蕎麥遠緣雜交種質(zhì)(Fagopyrum tataricymosum)的再生特性與品質(zhì)分析

梁成剛 汪燕 喻武鵑 廖凱 陳敏 關(guān)志秀 付全蘭 孟子燁 陳慶富

摘?要：?該文選用蕎麥遠緣雜交育成品系‘貴多苦75為材料，進行40 cm（I）、20 cm（Ⅱ）和10 cm（Ⅲ）留樁高度處理，對再生植株主要農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀進行分析。結(jié)果表明：留樁高度40 cm內(nèi)，留樁高度對再生植株株高、莖葉重、單株粒數(shù)、單株產(chǎn)量和產(chǎn)量影響顯著;處理I植株的株高、莖葉重、單株粒數(shù)、單株產(chǎn)量和產(chǎn)量均顯著或極顯著高于處理Ⅱ和處理Ⅲ，說明留40 cm高樁有利于再生植株營養(yǎng)器官的生長與產(chǎn)量的形成。‘貴多苦75種子清蛋白含量>谷蛋白含量>醇溶蛋白含量>球蛋白含量。留樁高度40 cm內(nèi)，留樁高度對種子總蛋白和谷蛋白影響顯著，但對清蛋白、醇溶蛋白和球蛋白含量影響不顯著。‘貴多苦75再生植株種子總黃酮含量在3.17%～3.33%之間，受留樁高度的影響不顯著。留樁高度為40 cm時，‘貴多苦75再生植株產(chǎn)量達到1.5 t·hm-2，清蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白、球蛋白、總黃酮含量分別達到4.06%、3.26%、1.27%、0.39%、3.33%，具有較高營養(yǎng)價值和藥用價值。

關(guān)鍵詞： 蕎麥， 遠緣雜交， 再生特性， 產(chǎn)量性狀， 品質(zhì)性狀

中圖分類號：?S517;S326

文獻標識碼：?A

文章編號：?1000-3142（2021）04-0606-08

Abstract：?‘Guiduoku 75 bred by distant hybridization was selected to investigate the major agronomic traits， yield traits and quality traits in ratooning plants under the 40 cm（I）， 20 cm（Ⅱ） and 10 cm（Ⅲ） of stubble height treatment. The results indicated that the plant height， shoot weight， grain number per plant， yield per plant and yield in ratooning plants were significantly altered by stubble height when stubble height was less than 40 cm. The values of plant height， shoot weight， grain number per plant， yield per plant and yield in ratooning plants under treatment I were significant or extremely significant higher than those of treatments Ⅱ and Ⅲ， suggesting that higher stubble height is beneficial for vegetative organ growth and yield formation in ratooning plants. ‘Guiduoku 75 seeds contained four protein components as albumine content > gluten content > prolamine content > globulin content. The total protein content and gluten content were significantly altered by stubble height， but the albumin content， prolamine content， globulin content were not when stubble height was less than 40 cm. The total flavonoid content in ratooning plants of ‘Guiduoku 75 ranged from 3.17% to 3.33%， that was little affected by stubble height. The ratooning plants of ‘Guiduoku 75 under 40 cm of stubble height treatment harvested 1.5 t·hm-2 seeds that contained 4.06% of albumin content， 3.26% of gluten content， 1.27% of prolamine content， 0.39% of globulin content and 3.33% of total flavonoid content， exhibiting high nutritional value and medicinal value.

Key words： buckwheat， distant hybridization， ratooning characteristics， yield traits， quality traits

