190份廣西鮮食玉米自交系葉酸、維生素E、鋅含量分析與評價

摘要：為了篩選高微營養(yǎng)素鮮食玉米種質，為微營養(yǎng)富集型廣西鮮食玉米品種選育提供參考，以190份廣西鮮食玉米自交系為材料，分析籽粒中3種微營養(yǎng)素葉酸、維生素E、鋅含量的變化幅度和分布規(guī)律等，并通過隸屬函數(shù)法對鮮食玉米自交系微營養(yǎng)素品質進行綜合評價。結果表明，葉酸含量變幅為20.94～283.26 μg/100 g，平均含量為119.01 μg/100 g，變異系數(shù)為51.60%；維生素E含量變化幅度為13.23～47.68 μg/g，平均含量為23.67 μg/g，變異系數(shù)為25.57%；鋅含量變化幅度為6.59～46.09 mg/kg，平均含量為23.05 mg/kg，變異系數(shù)為29.12%。含量變幅和變異系數(shù)均為葉酸含量＞鋅含量＞維生素E含量。3種微營養(yǎng)素高值類型種質較少，大部分自交系葉酸含量和鋅含量屬于中值水平，大部分自交系維生素E含量屬于低值水平。未發(fā)現(xiàn)3種微營養(yǎng)素含量均高的自交系，少部分自交系有2種微營養(yǎng)素含量較高。3種微營養(yǎng)素品質綜合排名前10位的自交系依次是GXTN13＞GXT32＞GXT61＞GXT43＞GXN38＞GXN42＞GXT57＞GXT88＞GXT33＞GXT48。廣西鮮食玉米自交系葉酸、維生素E、鋅含量具有較大的變異基礎，其中葉酸含量的變異幅度最大，可作為微營養(yǎng)富集型廣西鮮食玉米品種選育的重點方向。

關鍵詞：鮮食玉米自交系；葉酸；維生素E；鋅；分析與評價

中圖分類號：S513.037 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）16-0134-07

微營養(yǎng)素是人體需要量較少但又不可或缺的一類營養(yǎng)素，包括維生素和礦物元素等，具有促進人體生長發(fā)育和維持機體生存等作用與功效。微營養(yǎng)素的缺乏會引起身體代謝功能紊亂，導致營養(yǎng)不良，誘發(fā)各種疾病，嚴重影響人們的身體健康［1-2］。

鮮食玉米是指具有特殊風味和品質、以幼嫩果穗作為食用部位的一類玉米，包括甜玉米、糯玉米、甜糯玉米等。與普通玉米相比，鮮食玉米具有顆粒飽滿、光澤靚麗、香、糯、甜、軟等特點，籽粒中糖分、淀粉、蛋白質、脂肪、維生素、礦物質等含量豐富，具有較高的營養(yǎng)和經(jīng)濟價值，深受消費者喜愛。目前，我國鮮食玉米年種植面積在134萬hm2以上，是目前全球最大的鮮食玉米生產(chǎn)國和消費國［3-4］。

鮮食玉米中的微營養(yǎng)素葉酸、維生素E、鋅等對人體具有十分重要的作用。葉酸，又稱維生素B9，是一種水溶性維生素，能夠增強植物和動物體內的各項生理代謝，促進動植物生長發(fā)育［5-6］。葉酸對人類作用十分重要，能預防孕婦所產(chǎn)胎兒神經(jīng)管和心臟等畸形的發(fā)生，此外葉酸還能預防巨紅細胞貧血、老年癡呆癥、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、消化系統(tǒng)疾病以及多種癌癥的發(fā)生［7-10］。維生素E是一類重要的抗氧化劑，能清除體內活性氧自由基、降低氧化應激損傷、增強免疫力和抗衰老，在預防心腦血管疾病、糖尿病和皮膚病等方面具有重要作用［11-13］。鋅是重要的微量礦物元素，作為人體多種酶的組成部分，參與許多重要物質的代謝，被喻為人體的“生命之花”“智慧元素”。鋅可預防視力下降、心肌損傷、胎兒發(fā)育畸形，增強兒童身體發(fā)育，提高記憶力［14］。上述3種維生素和礦物質均為人體必需微營養(yǎng)素，但它們均不能在動物和人體中合成，只能通過飲食獲得。因此，提高鮮食玉米籽粒中葉酸、維生素E、鋅等微營養(yǎng)素的含量，對促進人們健康具有十分重要的意義。

