張金濤 么 楊 王素華 陳紅霖程須珍 王麗俠

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所1，北京 100081)(長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院2，荊州 434020)

飯豆(Vignaumbellata(Thunb.) Ohwi and Ohashi)，俗稱赤小豆、爬山豆、竹豆、精米豆等，是豆科蝶形花亞科豇豆屬作物。由于光溫反應(yīng)敏感性強(qiáng)，飯豆多種植在我國南方及東南亞各國[1]。飯豆具耐旱耐瘠薄、抗性好、產(chǎn)量高及生物量大等優(yōu)勢[2]，在拓荒填閑、間作套種、綠肥養(yǎng)地等方面作用明顯[3,4]，但易炸莢、蔓生，導(dǎo)致多零散種植，難以大規(guī)模生產(chǎn)。飯豆種子富含粗蛋白、總淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)及槲皮素、兒茶素等功能成分[5,6]，既是膳食結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要組成部分，也是藥用價(jià)值很高的中藥材。本草綱目記載，飯豆有行血補(bǔ)血、健脾去濕、利水消腫之功效。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究也發(fā)現(xiàn)，飯豆可有效用于慢性腎小球腎炎的治療[7]等。作為典型的醫(yī)食兩用作物，國內(nèi)外針對飯豆籽粒中的營養(yǎng)組分及特性開展了不少研究[8-12]，然而，飯豆種質(zhì)資源的品質(zhì)性狀評(píng)價(jià)很少報(bào)道，導(dǎo)致資源的利用效率低下。

20世紀(jì)的資源考察收集行動(dòng)共保存飯豆資源1400余份[13-15]。然而，因飯豆是小宗作物，新基因發(fā)掘及遺傳育種等研究相對落后，種質(zhì)資源的利用效率低下。王麗俠等[16]曾基于庫存數(shù)據(jù)的表型分析，構(gòu)建了飯豆核心種質(zhì)，然并無后續(xù)研究。近年來，國內(nèi)各省市陸續(xù)開展了飯豆種質(zhì)資源的進(jìn)一步收集考察和編目入庫[17,18]，極大豐富了我國飯豆資源的遺傳多樣性。本課題在新收集資源的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步補(bǔ)充完善了原核心種質(zhì)，并開展了生態(tài)適應(yīng)性的評(píng)價(jià)，篩選出一批直立早熟的優(yōu)異資源，本研究進(jìn)一步對該核心種質(zhì)資源進(jìn)行了粗蛋白含量、總淀粉含量及總多酚含量等主要品質(zhì)性狀的分析，以期為飯豆專用品種選育及精深加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

304份飯豆核心種質(zhì)資源來源于18個(gè)國家(表1)，其中，國內(nèi)資源197份，國外引進(jìn)資源107份。這些資源于2019年冬季在三亞南濱農(nóng)場播種并在春季收獲后，每份資源取顆粒完好、飽滿一致的種子20 g，除雜、干燥、粉碎(過60目篩)后得到粉末，備用。

表1 304份飯豆種質(zhì)資源的來源

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

粗蛋白含量按照食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中粗蛋白的測定(GB 5009.5—2016)的凱氏定氮法測定；總淀粉含量按照食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中總淀粉的測定(GB 5009.9—2016)的酸水解法測定；總多酚含量用SpectraMax Plus 384酶標(biāo)儀測定，標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制和多酚測定主要參考盛亞男等[19]的方法。具體如下：稱取20 mg沒食子酸于100 mL容量瓶中定容，分別稱取分別取0.05、0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mL沒食子酸溶液并加水定容至1 mL，再各加入2N福林酚試劑 0.5 mL混勻，于暗處放置10 min，然后加入20% Na2CO3溶液2.0 mL后加蒸餾水并定容至25 mL，充分混勻后于室溫靜置1h。以蒸餾水為空白對照，于760 nm下測吸光度值。以沒食子酸濃度為橫坐標(biāo)(mg/mL)，吸光度值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性回歸方程為Y=69.754X+0.006 6，R2=0.996 2。測總多酚時(shí)，取0.4 g樣品粉末于試管中，加入60%乙醇，料液比為1∶18(g/mL),45 ℃水浴1.5 h后，取800 uL提取液于25 mL試管中，用上述標(biāo)準(zhǔn)曲線測定的方法測定樣品的吸光度值并計(jì)算總多酚含量(%)。

