（0.21 mg·kg-1）平均含量偏高。

图120份亚麻种质的聚类图

3讨论

内源性毒素引起的食物中毒是一个全球性的食品安全问题。生氰糖苷是食品中常见的天然毒素。亚麻易种植、抗旱，作为重要特色油料作物，全球有20多个国家种植，在粮食安全方面是一种很有前途的作物，但其含有的生氰糖苷是其推广过程中应当注意的问题［11］。近年来，诸多学者在农产品中内生毒素——生氰糖苷的检测技术、风险评估以及风险管控等方面开展了相关研究，并取得了多项重要的研究成果［1215］。精准测定亚麻籽中的生氰糖苷含量，可评估亚麻籽系列产品的使用安全，保证亚麻籽资源的利用对人与动物的安全性，还可以为无毒或者低毒性亚麻籽的育种提供依据。亚麻籽中生氰糖苷的含量与亚麻籽成熟度及品种有关。完全成熟的籽极少含亚麻苦苷，油用亚麻籽亚麻苦苷含量较少， 纤维用亚麻籽由于其收获较早（一般在籽成熟前收获），其籽中亚麻苦苷含量较高［1619］。本研究中纤维亚麻黑亚30的亚麻苦苷含量最高（0.72 mg·kg-1），荷兰的CF1089材料百脉根苷含量最高（0.21 mg·kg-1），油用亚麻内亚6号亚麻苦苷含量最低（0.46 mg·kg-1），晋亚8号百脉根苷含量最低（0.11 mg·kg-1）。Oomah等［20］对 10 个不同品种进行分析，发现各品种中的亚麻苦苷、β龙胆二糖丙酮氰醇和β龙胆二糖甲乙酮氰醇含量分别为 13.8～31.9 mg·（100 g）-1、 218～538 mg·（100 g）-1 和 73～454 mg·（100 g）-1。邹良平等［21］采用高效液相色谱结合蒸发光检测仪测定的亚麻籽亚麻苦苷和百脉根苷含量分别为0.37和0.15 mg·kg-1。本研究以20份亚麻种质为材料，测定获得了亚麻苦苷和百脉根苷平均含量分别为0.56±0.25 mg·kg-1和0.25±0.24 mg·kg-1，与前人研究结果基本一致。

亚麻籽生氰糖苷含量与产量和品质性状密切相关，亚麻籽含油量越多，生氰糖苷含量越少；含油量越少， 生氰糖苷含量越高［2224］。本研究中发现亚麻苦苷与棕榈酸之间显著负相关（-0.133），与其他脂肪酸相关不显著；亚麻籽亚麻苦苷、百脉根苷和总含量均与株高呈极显著正相关，其中生氰糖苷总含量与株高的相关系数最大（0.216），说明株高与亚麻生氰糖苷含量密切相关。为了更好地鉴定亚麻种质生氰糖苷的含量及其他性状之间的相关性，后续还需要进行多年多点鉴定，获得更精准的表型数据，进而更好地揭示亚麻生氰糖苷的遗传特征。

4结论

本研究对20份亚麻种质的亚麻苦苷和百脉根苷含量进行测定分析，结果表明，亚麻苦苷含量的均值为0.56±0.25 mg·kg-1，变异系数和遗传多样性指数分别为42.19%和31.26%；百脉根苷含量均值为0.25±0.24 mg·kg-1，变异系数和遗传多样性指数分别为60.67%和41.96%；亚麻苦苷、百脉根苷和二者总含量相互之间均极显著正相关。亚麻苦苷和百脉根苷含量与亚麻产量和品质相关性状的相关性分析表明，亚麻苦苷与棕榈酸之间显著负相关（-0.133），与其他脂肪酸相关性不显著；亚麻苦苷、百脉根苷和二者总含量均与株高极显著正相关，其中生氰糖苷总含量与株高的相关系数最大（0.216）；聚类分析结果表明，遗传相似系数0.70时，20个亚麻种质分为3个类群。

参考文献：

［1］王利民.我国胡麻生产现状及发展建议［J］.甘肃农业科技，2014（4）：6061.