中國是蕎麥（buckwheat）的重要起源中心，特別是西南地區(qū)蕎麥屬（Fagopyrum）野生種質(zhì)資源尤為豐富（Ohnishi & Matsuoka， 1996;Ohnishi， 1998;Ohsako et al.， 2002;陳慶富，2001，2012）。目前已報道的蕎麥種達到30個、變種4個和亞種2個（陳慶富， 2012;Hou et al.， 2015;Wang et al.， 2017）。蕎麥屬中普通蕎麥＼[F. esculentum（甜蕎）＼]和韃靼蕎麥＼[F. tataricum（苦蕎）＼]是我國的主要雜糧作物。隨著人們生活水平的不斷提高，“三高”人群數(shù)量急劇增加，蕎麥種子蛋白與黃酮類物質(zhì)的營養(yǎng)價值和降“三高”保健功效越來越受到關(guān)注（Sedej et al.， 2012; Ahmed et al.， 2014;Giménez-Bastida et al.， 2015）。當前，日本、韓國等發(fā)達國家都成為了蕎麥的主要消費和進口國。

蕎麥屬中甜蕎與苦蕎為一年生草本植物，我國北方地區(qū)以種植甜蕎為主，南方地區(qū)則以種植苦蕎為主。苦蕎種子黃酮類物質(zhì)含量豐富，保健功效優(yōu)于甜蕎。由于苦蕎花朵較小，且為自花授粉植物，導(dǎo)致雜交育種工作進展較慢，苦蕎育種以常規(guī)育種與輻射誘變育種等為主（馬名川等，2015;陳慶富，2018）。吳云江和陳慶富（2001）對二倍體苦蕎進行染色體加倍，獲得了一批四倍體苦蕎種質(zhì)。廉立坤和陳慶富（2013）研究發(fā)現(xiàn)四倍體苦蕎的種子總黃酮平均含量達3.64%，極顯著高于二倍體苦蕎的種子總黃酮平均含量（2.77%）。但由于四倍體苦蕎遺傳穩(wěn)定性較差，難以育成高產(chǎn)品種，生產(chǎn)上也尚未進行大面積推廣。

多年生作物在保持土壤水分、肥力，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境等方面具有明顯優(yōu)勢（Shim，2012;田超等，2013;Ryan et al.， 2018）。不僅如此，多年生作物在減少勞動投入，降低種植成本方面也具有巨大潛力（田超等，2013）。蕎麥屬中金蕎麥（F. dibotrys）為多年生草本植物，其根莖是我國的傳統(tǒng)中藥材。野生金蕎麥多為四倍體，廣泛分布于云南、貴州、四川與西藏等地（梁成剛等，2018）。前人研究認為金蕎麥與栽培苦蕎的親緣關(guān)系較近，金蕎麥可能是栽培苦蕎的祖先種（張以忠和陳慶富，2010;張以忠和陳慶富，2011;汪燕等，2018）。陳慶富（2018）利用野生金蕎麥與四倍體苦蕎進行遠緣雜交，成功創(chuàng)制了遠緣雜交種，經(jīng)過多世代的連續(xù)選育，現(xiàn)已經(jīng)獲得遺傳穩(wěn)定的株系。蕎麥遠緣雜交種較常規(guī)苦蕎表現(xiàn)出更明顯的抗寒、抗旱特性，生長適應(yīng)性更強，且植株表現(xiàn)出異于常規(guī)苦蕎的再生特性，可作為多年生作物利用。不僅如此，蕎麥遠緣雜交種的種子總黃酮含量明顯高于常規(guī)苦蕎，最高可達4.13%，保健功效更好（陳慶富，2018;楊麗娟等，2018）。留樁高度與再生作物產(chǎn)量密切相關(guān)（易鎮(zhèn)邪等，2009;田超等，2013），但目前尚未見有關(guān)留樁高度與再生蕎麥生長的相關(guān)報道。因此，本研究利用蕎麥遠緣雜交獲得的雜交品系‘貴多苦75為材料，研究不同留樁高度對再生植株的主要農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀的影響，為蕎麥的遠緣雜交育種與高產(chǎn)栽培技術(shù)研究與推廣提供理論依據(jù)。

