高 佳,羅靜紅,羅芳耀,唐月明,常 偉,李 志*
(1 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,四川 成都 610066;2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南地區(qū)園藝作物生物學(xué)及種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室,四川 成都 610066;3四川省蔬菜工程技術(shù)研究中心,四川 彭州 611934;4四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所,四川 成都 610066)
【研究意義】蒜苗又名蒜毫、青蒜,是大蒜(Allium sativumL.)發(fā)育到特定時期的青苗,食用部分主要為鮮嫩的葉片與葉鞘(王慶玲等,2020)。新鮮蒜苗富含葉綠素、維生素C(Vc)、蛋白質(zhì)、粗纖維、糖、氨基酸等多種營養(yǎng)物質(zhì)(李賀等,2013;毛震宇等,2020),同時作為香辛類蔬菜含有獨特的含硫化合物等風(fēng)味物質(zhì)(王瑜等,2014;Biancolillo et al.,2022),具有抑菌(宋彥顯和閔玉濤,2013;Fratianni et al.,2016)、降血壓(張鵬等,2015)、抗氧化(黃晴等,2018)等功效,是一種深受消費者喜愛的特色蔬菜。我國是最大的大蒜生產(chǎn)和消費國(王海平等,2006),品種資源豐富,但長期無性繁殖和不同地區(qū)間引種,導(dǎo)致生產(chǎn)上大蒜品種混雜,開展地方品種、野生資源收集保存與鑒定評價對品種資源創(chuàng)新和有效利用具有重要促進作用(王海平等,2012)。四川是全國大蒜主產(chǎn)區(qū)(李菊等,2018),也是蒜苗生產(chǎn)消費主要地區(qū),因此,開展四川地區(qū)蒜苗采后品質(zhì)分析與評價對篩選優(yōu)良品種和明確品種鮮食加工適宜性具有積極作用?!厩叭搜芯窟M展】現(xiàn)有對蒜苗的研究主要集中在栽培技術(shù)創(chuàng)新(Xu et al.,2008;李賀等,2013)、引種栽培試驗(王學(xué)銘等,2017)和農(nóng)藝性狀調(diào)查(郭文琦等,2018;李菊等,2020)等方面,而對于蒜苗品種品質(zhì)分析與評價較少。高京草和程智慧(2014)分析不同品種大蒜鱗莖、蒜薹和蒜苗器官揮發(fā)性風(fēng)味成分的差異,結(jié)果表明,不同品種和不同產(chǎn)品器官硫化物種類及含量均有顯著差異,蒜苗所含揮發(fā)性風(fēng)味成分主要包括硫化物、醛、酯和烷烴,蒜苗的硫化合物含量可能與品種生長期和采收期有關(guān)。秦瑜(2017)比較分析金鄉(xiāng)大蒜、四川早蒜和蒼山大蒜水培蒜苗品質(zhì)差異,結(jié)果表明,施肥配方對蒜苗生長、大蒜素和Vc等產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)均有明顯影響,其中金鄉(xiāng)大蒜蒜苗的大蒜素和Vc含量顯著高于其他2個品種。此外,相關(guān)研究表明,光源(楊曉建等,2010;馬桂芹等,2015)、分瓣種植方式(劉靜等,2018)、水肥互作(楊錄良和齊廣平,2018)、栽培基質(zhì)(楊爽等,2018)、施肥(毛震宇等,2020;王慶玲等;2020)等因素影響蒜苗中大蒜素、游離氨基酸、葉綠素、Vc、可溶性蛋白和可溶性糖等營養(yǎng)物質(zhì)的積累。【本研究切入點】四川大蒜品種資源豐富,但有關(guān)地方大蒜品種蒜苗采后品質(zhì)分析的研究鮮見報道,不利于對品種資源的進一步分析利用?!緮M解決的關(guān)鍵問題】收集9個來源于四川本地的蒜苗品種資源,統(tǒng)一種植管理,調(diào)查品種采后品質(zhì)特性,通過品質(zhì)相關(guān)分析、聚類分析和隸屬函數(shù)分析等方法明確品種品質(zhì)特性,篩選優(yōu)勢品種,以期為鮮食蒜苗優(yōu)良品種選育和消費選擇提供參考依據(jù)。
