約旦野生二棱大麥群體籽粒高氮素營(yíng)養(yǎng)基因型的篩選

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(1.四川民族學(xué)院環(huán)境與生命科學(xué)系， 四川 康定 626001； 2.成都大學(xué)生物工程學(xué)院， 四川 成都 610106；3.貴州大學(xué)麥作研究中心， 貴陽(yáng) 550025； 4.甘孜州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所， 四川 康定 626000)

約旦野生二棱大麥群體籽粒高氮素營(yíng)養(yǎng)基因型的篩選

程曉彬1，趙鋼2，程劍平3，嚴(yán)俊2，劉廷輝4

(1.四川民族學(xué)院環(huán)境與生命科學(xué)系， 四川 康定 626001； 2.成都大學(xué)生物工程學(xué)院， 四川 成都 610106；3.貴州大學(xué)麥作研究中心， 貴陽(yáng) 550025； 4.甘孜州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所， 四川 康定 626000)

為了給川西高原青稞育種尋求高蛋白質(zhì)和高賴氨酸的種質(zhì)資源，測(cè)定了起源于約旦不同地區(qū)16個(gè)群體的246個(gè)基因型野生二棱大麥和7個(gè)青稞品種籽粒單粒重、蛋白質(zhì)和賴氨酸含量。結(jié)果表明，栽培的青稞品種籽粒單粒重顯著高于16個(gè)野生二棱大麥群體，而蛋白質(zhì)和賴氨酸含量顯著低于16個(gè)來(lái)自于約旦的野生大麥群體。在16個(gè)野生二棱大麥群體中，蛋白質(zhì)含量在18.00%以上的基因型占96%，賴氨酸含量在5.00 mg/kg以上的占10%。11個(gè)野生二棱大麥群體蛋白質(zhì)和賴氨酸含量呈顯著(p<0.05)正相關(guān)。

野生二棱大麥； 青稞； 蛋白質(zhì)； 賴氨酸； 基因型

栽培大麥和野生大麥同屬于禾本科(Gramineae)大麥屬(Hordeum)普通大麥種(H.vulgareL.)，根據(jù)穗軸碎性和棱型等特征，普通大麥種分為野生二棱大麥亞種、野生六棱大麥亞種、二棱大麥亞種、多棱大麥亞種和中間型大麥亞種[1]。野生大麥在長(zhǎng)期的自然選擇和環(huán)境適應(yīng)中，積累了豐富的基因變異，同時(shí)野生大麥人工馴化程度較低，保留了原始的遺傳多樣性特點(diǎn)，是現(xiàn)代栽培品種改良的優(yōu)良種質(zhì)資源[2]。大量資料表明，野生二棱大麥與栽培大麥互交能育[3]，可直接用于雜交育種，也可作為轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種的目的基因供體，在現(xiàn)代大麥育種工作中具有重要價(jià)值[4]。近中東“新月沃地”(包括以色列、約旦、敘利亞、伊拉克等)是大麥起源地之一，該區(qū)域的野生大麥具有相當(dāng)廣泛的環(huán)境與氣候適應(yīng)性，被普遍認(rèn)為是大麥遺傳多樣性中心[5]。

大麥因籽實(shí)與內(nèi)外稃是否附著分為皮大麥和裸大麥，青藏高原一帶稱裸大麥為青稞。大麥具有適應(yīng)性廣、耐寒性強(qiáng)、生育期短、豐產(chǎn)等栽培特性，同時(shí)因營(yíng)養(yǎng)豐富而具有食用、飼用、釀造用、醫(yī)藥等多種用途[1]，大麥中蛋白質(zhì)的含量直接影響其用途。