1?材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗選用金蕎麥與四倍體苦蕎遠緣雜交育種育成品系‘貴多苦75為材料，于2016年在貴州省蕎麥工程技術(shù)研究中心試驗基地進行。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，種植密度為每公頃60萬株。春季肥料施用量為每公頃60 kg N、60 kg P2O5、30 kg K2O;夏季收割后追施肥料用量為每公頃30 kg N、30 kg P2O5、15 kg K2O。試驗于3月26日播種，8月7日第一次收獲，收獲時進行留樁處理，三個水平，留樁40 cm（處理I）、留樁20 cm（處理Ⅱ）、留樁10 cm（處理Ⅲ），每小區(qū)面積為20 m2（2 m×10 m），3次重復(fù)。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品采集與測定?11月19日，蕎麥達到70%成熟時，每小區(qū)選取植株均勻生長的1 m2區(qū)域進行測產(chǎn)，并選取生長一致的植株12株調(diào)查主要農(nóng)藝性狀;隨后將籽粒與莖葉分裝，并于60 ℃下烘干至恒重，測定產(chǎn)量性狀;然后將籽粒去殼粉碎，過100目篩，測定品質(zhì)性狀。

1.2.2 蛋白質(zhì)組分含量測定?稱取待測樣品0.100 0 g，置于2 mL離心管中，加入1.5 mL蒸餾水進行清蛋白提取，震蕩2 min，于4 000 r·min-1下離心2 min，將上清液轉(zhuǎn)移至20 mL離心管，向沉淀中加入1.5 mL蒸餾水重復(fù)提取3次;向沉淀中加入10%氯化鈉溶液進行球蛋白提取，提取步驟和次數(shù)與清蛋白一致;向沉淀中加入55%正丙醇進行醇溶蛋白提取，提取步驟和次數(shù)與清蛋白一致;向沉淀中加入谷蛋白提取液（含1.68% KOH溶液、0.24% CuSO4·5H2O、0.5%酒石酸鉀鈉和50%異丙醇）進行谷蛋白提取。蛋白質(zhì)組分的測定參考汪燕等（2017）方法進行。

1.2.3 總黃酮含量測定?稱取待測樣品0.100 0 g，置于15 mL離心管中，加入10 mL 80%乙醇進行總黃酮提取，70 ℃下間斷震蕩浸提4 h后，超聲提取10 min，靜置后收集上清液。總黃酮含量的測定參考汪燕等（2018）方法。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

數(shù)據(jù)使用SPSS18.0進行統(tǒng)計分析，差異顯著性分析使用One-way ANOVA test法進行。

2?結(jié)果與分析

2.1 再生植株的農(nóng)藝與產(chǎn)量性狀

2.1.1 留樁高度對再生植株農(nóng)藝性狀的影響?對‘貴多苦75進行不同留樁高度處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同處理下98%以上植株均能形成再生枝條。再生枝條于莖節(jié)與基部伸出，能正常生長發(fā)育至種子成熟。成熟期對植株進行主要農(nóng)藝性狀測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)留樁高度對組間株高和莖葉重影響極顯著（表1）。處理I植株的株高、莖葉重顯著或極顯著高于處理Ⅱ;處理Ⅱ的株高、莖葉重顯著或極顯著高于處理Ⅲ;說明留40 cm高樁有利于新枝條的形成與再生植株的營養(yǎng)器官生長。

2.1.2 留樁高度對再生植株產(chǎn)量性狀的影響?成熟期對植株進行主要產(chǎn)量性狀測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)留樁高度對組間單株粒數(shù)、單株產(chǎn)量和產(chǎn)量影響極顯著。由表1可知，處理I的單株粒數(shù)與單株產(chǎn)量均極顯著高于處理Ⅱ和處理Ⅲ，處理Ⅱ單株粒數(shù)與單株產(chǎn)量均高于處理Ⅲ，但未達到顯著差異水平;處理I的產(chǎn)量極顯著高于處理Ⅱ和處理Ⅲ，處理Ⅱ產(chǎn)量顯著高于處理Ⅲ，說明留40 cm高樁有利于再生植株產(chǎn)量的形成。留樁高度對千粒重影響不明顯，不同處理間差異未達到顯著水平。