9個蒜苗品種材料均由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所提供(表1)。所有材料統(tǒng)一種植于四川省蔬菜工程技術(shù)研究中心試驗基地,露地栽培,小區(qū)面積12 m2,株行距7 cm×20 cm,每小區(qū)種植680株,3次重復(fù),其他管理與當(dāng)?shù)爻R?guī)生產(chǎn)管理相同。2020年9月28日播種,2021年3月3日采收。原料采收后2 h內(nèi)送至實驗室測定。
表1 供試蒜苗品種信息及田間表現(xiàn)Table 1 Variety information and field performance of gralic seedling varieties
草酸、濃硫酸、氫氧化鈉、考馬斯亮藍(lán)G-250、磷酸、乙醇、蒽酮、乙酸乙酯、茚三酮、乙二醇和抗壞血酸購自成都市科隆化學(xué)品有限公司,乙酸、正丙醇、正丁醇和二氯酚靛酚鈉鹽購自成都金山化學(xué)試劑有限公司,乙酸鈉和碳酸氫鈉購自成都市科龍化工試劑廠,以上試劑均為分析純;甲醇為色譜純,購自賽默飛世爾科技有限公司。主要儀器設(shè)備:酶標(biāo)儀(Synergy HIX,美國BioTek公司)、纖維素分析儀(Fibertec 8000,丹麥FOSS公司)、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(DHG-9075A,上海齊欣科學(xué)儀器有限公司)、液相色譜儀(1260,美國Agilent公司)、超聲波清洗器(KH2200DE,昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司)、冷凍離心機(5180R,德國Eppendorf公司)和游標(biāo)卡尺(上海恒量量具有限公司)。
1.2.1 樣品處理 新鮮蒜苗每品種20株測定單株重、株高、假莖長、假莖粗和葉寬等鮮樣指標(biāo)。之后,每品種18株隨機分為3個重復(fù)(每重復(fù)6株),單株分別切取葉片中間部位作為混合重復(fù)樣本,一部分鮮樣用于測定葉片含水率;另一部分樣本采用液氮凍樣,粉碎后于-80 ℃保存,用于測定Vc、粗纖維、可溶性蛋白、可溶性糖、葉綠素、游離氨基酸和蒜氨酸等內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)。
1.2.2 指標(biāo)測定 單株重、株高(鱗莖盤至葉片最頂端的長度)、假莖長(鱗莖盤至葉片和葉鞘分界最明顯的部位)、假莖粗(假莖底端最粗處直徑)和葉寬(葉片最寬處的寬度)采用直接稱量法測定(王慶玲等,2020);含水率采用烘干法(曹建康等,2007)測定;Vc含量參照GB 5009.86—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中抗壞血酸的測定》,采用2,6-二氯靛酚滴定法測定;粗纖維含量參照GB/T 5009.10—2003《植物類食品中粗纖維的測定》方法,采用纖維素分析儀測定;可溶性蛋白、可溶性糖、葉綠素和游離氨基酸含量參考曹建康等(2007)的方法,分別采用考馬斯亮藍(lán)染色法、蒽酮試劑法、丙酮提取法和茚三酮顯色法測定;蒜氨酸含量參考夏陳等(2017)的方法測定。
采用Excel 2019對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和隸屬函數(shù)分析,SPSS 22.0進行差異顯著性檢驗和相關(guān)分析,使用TBtools HeatMap繪制不同品種各指標(biāo)含量的熱圖,并進行聚類分析。