目前，對鮮食玉米營養(yǎng)物質的研究主要集中在淀粉［15］、糖分［16］、蛋白質［17］、脂類［18］等宏量營養(yǎng)素方面，在微營養(yǎng)素方面的研究較少。劉豐源對超過200份甜玉米種質資源的籽粒葉酸含量進行測定，結果顯示大部分葉酸含量變幅為2.3～204.1 μg/100 g，其中種植環(huán)境對其葉酸含量影響較大［19］。葉曉莉測定不同粒色甜糯玉米的葉酸含量變幅為68.15～91.08 μg/100 g，平均含量為78.97 μg/100 g［20］。謝利華的研究表明，2015年種植的176份、2016年種植的190份甜玉米種質資源中，鮮果穗籽粒維生素E含量變幅分別為2.43～75.45、7.2～37.75 μg/g，平均值分別為21.76、15.29 μg/g，變異范圍較大［21］。何松等分析了2個超甜玉米品種云甜玉9號、秦隆98乳熟期維生素E含量的變化，發(fā)現(xiàn)2個品種維生素E含量均呈先升后降的趨勢，云田玉9號、秦隆98分別在授粉后28、21 d達到最大值，分別為1.29、0.61 μg/g，2個品種間維生素E含量差別較大，說明維生素E含量在品種間有較大差異［22］。郭瑞研究表明，Y1、Y2、Y3、DTMA這4個玉米群體籽粒中鋅含量的變幅分別為12.6～43.0、14.6～42.3、16.0～44.6、19.7～37.7 mg/kg，其中大部分自交系的籽粒鋅含量變幅為19.0～33.0 mg/kg［23］。高小寬等對玉米自交系籽粒中鋅含量配合力分析的研究表明，7個親本中，富集鋅比較理想的是親本178，鋅含量為22.00 mg/kg；21個雜交組合中，鋅含量最高的是丹340×178，為20.50 mg/kg［24］。

以上成果為鮮食玉米微營養(yǎng)素開展進一步研究提供了參考；但這些研究中，有的所選研究對象樣品類型或數(shù)量較少，有的研究測定的微營養(yǎng)素指標較單一，不夠系統(tǒng)和全面。鑒于此，本研究以190份來源豐富、類型多樣、表現(xiàn)穩(wěn)定的廣西鮮食玉米自交系為試驗材料，測定其籽粒中葉酸、維生素E、鋅等3種主要微營養(yǎng)素的含量，篩選出高微營養(yǎng)素鮮食玉米自交系，并對不同鮮食玉米微營養(yǎng)素含量的變化情況進行分析和評價，為廣西微營養(yǎng)富集型鮮食玉米品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所選鮮食玉米自交系材料來自于廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院（下稱廣西農(nóng)科院）鮮食玉米種質資源庫，共190份；其中包括糯玉米自交系66份，甜玉米自交系95份，甜糯雙隱玉米自交系29份，詳見表1。

1.2 試驗方法

190份鮮食玉米自交系于2022年8月15日種植于廣西農(nóng)科院明陽基地。采用隨機區(qū)組設計，雙行區(qū)種植，行長3.00 m，行距0.70 m，株距0.25 m，每個品種設單個田間生物學重復。吐絲散粉期選擇5～6株長勢均勻、吐絲散粉一致的植株進行小區(qū)內單株混合授粉。根據(jù)氣候和籽粒發(fā)育情況，在授粉后22 d收獲果穗。每區(qū)選擇大小均勻、結實性好的3個果穗，取穗中間部位小心進行脫粒，防止爆漿，將脫粒后的完好籽?；旌?，置于-20 ℃冰箱中保存，用于后續(xù)葉酸、維生素E、鋅含量的測定。