［2］党占海.胡麻产业现状及其发展对策［J］.农产品加工，2008（7）：2021.

［3］魏长庆，刘文玉，许程剑.胡麻籽活性成分研究应用进展［J］.粮食与油脂，2012，25（4）：68.

［4］孙兰萍，许晖.亚麻籽生氰糖苷的研究进展［J］.中国油脂，2007，32（10）：2427.

［5］许光映，李群，高忠东，等.辐照处理对亚麻产量及生氰糖苷含量的影响［J］.山西农业科学，2020，48（11）：17411745.

［6］李次力，缪铭.双螺杆挤压亚麻籽粕脱除生氰糖苷的研究［J］.食品与发酵工业，2006，32（11）：6367.

［7］梅莺，黄庆德，邓乾春，等.亚麻饼粕微生物脱毒工艺［J］.食品与发酵工业，2013，39（3）：111114.

［8］柳春梅，吕鹤书.生氰糖苷类物质的结构和代谢途径研究进展［J］.天然产物研究与开发，2014，26（2）：294299.

［9］吴显荣，刘建卫.植物体内的生氰糖苷［J］.北京农业大学学报，1984（4）：345352.

［10］孙红.水相法提取亚麻籽油与蛋白质的研究［D］.无锡：江南大学，2015.

［11］郭宝珠，蔡辉益，王茂森，等.生氰糖苷脱毒菌株筛选及其发酵亚麻籽饼研究［J］.饲料工业，2020，41（22）：2428.

［12］曹伟伟，黄庆德，田光晶，等.微波预处理亚麻籽对其压榨饼生氰糖苷含量及压榨油品质的影响［J］.食品工业科技，2016，37（9）：134138.

［13］齐文良.胡麻饼粕微生物脱毒工业化生产技术研究［D］.太谷：山西农业大学，2019.

［14］汤华成，赵蕾.三种脱毒方法降低亚麻籽中氰化氢含量的效果比较［J］.中国农学通报，2007，23（7）：139142.

［15］王月圆，刘向敏，周明兵，等.小佛肚竹生氰糖苷合成关键酶CYP79家族同源基因的克隆和鉴定［J］.浙江农林大学学报，2012，29（4）：510515.

［16］齐燕妮，李闻娟，赵丽蓉，等.亚麻生氰糖苷合成关键酶CYP79基因家族的鉴定及表达分析［J］.作物学报，2023，49（3）：687702.

［17］WU M，LI D，WANG L J，et al.Extrusion detoxification technique on flaxseed by uniform design optimization［J］.Separation and Purification Technology，2008，61（1）：5159.

［18］READE M C，DAVIES S R，MORLEY P T，et al.Review article：management of cyanide poisoning［J］.Emergency Medicine Australasia，2012，24（3）： 225238.

［19］WU C F.Construction of recombinant Pichia strain GS115ChGlu expressing βglucosidase and cyanide hydratase for cyanogenic glycosides detoxification［J］.African Journal of Biotechnology， 2012， 11（19）：44244433.

［20］OOMAH" B D，MAZZA G，KENASCHUK E O.Cyanogenic compounds in flaxseed［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry， 1992， 40（8）：13461348.

［21］邹良平，起登凤，李玖慧，等.高效液相色谱蒸发光检测法测定木薯生氰糖苷的含量［J］.中国农学通报，2014，30（24）：4751.

［22］REINTANZ B，LEHNEN M，REICHELT M，et al.Bus， a bushy Arabidopsis CYP79F1 knockout mutant with abolished synthesis of shortchain aliphatic glucosinolates［J］.The Plant Cell，2001，13（2）：351.

［23］李高阳，丁霄霖.亚麻籽油中脂肪酸成分的GCMS分析［J］.食品与机械，2005，21（5）：3032.

［24］陈海华.亚麻籽的营养成分及开发利用［J］.中国油脂，2004，29（6）：7275.