甘孜藏族自治州位于青藏高原東南緣，受氣候的影響，青稞是當(dāng)?shù)刂饕耘嘧魑铮蚜Ｖ饕魇秤?、飼用和釀造青稞酒，秸稈是牲畜主要越冬飼料，蛋白質(zhì)含量是其品質(zhì)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)之一。賴氨酸是人體必需氨基酸，在促進(jìn)人體發(fā)育、增強(qiáng)免疫能力、提高中樞神經(jīng)組織功能上具有重要作用，賴氨酸含量是衡量蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的指標(biāo)之一。甘孜州青稞育種工作始于20世紀(jì)50年代，種質(zhì)資源主要來(lái)自大麥起源中心之一的青藏高原，親本材料匱乏是目前育種工作面臨的主要問(wèn)題[6]，收集并研究親本材料的遺傳、生理、生態(tài)特征對(duì)大麥育種具有重要意義[7]。針對(duì)甘孜州青稞的主要用途，高蛋白質(zhì)、高賴氨酸含量的種質(zhì)資源對(duì)育種具有重要意義。本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)引自約旦的16個(gè)群體246個(gè)基因型野生二棱大麥氮素營(yíng)養(yǎng)水平進(jìn)行相關(guān)測(cè)定及分析，篩選出氮素營(yíng)養(yǎng)較高的基因型，為栽培大麥種質(zhì)創(chuàng)新研究提供有力的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)所用的野生二棱大麥(Hordeumspon-taneumC.Koch.)來(lái)自約旦，共有16個(gè)群體246種基因型(表1)，種子由貴州大學(xué)麥作研究中心提供，栽培大麥為青稞康青3號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)，種子由甘孜藏族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。全部種子于2014年4月上旬播種于甘孜藏族自治州道孚縣八美鎮(zhèn)甘孜州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所青稞育種基地(該基地位于101.6°E，30.5°N，海拔3 449 m，年均溫7.8 ℃，≥5 ℃積溫2 778.4 ℃，≥10 ℃積溫2 066.6 ℃，無(wú)霜期187 d，日照時(shí)數(shù)2 200 h，年降水量578.6 mm，土壤為暗褐土)。按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣統(tǒng)一栽培管理，2014年9月上旬收獲，自然風(fēng)干后脫粒，去除雜質(zhì)和不完整種子，用去離子水洗凈烘干備用。

表1 試驗(yàn)所用17個(gè)大麥群體253個(gè)基因型材料

群體數(shù)量基因型JP115JP1-1,JP1-4,JP1-5,JP1-8,JP1-9,JP1-10,JP1-12,JP1-13,JP1-14,JP1-15,JP1-16,JP1-17,JP1-18,JP1-19,JP1-28JP217JP2-1,JP2-4,JP2-5,JP2-6,JP2-7,JP2-9,JP2-10,JP2-11,JP2-12,JP2-13,JP2-15,JP2-18,JP2-21,JP2-22,JP2-25,JP2-27,JP2-29JP510JP5-3,JP5-5,,JP5-9,JP5-12,JP5-20,JP5-25,JP5-30,JP5-31,JP5-32,JP5-50JP614JP6-1,JP6-2,JP6-4,JP6-7,JP6-10,JP6-15,JP6-18,JP6-23,JP6-24,JP6-25,JP6-28,JP6-32,JP6-43,JP6-46JP714JP7-1,JP7-2,JP7-6,JP7-12,JP7-14,JP7-15,JP7-20,JP7-21,JP7-23,JP7-25,JP7-26,JP7-27,JP7-32,JP7-49JP816JP8-1,JP8-2,JP8-3,JP8-4,JP8-7,JP8-8,JP8-9,JP8-10,JP8-11,JP8-12,JP8-13,JP8-19,JP8-21,JP8-23,JP8-25,JP8-28,JP8-31JP913JP9-1,JP9-7,JP9-10,JP9-11,JP9-14,JP9-20,JP9-21,JP9-23,JP9-25,JP9-26,JP9-28,JP9-29,JP9-33JP1118JP11-2,JP11-4,JP11-11,JP11-16,JP11-18,JP11-19,JP11-21,JP11-22,JP11-23,JP11-26,JP11-27,JP11-28,JP11-30,JP11-31,JP11-32,JP11-39,JP11-44,JP11-45JP1316JP13-1,JP13-2,JP13-6,JP13-11,JP13-12,JP13-13,JP13-15,JP13-16,JP13-18,JP13-20,JP13-22,JP13-23,JP13-29,JP13-31,JP13-32,JP13-33JP1513JP15-1,JP15-5,JP15-6,JP15-7,JP15-9,JP15-13,JP15-20,JP15-22,JP15-23,JP15-28,JP15-31,JP15-44,JP15-48JP1614JP16-1,JP16-2,JP16-3,JP16-6,JP16-13,JP16-16,JP16-20,JP16-21,JP16-25,JP16-27,JP16-29,JP16-31,JP16-32,JP16-47JP1714JP17-1,JP17-3,JP17-4,JP17-5,JP17-8,JP17-11,JP17-12,JP17-17,JP17-18,JP17-21,JP17-24,JP17-25,JP17-26,JP17-33JP1817JP18-1,JP18-3,JP18-5,JP18-6,JP18-8,JP18-10,JP18-11,JP18-17,JP18-19,JP18-23,JP18-24,JP18-25,JP18-26,JP18-29,JP18-30,JP18-36,JP18-50JP2019JP20-1,JP20-2,JP20-5,JP20-7,JP20-8,JP20-9,JP20-11,JP20-12,JP20-13,JP20-16,JP20-17,JP20-18,JP20-19,JP20-26,JP20-29,JP20-38,JP20-41,JP20-45,JP20-47JP2320JP23-1,JP23-2,JP23-4,JP23-6,JP23-8,JP23-10,JP23-11,JP23-12,JP23-13,JP23-14,JP23-15,JP23-16,JP23-17,JP23-21,JP23-23,JP23-27,JP23-28,JP23-29,JP23-64,JP23-69JP2516JP25-1,JP25-4,JP25-6,JP25-8,JP25-12,JP25-13,JP25-14,JP25-15,JP25-16,JP25-17,JP25-19,JP25-21,JP25-22,JP25-24,JP25-26,JP25-27青稞7康青3號(hào),康青5號(hào),康青6號(hào),康青7號(hào),康青8號(hào),康青9號(hào),康青10號(hào)