1.3 微營養(yǎng)素含量的測定

1.3.1 葉酸含量的測定 葉酸含量采用高效液相色譜方法進行測定。將2.0 g鮮籽粒樣品打碎混勻后，加入10 mL提取液，低溫勻漿，冰浴超聲提取 30 min，離心取上清，針頭式過濾器過濾后待測。Rigol L3000 高效液相色譜儀，SepaxC18反相色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），流動相的配制為A：0.05 mol/L 磷酸二氫鉀緩沖溶液（含0.2%三乙胺，pH值為6.0）-乙腈（97 ∶3）；B：甲醇；A ∶B=90 ∶10。開啟電腦、檢測器和泵，安裝色譜柱，打開軟件，在方法組中設置進樣量10 μL，流速 0.8 mL/min，柱溫35 ℃，走樣時間為15 min，紫外檢測波長280 nm，設置完成保存方法組。用流動相過柱子，待基線穩(wěn)定后開始加樣。

1.3.2 維生素E含量的測定 采用試劑盒（蘇州科銘生物技術有限公司，貨號 VE-1-G）法測定維生素E含量。稱取2.0 g鮮籽粒樣品，加入10 mL提取液，勻漿后用提取液定容至20 mL，在漩渦混勻儀上振蕩5 min，于25 ℃，5 000 g離心10 min，取上清液，在530 nm波長處測定對照管、測定管的吸光度，根據(jù)試劑盒說明公式計算維生素E含量。

1.3.3 鋅含量的測定 采用ICP-AES/OES/MS測定鋅元素含量：根據(jù)食品安全國家標準GB 5009.268—2016《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》中食品多元素的測定方法，稱取鮮籽粒樣品2.0 g于聚四氟乙烯消解內罐，加硝酸 5 mL 浸泡過夜。蓋好內蓋，旋緊不銹鋼外套，放入恒溫干燥箱，80 ℃保持1～2 h，120 ℃保持1～2 h，再升至160 ℃保持4 h，在箱內自然冷卻至室溫，打開后加熱趕酸至近干，將消化液洗入25 mL容量瓶中，用少量硝酸溶液（1%）洗滌內罐和內蓋3次，洗液合并至容量瓶中并用1%硝酸定容至刻度，混勻備用。同時做試劑空白試驗。試液上機測定鋅元素含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

采用Excel軟件進行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 葉酸、維生素E、鋅含量平均值、變化幅度和變異系數(shù)分析

由表2可知，190份廣西鮮食玉米自交系的葉酸含量范圍為20.94～283.26 μg/100 g，平均含量為119.01 μg/100 g，變異系數(shù)為51.60%；維生素E含量范圍為13.23～47.68 μg/g，平均含量為 23.67 μg/g，變異系數(shù)為25.57%；鋅含量范圍為6.59～46.09 mg/kg之間，平均含量為23.05 mg/kg，變異系數(shù)為29.12%。平均葉酸含量表現(xiàn)為糯玉米自交系＞甜玉米自交系＞甜糯雙隱玉米自交系，葉酸含量變異系數(shù)表現(xiàn)為甜糯雙隱玉米自交系＞甜玉米自交系＞糯玉米自交系；平均維生素E含量表現(xiàn)為甜玉米自交系＞糯玉米自交系＞甜糯雙隱玉米自交系，維生素E含量變異系數(shù)表現(xiàn)為糯玉米自交系＞甜玉米自交系＞甜糯雙隱玉米自交系；平均鋅含量表現(xiàn)為甜玉米自交系＞糯玉米自交系＞甜糯雙隱玉米自交系，鋅含量變異系數(shù)表現(xiàn)為甜糯雙隱玉米自交系＞甜玉米自交系＞糯玉米自交系。