2.2 再生植株的品質(zhì)性狀

2.2.1 留樁高度對再生植株種子蛋白質(zhì)組分含量的影響?對再生植株成熟種子進行蛋白質(zhì)組分含量測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)留樁高度對‘貴多苦75谷蛋白含量影響顯著，對清蛋白、醇溶蛋白和球蛋白含量影響不顯著。由圖1可知，‘貴多苦75的種子蛋白以清蛋白（圖1：A）和谷蛋白（圖1：B）含量最高，醇溶蛋白（圖1：C）較低，球蛋白（圖1：D）含量最低。處理間清蛋白與谷蛋白含量變異較明顯，隨著留樁高度的增加，含量逐漸降低。其中，處理Ⅲ中清蛋白和谷蛋白含量顯著高于處理I。而不同處理間醇溶蛋白與球蛋白含量均未達到顯著差異水平。留樁高度對總蛋白含量影響極顯著，隨著留樁高度的增加，總蛋白含量下降明顯，處理Ⅱ種子中總蛋白含量顯著高于處理I，處理Ⅲ種子中總蛋白含量顯著高于處理Ⅱ，極顯著高于處理I（圖1：E）。

2.2.2 留樁高度對再生植株種子總黃酮含量的影響?對再生植株成熟種子進行總黃酮含量測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同處理下‘貴多苦75種子總黃酮含量在3.17%～3.33%之間，留樁高度對總黃酮含量影響不顯著。不同處理間種子總黃酮含量差異也均不顯著（圖1：F）。

2.3 留樁高度與再生植株性狀間的相關(guān)性分析

對不同處理下再生植株進行留樁高度與農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀相關(guān)性分析結(jié)果見表2。由表2可知，留樁高度與株高（0.992**）、莖葉重（0.985**）、單株粒數(shù)（0.937**）、單株產(chǎn)量（0.934**）和產(chǎn)量（0.963**）呈極顯著正相關(guān);與千粒重（-0.688*）呈顯著負相關(guān)（表2）。再生植株農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀中株高（0.955**）、莖葉重（0.953**）、單株粒數(shù)（0.965**）、單株產(chǎn)量（0.962**）與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，僅千粒重與產(chǎn)量相關(guān)性未達到顯著水平。

對不同處理下再生植株進行留樁高度與品質(zhì)性狀相關(guān)性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，留樁高度與種子清蛋白（-0.847**）、谷蛋白（-0.696**）、總蛋白（-0.943**）呈極顯著負相關(guān);與醇溶蛋白、球蛋白和總黃酮含量相關(guān)性未達到顯著水平（表3）。再生植株種子品質(zhì)性狀間清蛋白（0.892**）、谷蛋白（0.701*）和醇溶蛋白（0.721*）與總蛋白呈顯著或極顯著正相關(guān)，球蛋白與總蛋白間相關(guān)性未達到顯著水平。種子蛋白質(zhì)各組分與總黃酮間相關(guān)性也未達到顯著水平。

3?討論與結(jié)論

3.1 留樁高度對農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量性狀的影響

近年來，多年生作物育種越來越受到關(guān)注，關(guān)于多年生水稻、多年生小麥等糧食作物的研究報道也日益增多（趙正武等，2006;郭效瓊等，2016;趙海濱等，2012）。陳金銓等（1996）對多年生水稻進行研究發(fā)現(xiàn)，留高樁能增加活樁率，促進分蘗發(fā)生，其再生分蘗多由地下基部節(jié)萌發(fā)，倒二節(jié)位為再生優(yōu)勢芽位。陳慶富（2018）指出多年生苦蕎較常規(guī)栽培苦蕎生長適應(yīng)性好和抗逆性強，可實現(xiàn)一次栽培多季收獲。本研究發(fā)現(xiàn)，‘貴多苦75春播收割后98%以上植株均能形成再生枝條，留樁高度為40 cm的植株株高、莖葉重顯著或極顯著高于留樁高度為20 cm和10 cm的植株，說明留樁40 cm有利于新枝條的形成與再生植株營養(yǎng)器官的生長。與水稻不一樣的是，‘貴多苦75的地上部與基部節(jié)間均有再生枝條抽出，且上部抽出枝條生長較低位枝條旺盛。雖然留樁高度對株高、莖葉重有極顯著影響，且呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，但生產(chǎn)上并不建議進一步增加留樁高度。因為留樁高度高于40 cm后，一方面植株莖節(jié)間長度較低位節(jié)間明顯增加，并不能通過提高留樁高度明顯增加再生枝條抽出;另一方面則會影響當季植株低位分枝的種子收獲與脫粒而導(dǎo)致減產(chǎn)。