1.2 試驗(yàn)方法

樣品分析在貴州大學(xué)麥作研究中心實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成。按照國(guó)標(biāo)法(GB 2905-82)用凱氏定氮儀測(cè)定蛋白質(zhì)含量，蛋白質(zhì)N素?fù)Q算系數(shù)為6.25。按照國(guó)標(biāo)法(GB 7649-87)處理樣品，用氨基酸分析儀測(cè)定賴氨酸含量。隨機(jī)取籽粒10粒用萬(wàn)分之一電子天平稱量，計(jì)算單粒重。所有測(cè)定3次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用SPSS分析軟件對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性統(tǒng)計(jì)和分析，使用 Tukey HSD 檢驗(yàn)比較各群體間蛋白質(zhì)和賴氨酸含量的差異顯著性，采用Sigma Plot 12.5進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 17個(gè)群體大麥指標(biāo)測(cè)定范圍

17個(gè)群體253個(gè)基因型的籽粒單粒重、蛋白質(zhì)和氨基酸含量見(jiàn)表2。從表2可看出，不同基因型之間各指標(biāo)變化較大。從單粒重中可以發(fā)現(xiàn)，253個(gè)基因型單粒重范圍在17.9～50.6 mg之間，其中以JP 23-10基因型的籽粒單粒重最低，以JP 15-7基因型單粒重最高。蛋白質(zhì)中，蛋白質(zhì)含量最低為7.47%(基因型JP 2-9)，蛋白質(zhì)含量最高可達(dá)到35.52%(基因型JP 17-12)。在賴氨酸含量變化中，基因型JP 16-1和康青6號(hào)分別對(duì)應(yīng)最高和最低含量的氨基酸，分別為6.36 mg/kg和1.15 mg/kg。

表2 17個(gè)群體大麥單粒重、蛋白質(zhì)和賴氨酸含量范圍

群體單粒重(mg)蛋白質(zhì)(%)賴氨酸(mg/kg)JP122.7～37.226.88～31.151.22～3.91JP219.9～45.57.47～25.522.12～3.67JP516.3～44.922.41～29.342.41～4.35JP621.2～38.922.81～33.062.67～5.26JP722.8～39.219.89～26.023.35～4.48JP820.4～37.721.31～28.533.78～6.13JP920.5～34.921.23～23.873.63～4.90JP1123.1～39.616.79～25.753.33～5.39JP1320.4～42.921.37～29.622.89～6.16JP1523.6～50.617.38～25.952.87～5.06JP1621.2～36.624.67～34.023.46～6.36JP1719.8～27.426.37～35.523.32～5.32JP1819.1～41.917.93～29.062.92～4.02JP2021.2～39.622.15～34.622.19～4.95JP2317.9～44.920.13～31.943.27～4.79JP2518.7～42.722.09～26.702.09～4.89青稞43.2～47.211.25～14.381.15～3.18

表3 17個(gè)群體大麥籽粒蛋白質(zhì)與賴氨酸含量相關(guān)性分析

群體JP1JP2JP5JP6JP7JP8JP9JP11JP13JP15JP16JP17JP18JP20JP23JP25康青相關(guān)系數(shù)0.5440.0200.5820.9690.3440.1320.703-0.5860.8050.4780.2070.864-0.1270.4820.6020.9700.339顯著性*********

