王思琦，宋記明，曹 敏，王 睿，唐 麗，張 瑞，田容至，吳金山,4*，張肖飛，陳銀華

不同木薯種質(zhì)資源主要礦物質(zhì)元素差異性分析

王思琦1，宋記明2，曹 敏1，王 睿1，唐 麗1，張 瑞1，田容至3，吳金山1,4*，張肖飛5，陳銀華1

1. 海南大學(xué)熱帶作物學(xué)院，海南?？?570228；2. 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物研究所，云南保山 678000；3. 中央黨校（國(guó)家行政學(xué)院）研究生院，北京 100091；4. 海南大學(xué)林學(xué)院，海南?？?570228；5. 國(guó)際熱帶農(nóng)業(yè)中心（CIAT），哥倫比亞卡利 A.A 6713

為了解不同木薯種質(zhì)資源礦物質(zhì)元素含量，優(yōu)選含量豐富的品種，為木薯的綜合利用提供數(shù)據(jù)支撐，本文采用馬弗爐法、原子吸收和原子熒光法分別對(duì)113份木薯種質(zhì)資源灰分與礦物質(zhì)元素含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明：礦物質(zhì)元素Cr、Cu、Se含量均低于1 mg/kg（干重），Ca、Fe、K、Mg、Mn、Na、Zn含量分別為66.39～1609.81 mg/kg、4.35～ 38.93 mg/kg、1954.56～8762.78 mg/kg、149.04～1143.73 mg/kg、4.48～37.40 mg/kg、36.80～530.40 mg/kg、6.35～24.83 mg/kg。利用概率分級(jí)法將113份木薯種質(zhì)資源灰分及礦物質(zhì)元素含量分為5級(jí)，即極高、高、中、低和極低，并推薦極高品系作為基礎(chǔ)親本材料。在相關(guān)性分析中，灰分與Fe、Mg、Na、Zn含量具有較為顯著的相關(guān)性，Ca含量與K、Mn含量呈極顯著正相關(guān)，Ca含量與Mg、Na含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，F(xiàn)e含量與Mg、Na、Zn含量成極顯著正相關(guān)，K含量與Mn含量呈極顯著正相關(guān)，與Na含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，Mg含量與Na、Zn含量呈極顯著正相關(guān)，Zn含量與Mn、Na含量呈極顯著正相關(guān)。Zn與各礦物質(zhì)元素的吸收有較強(qiáng)的相互促進(jìn)作用，F(xiàn)e含量與Mg、Na含量有較強(qiáng)的相互促進(jìn)作用，Ca含量與K、Mn的吸收有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，而Ca、K、Mn與Fe、Mg、Na的吸收可能存在一定的拮抗作用。結(jié)合主成分分析、聚類(lèi)分析對(duì)不同木薯種質(zhì)資源礦物質(zhì)元素含量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得到特征值大于1的主成分2個(gè)，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)61.707%。聚類(lèi)分析可將113個(gè)木薯種質(zhì)資源分為3類(lèi)，根據(jù)礦物質(zhì)元素含量差異可將不同木薯品種分為Na、Mg、Zn、Fe含量較高和Mn、Ca、K、Zn含量較高兩大類(lèi)，主成分綜合評(píng)價(jià)中‘274’‘50’‘571’‘521’‘417’等木薯種質(zhì)資源得分較高。