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析

用Excel 2010中數(shù)據(jù)分析的插入函數(shù)功能完成各性狀的平均值、變異系數(shù)、相關(guān)系數(shù)等的計(jì)算以及相關(guān)圖表的繪制。

2 結(jié)果分析

2.1 飯豆種質(zhì)資源粗蛋白、總淀粉、總多酚含量的總體分布

從分布頻率來看，粗蛋白含量、總淀粉含量和總多酚含量在飯豆種質(zhì)資源中均正態(tài)分布。粗蛋白質(zhì)含量變異范圍為16.3%～25.6%，平均20.9%，變異系數(shù)為9.5，其中有20份種質(zhì)的粗蛋白質(zhì)含量超過24.0%?？偟矸酆康臉O差較大，變異范圍為45.0%～58.4%，平均為52.4%，約1/3種質(zhì)的總淀粉含量在53.0%～55.0%之間?？偠喾雍窟h(yuǎn)低于總淀粉和粗蛋白，但種質(zhì)間相對差異大，變異范圍為0.6%～1.8%，平均為1.2%。304份飯豆資源的粗蛋白、總淀粉和總多酚的總含量在65.2%～82.3%之間，平均為74.5%(圖1)。簡單相關(guān)分析顯示，除總多酚含量與籽粒大小有一定的相關(guān)(r=-0.29)外，粗蛋白含量(r=0.04)、總淀粉含量(r=0.17)均與籽粒大小無關(guān)。

圖1 304份飯豆種質(zhì)資源中粗蛋白、總淀粉、總多酚累加含量的分布

2.2 不同來源飯豆種質(zhì)資源粗蛋白、總淀粉、總多酚含量的差異分析

國內(nèi)的飯豆資源分區(qū)的分析表明(圖2)，平均粗蛋白含量以華北(21.3%)>華南(20.9%)>東北(20.6%)>華中(20.3%)>西北(19.7%)；然而進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，粗蛋白含量較高(>24.0%)的資源有80%來自廣西及湖南、湖北，較低含量資源的分布則相對分散。平均粗淀粉含量以華南(52.7%)>華中(52.5%)>西北(51.1%)>華北(51.0%)>東北(48.2%)，基本呈現(xiàn)由北向南呈逐漸遞增的趨勢，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)粗淀粉含量較高(>55.0%)的資源也主要來自華南各省市，占76.5%，含量較低的資源則主要來自西北及東北各省。平均總多酚含量則為華南(1.26%)>華中(1.20%)>西北(1.22%)>華北(1.27%)>東北(1.24%)，而含量較高、較低的資源均主要來自華南各省。三種主要品質(zhì)性狀的累加含量以華南(74.8%)>華中(74.0%)>華北(73.7%)>西北(72.0%)>東北(70.0%)，綜合品質(zhì)含量超過80.0%的資源基本來自華南華中各省。

注：多酚相對含量較低，為了圖示效果，以放大40倍量作圖。圖2 國內(nèi)不同生態(tài)區(qū)飯豆資源粗蛋白、總淀粉、總多酚含量的變化趨勢

從國內(nèi)外飯豆資源的比較來看(表2)，我國飯豆資源的平均粗蛋白含量最低(20.6%)，其中含量低于17.5%的10份資源均來自國內(nèi)北部及中部各省；來自歐洲的3份飯豆的平均粗蛋白含量最高(21.9%)；其次，是東南亞(21.4%)和東亞(21.4%)，北美洲的最低(21.0%)。平均總淀粉含量以北美洲最高(54.2%)，其次是歐洲(53.9%)、東南亞(52.7%)，我國(52.2%)及東亞其他國家(52.1%)的飯豆平均總淀粉含量均較低。平均總多酚以北美洲最低(1.19%)，我國為1.23%，僅次于東亞各國的平均值(1.27%)。由各營養(yǎng)成分的累加含量可知，歐美的飯豆資源綜合品質(zhì)最優(yōu)(77.1%)，我國飯豆資源的綜合營養(yǎng)組分累加值最低(74.0%)；然而，綜合品質(zhì)超過80%的資源則主要來自我國華南各省及東南亞各國。