可見，190份廣西鮮食玉米自交系中，3種微營養(yǎng)素含量變幅、變異系數(shù)均表現(xiàn)為葉酸含量＞鋅含量＞維生素E含量；其中葉酸含量的變幅中，最大值是最小值的13.53倍，遠高于維生素E含量的3.60倍和鋅含量的6.99倍，葉酸含量的變異系數(shù)也明顯高于維生素E含量、鋅含量。說明葉酸含量在廣西鮮食玉米自交系中的變化十分豐富，其次為鋅含量，維生素E含量的變化則不夠豐富。

2.2 葉酸、維生素E、鋅含量分布情況分析

對190份廣西鮮食玉米自交系的3種微營養(yǎng)素進行分布頻率劃分，其中葉酸、維生素E、鋅含量分別按40 μg/100 g、5 μg/g、6 mg/kg的變幅劃分為7個區(qū)間，最高的2個區(qū)間定義為高值類型自交系，中間的3個區(qū)間定義為中值類型自交系，最低的2個區(qū)間定義為低值類型自交系。由表3可知，葉酸含量≥200.01 μg/100 g的高值類型自交系有21份，頻率為11.05%；介于80.01～200.00 μg/100 g的中值類型自交系有106份，頻率為55.80%；≤80.00 μg/100 g 的低值類型自交系有63份，頻率為33.15%，分布頻率表現(xiàn)為中值類型＞低值類型＞高值類型，說明廣西鮮食玉米自交系中大部分葉酸含量處于中等水平，高葉酸含量鮮食玉米自交系較少。維生素E含量≥38.01 μg/g的高值類型自交系有3份，頻率為1.58%；介于23.01～38.00 μg/g 的中值類型自交系有82份，頻率為43.16%；≤23.00 μg/g的低值類型自交系有105份，頻率為55.26%，分布頻率表現(xiàn)為低值類型＞中值類型＞高值類型，說明廣西鮮食玉米種質中大部分維生素E含量水平較低，高維生素E含量鮮食玉米自交系非常少見。鋅含量≥34.01 μg/g的高值類型自交系有17份，頻率為8.95%；介于16.01～34.00 μg/g的中值類型自交系有152份，頻率為80.00%；≤16.00 μg/g的低值類型自交系有21份，頻率為11.05%，分布頻率表現(xiàn)為中值類型＞低值類型＞高值類型，說明廣西鮮食玉米種質中絕大部分鋅含量處于中等水平，高鋅含量鮮食玉米自交系也較少。

總體上，高值類型鮮食玉米種質在3種微營養(yǎng)素中占比都是最低的。但相對來說，3種微營養(yǎng)素中，鮮食玉米自交系中高值葉酸含量類型的頻率最高，高值維生素E含量的頻率最低，說明在廣西鮮食玉米自交系中相對容易發(fā)現(xiàn)高葉酸含量自交系，而很難發(fā)現(xiàn)高維生素E含量自交系。

2.3 葉酸、維生素E、鋅含量排名前20位的鮮食玉米自交系分析

對3種微營養(yǎng)素含量排名前20位的鮮食玉米自交系進行排列分析，由表4可知，葉酸含量排名前20位中，甜玉米自交系有11個，占95份甜玉米自交系的11.58%；糯玉米自交系有7個，占66份糯玉米自交系的10.61%；甜糯雙隱玉米自交系有2個，占29份甜糯雙隱玉米自交系的6.90%，說明相對于甜糯雙隱玉米，甜玉米、糯玉米在高葉酸種質中占有較高比例。維生素E含量排名前20位中，甜玉米自交系有11個，占甜玉米自交系的11.58%；糯玉米有9個，占糯玉米自交系的13.64%；沒有甜糯雙隱玉米自交系，說明高維生素E種質一般在糯玉米、甜玉米中出現(xiàn)。鋅含量排名前20位中，甜玉米自交系有9個，占甜玉米自交系的9.47%；糯玉米自交系有9個，占糯玉米自交系的13.64%；甜糯雙隱玉米自交系有2個，占甜糯雙隱玉米數(shù)量的6.90%，說明高鋅自交系出現(xiàn)的概率為糯玉米＞甜玉米＞甜糯雙隱玉米。