注：“*”表示群體間在0.05水平具有顯著差異。

2.2 不同群體籽粒質(zhì)量

從圖1中可以發(fā)現(xiàn)，栽培大麥(康青)的籽粒單粒重顯著(p<0.05)高于野生二棱大麥，康青籽粒單粒重達(dá)到45.44 mg。而不同群體野生二棱大麥間籽粒單粒重差異較小，其中僅群體JP 17顯著(p<0.05)低于其余群體，單粒重為23.39 mg，另外15個(gè)野生二棱大麥 群體間籽粒單粒重?zé)o顯著(p>0.05)差異，單粒重在27.94～32.87之間。

注：不同小寫(xiě)字母在0.05水平差異顯著。下同。圖1 17個(gè)不同群體大麥籽粒單粒重

2.3 不同群體大麥蛋白質(zhì)含量分析

由圖2可知，野生二棱大麥16個(gè)群體的籽粒蛋白質(zhì)含量平均值均在20%以上。從群體來(lái)看，蛋白質(zhì)含量最高的群體為JP 1，達(dá)30.04%，最低的為JP 2群體，為20.66%，顯著(p<0.05)低于其他野生二棱大麥。在16個(gè)野生大麥群體246個(gè)基因型中，籽粒蛋白質(zhì)含量在18.00%以上的占96%。在栽培大麥群體(康青)中，籽粒蛋白質(zhì)含量平均為13.14%，顯著(p<0.05)低于野生二棱大麥。其中籽粒蛋白質(zhì)含量最高的基因型是康青10號(hào)，為14.38%，含量最低的基因型為康青6號(hào)，為11.25%。

2.4 不同群體大麥賴氨酸含量比較分析

從圖3可知，不同群體大麥籽粒氨基酸含量具有顯著(p<0.05)差異性。在野生二棱大麥群體中，賴氨酸含量最高的為JP 8群體，平均含量達(dá)到4.96 mg/kg，含量最低野生二棱大麥群體為JP 1，賴氨酸含量為2.97 mg/kg，顯著(p<0.05)低于JP 8大麥群體。在16個(gè)群體共246個(gè)野生二棱大麥基因型中，賴氨酸含量在5.00 mg/kg以上的基因型占總數(shù)的10%。在栽培大麥(康青)中，賴氨酸平均含量為2.28 mg/kg，顯著(p<0.05)低于除JP 1和JP 2外的14個(gè)野生二棱大麥群體。其中賴氨酸含量最高的基因型是康青3號(hào)，為3.18 mg/kg，最低的是康青9號(hào)，為1.15 mg/kg。

圖2 17個(gè)不同群體大麥蛋白質(zhì)含量

圖3 17個(gè)不同群體大麥賴氨酸含量

2.5 17個(gè)大麥群體蛋白質(zhì)與賴氨酸含量相關(guān)性分析

對(duì)16個(gè)群體246個(gè)基因型的野生二棱大麥和7個(gè)栽培品種大麥籽粒蛋白質(zhì)與賴氨酸含量進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，17個(gè)大麥群體中，9個(gè)野生二棱大麥籽粒中的蛋白質(zhì)含量與賴氨酸含量具有顯著(p<0.05)相關(guān)性，其中JP 1、JP 6、JP 9、JP 13、JP 17、JP 20、JP 23、JP 25蛋白質(zhì)含量和賴氨酸含量呈顯著(p<0.05)正相關(guān)，JP 11群體中籽粒蛋白質(zhì)與賴氨酸含量呈顯著(p<0.05)負(fù)相關(guān)。而栽培大麥籽粒中的蛋白質(zhì)與賴氨酸含量無(wú)顯著(p>0.05)相關(guān)性。這說(shuō)明大麥籽粒中蛋白質(zhì)與賴氨酸的含量差異主要由遺傳因素決定，這與黃志仁[8]的研究一致。

Screening on High Nitrogen Nutrition Genotypes of Wild Barley，HordeumSpontaneumfrom Jordan

CHENGXiaobin1,ZHAOGang2,CHENGJianping3,YANJun2,LIUTinghui4

2016-11-19

國(guó)家科技部國(guó)際科技合作專項(xiàng) (S 2013 ZR 0452)；國(guó)家民委科研項(xiàng)目(14 SCZ 009)；四川省教育廳科研項(xiàng)目(16 ZB 0366)。

程曉彬(1968—)，女，四川仁壽人；農(nóng)學(xué)學(xué)士，副教授，主要從事園藝及麥類植物栽培方向的教學(xué)和科研工作；E-mail:834390598@qq.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.04.059

S 512.3

A

1001-4705(2017)04-0059-04