陳慶富（2018）指出多年生苦蕎在主產(chǎn)區(qū)當季產(chǎn)量可達2.2 t·hm-2。本研究發(fā)現(xiàn)留樁高度為40 cm的植株單株粒數(shù)達到144.8粒，單株產(chǎn)量達到4.7 g，產(chǎn)量達到1.5 t·hm-2，這與常規(guī)苦蕎品種當季產(chǎn)量相當（汪燕等，2017）。易鎮(zhèn)邪等（2009）研究發(fā)現(xiàn)， 再生稻的源庫流關(guān)系與留樁高度和品種特性密切相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，留樁高度對單株粒數(shù)、單株產(chǎn)量和產(chǎn)量有極顯著影響，再生植株農(nóng)藝性狀中株高、莖葉重與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān);產(chǎn)量性狀中單株粒數(shù)、單株產(chǎn)量與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，留樁40 cm的產(chǎn)量極顯著高于留樁高度為20和10 cm的植株。說明留樁40 cm能促進再生植株的營養(yǎng)器官生長，進而有利于產(chǎn)量的形成。

3.2 留樁高度對品質(zhì)性狀的影響

苦蕎的蛋白質(zhì)含量豐富，氨基酸成分均衡，營養(yǎng)價值高。汪燕等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)苦蕎蛋白質(zhì)組分以清蛋白（1.72%～4.47%）和谷蛋白（3.00%～4.03%）含量較高，醇溶蛋白（0.86%～1.38%）含量較低，球蛋白（0.20%～0.42%）含量最低。本研究發(fā)現(xiàn)，‘貴多苦75種子蛋白質(zhì)組分中清蛋白含量在4.06%～4.97%之間，谷蛋白含量在3.26%～3.78%之間，醇溶蛋白含量在1.27%～1.38%之間，球蛋白含量在0.39%～0.42%之間，蛋白質(zhì)組分比例與常規(guī)苦蕎和甜蕎較為一致（張啟迪等，2017;汪燕等，2017）。隨著留樁高度的增加，種子總蛋白、清蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白和球蛋白含量均逐漸降低。留樁高度對種子總蛋白和谷蛋白影響顯著，但對清蛋白、醇溶蛋白和球蛋白含量影響不顯著。相關(guān)性分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，留樁高度與種子清蛋白、谷蛋白、總蛋白呈極顯著負相關(guān)。推測這可能與留高樁再生植株生物量和產(chǎn)量提高，氮肥供應(yīng)量相對不足有關(guān)。

蕎麥富含黃酮類物質(zhì)，被作為蘆丁提取的主要作物（Couch et al.， 1946）。劉三才等（2007）研究發(fā)現(xiàn)，76份常規(guī)苦蕎資源種子總黃酮含量在1.97%～3.03%之間，平均為2.46%。楊麗娟（2018）對3份多年生苦蕎材料進行研究，發(fā)現(xiàn)其中‘貴多苦03和‘貴多苦60當季種子總黃酮含量分別達到4.03%和4.13%。鐘林等（2018）研究指出多年生苦蕎藥用價值較高，值得推廣利用。本研究發(fā)現(xiàn)，‘貴多苦75再生植株種子總黃酮含量在3.17%～3.33%之間，明顯高于常規(guī)苦蕎（汪燕等，2017）。留樁高度對種子總黃酮含量影響不顯著，無明顯相關(guān)性，且不同處理間種子總黃酮含量差異也均不顯著。這說明再生植株種子總黃酮含量穩(wěn)定，具有較高的藥用價值。

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（責任編輯?何永艷）