本研究未發(fā)現(xiàn)葉酸、維生素E、鋅含量同時排名前20位的廣西鮮食玉米自交系。葉酸、維生素E含量同時排名前20位的自交系有GXT48；葉酸、鋅含量同時排名前20位的自交系有GXTN13、GXT32、GXN46，維生素E、鋅含量同時排名前20位的自交系有GXT61、GXT69?？梢娨粋€鮮食玉米種質中同時有2種及2種以上微營養(yǎng)素含量較高的情況非常少。

2.4 鮮食玉米自交系微營養(yǎng)素品質綜合評價

參考鄒成林等的方法［25］，通過隸屬函數(shù)法對190份廣西鮮食玉米自交系微營養(yǎng)素品質進行綜合評價。由于微營養(yǎng)素含量與鮮食玉米自交系品質呈正相關，因此用公式Xu=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）計算各微營養(yǎng)素含量指標在不同鮮食玉米自交系的具體隸屬函數(shù)值Xu（式中，X是各種質某項指標的測定值，Xmax、Xmin分別是所有種質該指標的最大值、最小值）。根據(jù)該指標的變異系數(shù)占所有

指標變異系數(shù)之和的比例，計算出葉酸含量、維生素E含量、鋅含量所占的權重系數(shù)分別為0.485、0.241、0.274，由公式D=0.485Xu（葉酸）+0.241Xu（維生素E）+0.274Xu（鋅），計算每個鮮食玉米自交系的綜合隸屬函數(shù)D值。D值越大，說明該鮮食玉米微營養(yǎng)素品質性狀綜合表現(xiàn)越好。表5列出了排名前20位的廣西鮮食玉米自交系，依次為GXTN13＞GXT32＞GXT61＞GXT43＞GXN38＞GXN42＞GXT57＞GXT88＞GXT33＞GXT48＞GXN59＞GXT36＞GXT69＞GXN45＞GXT38＞GXN41＞GXT47＞GXN46＞GXN26＞GXT34。

3 討論

本研究結果表明，190份廣西鮮食玉米自交系在3種微營養(yǎng)素含量方面均具有較大的變幅，尤其是在葉酸含量方面。另外，與其他產(chǎn)地相比，廣西鮮食玉米自交系在3種微營養(yǎng)素平均含量方面具有一定的優(yōu)勢。在葉酸含量方面，劉豐源測定的180份甜玉米種質資源中籽粒葉酸含量變幅為2.3～204.1 μg/100 g，平均含量為55.0 μg/100 g［19］。而本研究結果顯示，190份廣西鮮食玉米自交系葉酸含量變幅為20.94～283.26 μg/100 g，平均含量為119.01 μg/100 g。兩者研究結果均顯示葉酸含量變幅均較大，但本研究中鮮食玉米自交系籽粒葉酸平均含量要明顯偏高，在與葉曉莉等的研究［20，26］相比后，也能得出相似結果。在維生素E含量方面，謝利華測定的結果表明，甜玉米材料之間的維生素E含量變幅在7.20～37.75 μg/g之間，平均為 15.29 μg/g［21］。本研究結果顯示，維生素E含量變幅為13.23～47.68 μg/g，與前者所測維生素E含量變幅相似。本研究得出的維生素E平均含量為23.67 μg/g，高于前者研究結果。在鋅含量方面，高小寬等測定的結果顯示，80余份玉米自交系鋅含量的變幅為7.20～43.20 mg/kg［24］。本研究得出的鋅含量變幅為6.59～46.09 mg/kg，與前者結果相近。本研究得出的鋅平均含量為23.05 mg/kg，高于我國7個省份400多份玉米籽粒樣品所測鋅含量的平均值11.9 mg/kg［27］。