對9個蒜苗品種的測試指標(biāo)進行分析,結(jié)果(表2)顯示,13項指標(biāo)在品種間的變異系數(shù)為0.71%~34.75%,其中有11項指標(biāo)變異系數(shù)大于10.00%,表明品種在測試指標(biāo)間差異明顯。不同品種間測試指標(biāo)的變異系數(shù)由大到小依次為:單株重>游離氨基酸>蒜氨酸>葉寬>可溶性蛋白>假莖長>假莖粗>葉綠素>可溶性糖>株高>粗纖維>Vc>含水率。
表2 9個蒜苗品種13項指標(biāo)測定結(jié)果Table 2 Thirteen indexes data of nine garlic seedling varieties
單株重、株高、假莖長、假莖粗和葉寬反映品種的外觀表型性狀。1#和3#品種單株重分別為89.97和91.98 g,顯著高于其他品種(P<0.05,下同),而其他7個品種單株重差異不顯著(P>0.05,下同);3#品種株高最高,達(dá)95.47 cm,顯著高于其他品種,而其他8個品種株高在69.80~80.33 cm;9個蒜苗品種的假莖長在23.13~38.53 cm,假莖粗在1.31~1.91 cm,葉寬在1.81~3.40 cm,其中1#和3#品種表現(xiàn)為苗型健壯,假莖粗大,葉片較寬。9個蒜苗品種的葉片含水率在87.91%~89.95%,變異系數(shù)僅為0.71%,表明品種間差異較小。蒜苗生產(chǎn)以收獲嫩葉和假莖為產(chǎn)品,假莖粗、假莖長和葉寬是影響蒜苗產(chǎn)量的主要農(nóng)藝性狀(郭文琦等,2018),若以每公頃種植714000株計算,1#和3#品種每公頃產(chǎn)量分別達(dá)64.24和65.67 t。
從內(nèi)在營養(yǎng)品質(zhì)來看,9個蒜苗品種葉片Vc含量在27.79~35.59 mg/100 g,7#品種含量最高,5#次之,9#最低;粗纖維含量在1.43%~1.92%,1#、2#和4#品種含量較高,而8#和9#品種含量較低;可溶性蛋白含量在247.56~466.17 μg/g,9#品種含量最高,但與5#、6#和7# 3個品種間差異不顯著,1#品種含量最低;可溶性糖含量在25.95~36.33 mg/g,2#、3#和4#品種顯著高于除5#品種外的其他5個品種;葉綠素含量在425.62~649.17 mg/g,9#品種含量最高,而1#品種含量最低;游離氨基酸含量在4.50~14.27 mg/g,其中4#、5#和7#品種含量低于10.00 mg/g,9#品種含量最高;蒜氨酸含量在10.68~21.03 mg/g,2#和7#品種含量較高,而3#、4#、6#和9#品種含量較低。其中,游離氨基酸和蒜氨酸含量在品種間的差異較大,9#品種游離氨基酸含量是7#品種的3.17倍,7#品種蒜氨酸含量是9#品種的1.97倍。
對13項測試指標(biāo)進行相關(guān)分析,結(jié)果(表3)顯示,單株重、假莖粗和葉寬3項指標(biāo)間均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01,下同);株高與假莖長呈極顯著正相關(guān),與假莖粗呈顯著正相關(guān),表明品種的單株重、株高、假莖長、假莖粗和葉寬等外觀表型性狀表現(xiàn)出密切關(guān)聯(lián)性,通常株型高大的品種假莖和葉片也相應(yīng)更粗壯和寬大。此外,葉寬與可溶性蛋白呈極顯著負(fù)相關(guān),單株重與可溶性蛋白呈顯著負(fù)相關(guān)。內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)之間,僅有Vc與葉綠素呈顯著負(fù)相關(guān),與蒜氨酸呈顯著正相關(guān)。