表2 不同來源飯豆資源粗蛋白、總淀粉、總多酚含量的變異

2.3 品質(zhì)優(yōu)異飯豆種質(zhì)資源的篩選

根據(jù)上述飯豆種質(zhì)資源的粗蛋白、總淀粉、總多酚含量測定，篩選出富含粗蛋白資源(>24.0%)共16份，富含總淀粉資源(>56.0%)共12份，富含總多酚資源(>1.45%)共9份(表3)。

表3 富含粗蛋白、總淀粉、總多酚的優(yōu)異種質(zhì)及來源

3 討論

飯豆與綠豆(V.radiata)、小豆(V.angularis)、豇豆(V.unguiculata)等同屬豇豆屬作物，均具有耐旱耐瘠薄，固氮養(yǎng)地等作用。然而，因飯豆光溫敏感性更強(qiáng)，且易炸莢、易蔓生等，種植規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及其他豆種等，遺傳育種等各領(lǐng)域研究也相對落后，被稱為“知之甚少卻有無限潛力的作物”[20]。與糧用或綠肥用等用途相比，飯豆的醫(yī)療保健作用更為凸顯，尤其是在行血補(bǔ)血、健脾去濕、利水腫等方面。這些作用與飯豆籽粒富含的功能物質(zhì)是分不開的，如多肽、必需氨基酸、抗性淀粉、不飽和脂肪酸等，及具有一定保健功能的抗?fàn)I養(yǎng)因子如兒茶素等[9,21]。本研究對飯豆核心種質(zhì)資源的主要品質(zhì)性狀分析顯示，粗蛋白含量存在較大差異(16.3%～25.6%)，雖然平均值遠(yuǎn)低于Rodriguez和Mendoza[22]的分析，總體變異范圍與以往的報(bào)道基本一致[23]?？偟矸酆康淖兓?5.0%～58.4%之間，平均52.4%，這一結(jié)果也與Katoch[21]的測定結(jié)果一致，但普遍低于Rodriguez和Mendoza[22]的結(jié)果?？偠喾雍?0.6%～1.8%)比之前Yao等[6]測定的13份飯豆(0.1%～0.8%)要高。當(dāng)然，不同研究結(jié)果的差異，除了測定方法及操作誤差外，還有供試材料的不同和分析數(shù)量的差異。因?yàn)?，本研究發(fā)現(xiàn)不同來源的飯豆資源群體在營養(yǎng)物質(zhì)組成上存在一定差異。比如，我國飯豆資源總淀粉含量由北往南呈現(xiàn)明顯的升高趨勢，這可能與淀粉合成機(jī)制有一定相關(guān)性，因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn)水稻灌漿期提高溫度有利于籽?？偟矸鄯e累[24]；總多酚含量的分布趨勢與總淀粉類似，但低緯度地區(qū)的總多酚含量并不均一。飯豆資源粗蛋白含量的分布沒有明顯的地理趨勢，可能因?yàn)闇囟葘Φ鞍踪|(zhì)合成的影響較小[25]。雖然來源于歐美的飯豆資源平均粗蛋白和總淀粉的含量均比較高，但含量較高的資源大多來自東南亞和我國華南各省，其原因可能是這些地區(qū)處于飯豆多樣性中心，資源類型相對豐富。另外，供試材料數(shù)量較多對于分析結(jié)果也有一定的影響。

本研究僅僅對飯豆資源進(jìn)行了粗蛋白、總淀粉及總多酚含量的初步鑒定，后續(xù)將針對篩選出的37份優(yōu)異種質(zhì)開展更深入的研究，比如飯豆蛋白中氨基酸組成、抗性淀粉及多酚類化合物的組分等[6,22,23]，為發(fā)掘具有特定功效的優(yōu)異基因及用于專用品種選育和健康食品研發(fā)等奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

本研究分析了304份飯豆的粗蛋白、總淀粉、總多酚等營養(yǎng)物質(zhì)含量，發(fā)現(xiàn)不同來源飯豆資源的營養(yǎng)物質(zhì)含量存在差異，其中總淀粉含量與緯度有一定相關(guān)，而粗蛋白和總多酚含量沒有明顯的地理分布趨勢，但總多酚含量與籽粒大小有一定的負(fù)相關(guān)。今后可進(jìn)一步篩選出一批可供育種利用的優(yōu)異種質(zhì)，開展高功效成分飯豆育種及產(chǎn)品研發(fā)工作。