葉酸、維生素E、鋅這3種微營養(yǎng)素對人體健康都有十分重要的影響，長期缺乏會導致“營養(yǎng)性饑餓”現(xiàn)象；提高玉米中的微營養(yǎng)素含量能有效改善隱形饑餓［28］。選育高微營養(yǎng)素品種是提高玉米中微營養(yǎng)素含量最根本和有效的方法［29］。玉米品種選育的基礎來源于關鍵種質的創(chuàng)新和改良［30］。本研究中3種微營養(yǎng)素含量變幅均較大，為選育微營養(yǎng)富集型鮮食玉米提供了豐富的種質來源。但葉酸、維生素E、鋅3種微營養(yǎng)素含量高值類型自交系占比均不高，廣西鮮食玉米自交系中缺乏高葉酸、高維生素E、高鋅含量種質，這也為選育微營養(yǎng)富集型鮮食玉米品種帶來了挑戰(zhàn)。另外，本研究也未發(fā)現(xiàn)葉酸、維生素E、鋅含量同時較高的鮮食玉米自交系。因此，建議在選育微營養(yǎng)富集型鮮食玉米品種時，可先從其中某一個微營養(yǎng)素進行突破。3種微營養(yǎng)素中，葉酸含量的變異范圍最大，同時高葉酸自交系有21個，其變幅和高值類型自交系數(shù)量明顯高于維生素E、鋅。因此，在時間或經(jīng)費等有限的情況下，在廣西可優(yōu)先開展高葉酸玉米品種選育研究工作。本研究中，平均葉酸含量表現(xiàn)為糯玉米自交系＞甜玉米自交系＞甜糯雙隱玉米自交系，平均維生素E含量表現(xiàn)為甜玉米自交系＞糯玉米自交系＞甜糯雙隱玉米自交系，平均鋅含量表現(xiàn)為甜玉米自交系＞糯玉米自交系＞甜糯雙隱玉米自交系，可見3種類型鮮食玉米種質中，甜糯雙隱型自交系的3種微營養(yǎng)素平均含量均為最低，而且其高值微營養(yǎng)素類型自交系所占比例也明顯低于甜玉米、糯玉米。因此，在選育微營養(yǎng)素富集型鮮食玉米品種時，應更多重視甜玉米和糯玉米自交系的利用。在具體自交系應用方面，若考慮提高其中一種微營養(yǎng)素含量，可重點利用本研究篩選出的21個高葉酸含量自交系、3個高維生素E含量自交系、17個高鋅含量自交系。若想同時提高鮮食玉米2個或多個微營養(yǎng)素的含量，可考慮微營養(yǎng)素品質綜合評價較高的20個自交系，或者重點關注葉酸、維生素E含量均較高的自交系GXT48，葉酸和鋅含量均較高的自交系GXTN13、GXT32、GXN46，維生素E和鋅含量均較高的自交系GXT61、GXT69。

盡管本研究測定和分析了多個廣西鮮食玉米自交系葉酸、維生素E、鋅的含量，并篩選出部分高微營養(yǎng)自交系，為微營養(yǎng)富集型鮮食玉米品種選育提供了一定參考，但試驗會受到種植地塊、環(huán)境、收獲期、品種等各方面因素的影響，本研究也只有一個試驗點的數(shù)據(jù)，試驗結果具有一定的局限性。后續(xù)還需要進行多點、多環(huán)境因素的研究，并結合農(nóng)藝性狀和生理生化指標，在微營養(yǎng)素富集方面開展進一步研究。

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基金項目：中央引導地方科技發(fā)展資金（編號：桂科ZY21195018）；廣西自然科學基金（編號：2020GXNSFAA297137）；廣西農(nóng)業(yè)科學院科技發(fā)展基金（編號：桂農(nóng)科2021ZX12）；廣西農(nóng)業(yè)科學院基本科研業(yè)務專項（編號：桂農(nóng)科2021YT015）。

作者簡介：鄒成林（1982—），男，湖北鐘祥人，碩士，副研究員，主要從事玉米遺傳育種與栽培技術研究。E-mail：chenglin354822@163.com。

通信作者：楊 萌，碩士，助理研究員，主要從事玉米遺傳育種與栽培技術研究。E-mail：baiyang1349@126.com。