表3 蒜苗測定指標(biāo)間的相關(guān)性Table 3 Correlation between the determination indexes of garlic seedlings
將所有測試指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化,采用TBtools HeatMap繪制不同品種各指標(biāo)含量的熱圖(https://github.com/CJ-Chen/TBtools),并對各品種進行聚類(圖1),直觀反映品種間測試指標(biāo)的差異性大小。結(jié)果顯示,9個蒜苗品種被分為兩大類,第I大類包括1#和3# 2個品種,表現(xiàn)為株型粗壯,葉片寬大,含水率較高,而可溶性蛋白和葉綠素含量較低;第II大類包括7個品種,整體表現(xiàn)為株型相對較小,品質(zhì)差異大。第II大類進一步分為2個亞類,第一亞類包括6#和9# 2個品種,表現(xiàn)為株型小,粗纖維、可溶性糖和蒜氨酸含量低,但可溶性蛋白、葉綠素和游離氨基酸含量相對較高;第二亞類包括7#、5#、8#、2#和4# 5個品種,表現(xiàn)為株型小,游離氨基酸含量較低,其余品質(zhì)指標(biāo)差異明顯。經(jīng)對不同品種測試指標(biāo)的聚類分析,可按照品質(zhì)差異將品種進行初步分類,供試品種中篩選出苗型粗壯、田間產(chǎn)量高的高產(chǎn)品種2個(第I大類1#和3#),而其余品種均為營養(yǎng)品質(zhì)各有突出的特色品種。其中,6#和9#屬于纖維素含量低、口感細(xì)膩,葉片翠綠,氨基酸和可溶性蛋白含量較高的鮮食營養(yǎng)型品種;7#、5#和8#屬于Vc含量高,大蒜風(fēng)味濃郁,口感細(xì)膩,葉片翠綠的風(fēng)味型品種;2#和4#屬于纖維素含量較高,但口感偏甜的特色品種。
圖1 9個蒜苗品種的熱圖和聚類分析結(jié)果Fig.1 Heat map and cluster analysis map of nine tested garlic seedling varieties
為進一步明確供試蒜苗品種間內(nèi)在品質(zhì)特性差異,對葉片Vc、粗纖維、可溶性蛋白、可溶性糖、葉綠素、游離氨基酸和蒜氨酸共7項指標(biāo)進行隸屬函數(shù)分析(李守強等,2020)。粗纖維定義為鮮食蒜苗劣質(zhì)指標(biāo),即值越小越好,其余指標(biāo)均定義為優(yōu)良指標(biāo),即值越大越好,計算品種的平均隸屬函數(shù)值(表4)。9個供試蒜苗品種葉片品質(zhì)指標(biāo)平均隸屬函數(shù)值由大到小依次為:8#>9#>5#>2#>7#>6#>4#>3#>1#,其中排名前3的品種平均隸屬函數(shù)值>0.5600,表現(xiàn)出較優(yōu)的內(nèi)在品質(zhì)特性。
表4 9個蒜苗品種的綜合品質(zhì)比較分析Table 4 Comprehensive quality analysis of nine garlic seedling varieties
品種特性顯著影響蒜苗采后品質(zhì)特性,本研究測定9個不同來源的蒜苗地方品種13項指標(biāo),除葉片含水率外,其余指標(biāo)在品種間均表現(xiàn)出較大差異。從品種來源來看,9個品種中除川蒜1號和川蒜2號外,均為地方種質(zhì)資源,品種的來源地不同,熟性不同,表明品種間可能存在較大的遺傳差異。株高、假莖長、假莖粗、葉寬等外觀表型指標(biāo)與品種的單株重產(chǎn)量性狀有關(guān),本研究中表現(xiàn)出較強的相關(guān)性。郭文琦等(2018)對20個地方大蒜品種蒜苗農(nóng)藝性狀的分析結(jié)果也表明,株高、假莖高、假莖粗和葉寬間呈極顯著正相關(guān)。品種的農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀表現(xiàn)與品種的地區(qū)適宜性、栽培管理水平等多種因素相關(guān)(李攀龍等,2020),測試指標(biāo)間的相關(guān)性也會受到測試品種數(shù)量和類型影響,為提高結(jié)果的準(zhǔn)確性和代表性,后續(xù)研究應(yīng)進一步加大測試樣本數(shù)量。此外,相關(guān)研究也表明通過田間增施鈣肥(李賀等,2013)、緩釋肥替代普通化肥(毛震宇等,2020)等方式,可顯著提高蒜苗中Vc、可溶性糖、可溶性蛋白和大蒜素等營養(yǎng)物質(zhì)含量,降低硝酸鹽和粗纖維含量。本研究中所有品種均在同一生態(tài)條件和栽培管理水平下測試,品種間農(nóng)藝和品質(zhì)性狀的差異主要受品種遺傳因素影響。
本研究測定蒜苗葉片的7項主要品質(zhì)指標(biāo),其中Vc和可溶性蛋白是蔬菜的常見營養(yǎng)物質(zhì);粗纖維和可溶性糖既是營養(yǎng)物質(zhì),又反映蔬菜的鮮食口感,通常消費者更喜愛粗纖維含量較低、可溶性糖含量較高、口感細(xì)嫩和偏甜的蔬菜品種。葉綠素含量反映葉片翠綠程度,蒜苗中色素以葉綠素a為主,也含有葉綠素b和類胡蘿卜素(周麗君等,2018)。大蒜中富含氨基酸,包括人體必需的18種氨基酸,其中,蒜氨酸是最重要的含硫氨基酸,能與蒜氨酸酶反應(yīng)生成大蒜素,隨后分解為硫醚類化合物,產(chǎn)生特征香味(王瑜等,2014;劉建,2018)。大蒜素是大蒜的特征活性成分和風(fēng)味物質(zhì),但易降解,穩(wěn)定性較差,因此常采用其前體物質(zhì)蒜氨酸作為大蒜風(fēng)味品質(zhì)的測試指標(biāo)。從測定結(jié)果來看,不同品種間各項品質(zhì)指標(biāo)差異較大,在單個品種上也未呈現(xiàn)一致性規(guī)律。
為進一步篩選優(yōu)勢品種,對所有測試指標(biāo)進行聚類分析,對品質(zhì)指標(biāo)進行隸屬函數(shù)分析。聚類分析首先將所有品種分為單株較重、株型粗大的高產(chǎn)型品種和株型偏小、產(chǎn)量相對較低的兩大類,然后按照品質(zhì)相似性又分為幾個特色品種亞類。隸屬函數(shù)分析只采用7個品質(zhì)指標(biāo)進行品種排序,按照綜合品質(zhì)選出排名較高的江油大蒜、軟葉大蒜和朝陽大蒜3個品種。結(jié)合品種聚類圖來看,內(nèi)在綜合品質(zhì)排名靠前的江油大蒜、軟葉大蒜和朝陽大蒜3個品種聚類關(guān)系較近,均屬于株型偏小,但營養(yǎng)和風(fēng)味突出的苗用地方品種,其中江油大蒜為中晚熟品種,軟葉大蒜為早中熟品種,朝陽大蒜為中熟品種,在生產(chǎn)中可錯季種植搭配。比較隸屬函數(shù)分析和聚類分析2種方法,盡管所采用的指標(biāo)數(shù)量不同,結(jié)果呈現(xiàn)不同,但彼此間也存在較好的一致性。隸屬函數(shù)排序結(jié)果中品質(zhì)排名較低的廣元蒜和川蒜1號品種,在聚類分析中首先聚類,表現(xiàn)為豐產(chǎn)性好,但品質(zhì)相對偏低,而其余品種的品質(zhì)相對更優(yōu)??梢?,聚類分析和隸屬函數(shù)分析均可作為蔬菜品種采后品質(zhì)分析和品種輔助篩選的分析方法。本研究優(yōu)選出的豐產(chǎn)型品種和一些特色品質(zhì)品種也可作為生產(chǎn)推廣或未來品種雜交選育的優(yōu)選材料。
9個四川地方大蒜品種間品質(zhì)差異顯著,篩選出高產(chǎn)型品種2個,特色營養(yǎng)品種7個,其中江油大蒜、軟葉大蒜和朝陽大蒜品種綜合品質(zhì)相對最優(yōu),可作為優(yōu)選的鮮食營養(yǎng)型蒜苗推廣。