木薯；礦物質(zhì)元素；灰分；含量；分析

木薯（Crantz）是一種多年生大戟科木薯屬植物，抗旱耐貧瘠，廣泛種植于非洲、美洲和亞洲等100余個(gè)國(guó)家或地區(qū)[1]，它作為世界上近6億人口生存的食糧，僅次于甘蔗、玉米、水稻、小麥和土豆，是世界第六大糧食作物[2]。常用于生產(chǎn)酒精、淀粉，其根與葉也是碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)元素的重要來(lái)源[3]。其中，礦物質(zhì)元素是植物體重要化合物組成部分，參與酶促反應(yīng)并具有調(diào)節(jié)植物代謝等功能[4]。同時(shí)其作為構(gòu)成人體組織的重要成分[5]，具有維持機(jī)體酸堿平衡、保持組織細(xì)胞滲透壓、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力等特殊生理功能[6-7]。因此了解木薯灰分及其礦物質(zhì)元素的多樣性對(duì)進(jìn)一步探究木薯生理特性及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值具有重要意義。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)木薯營(yíng)養(yǎng)成分及礦物質(zhì)元素分析多集中于少數(shù)幾個(gè)品種[8-11]，SUKMA等[12]探究了木薯基因差異與礦物質(zhì)含量的相關(guān)性，也有研究報(bào)道將木薯與其他谷物、蔬菜、動(dòng)物產(chǎn)品等的礦物質(zhì)元素含量以及衍生的木薯產(chǎn)品進(jìn)行分析比較[13-15]。但目前鮮有對(duì)木薯多個(gè)品種灰分及礦物質(zhì)元素含量進(jìn)行系統(tǒng)性測(cè)定與分析比較。本研究主要以113份木薯種質(zhì)資源為實(shí)驗(yàn)材料，利用馬弗爐法、原子吸收和原子熒光法測(cè)定其灰分及礦物質(zhì)元素含量，篩選出含量豐富的種質(zhì)資源并對(duì)其評(píng)價(jià)，為木薯生產(chǎn)及其產(chǎn)品深加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

113份木薯種質(zhì)種植于海南省海南大學(xué)儋州校區(qū)農(nóng)科基地木薯種質(zhì)資源圃，其海拔為380 m，坐標(biāo)為東經(jīng)109°49′、北緯19°51′。試驗(yàn)地塊每年統(tǒng)一連續(xù)耕作，4月種植，翌年3月收獲，土質(zhì)為紅壤土。實(shí)驗(yàn)所用的113份木薯塊根取自同一地塊，生長(zhǎng)期6月齡。取好樣后將木薯塊根削皮、切段，并在60℃的烘箱干燥24 h后，用研磨機(jī)研磨成粉，過(guò)80目篩，存放于自封袋中密封、編號(hào)，待實(shí)驗(yàn)，編號(hào)與名稱(chēng)見(jiàn)表1。

使用儀器包括：DHG-9070A電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；300Y多功能粉碎機(jī)（伯歐五金廠）；EL204電子分析天平[0.001，梅特勒有限–托利多儀器（上海）有限公司]；RE52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）；Z-5000原子吸收分光光度計(jì)（日本日立公司）；AFS230a雙光道原子熒光光譜儀（北京海光儀器有限公司）；ContrAA300連續(xù)光譜原子吸收光譜儀（德國(guó)耶拿分析儀器股份有限公司）。

表1 參試木薯種質(zhì)資源

1.2 方法

1.2.1 馬弗爐法灰分含量測(cè)定 首先將木薯塊根在550℃下焚燒4 h，參照GB/T 5009.4—2016標(biāo)準(zhǔn)，得到灰分含量并測(cè)定數(shù)據(jù)[16]。

1.2.2 原子光譜儀的礦物質(zhì)元素測(cè)定 利用原子吸收光譜儀和原子熒光光譜儀，按照GB 5009系列標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定樣品液中礦物質(zhì)元素[17]。其中，微量元素含量：鈉（GB/T 15402—1994）；鉀（GB/T 5009.91—2003）；鈣（GB/T 5009.92—2003）；鎂、鐵、錳（GB/T 5009.90—2003）；銅（GB/T 5009.13—2003）；鋅（GB/T 5009.14—2003）。重金屬含量：砷（GB/T 5009.11—2003）；鉛（GB/T 5009.12—2010）；鎘（GB/T 5009.15—2003）；汞（GB/T 5009.17—2003），均按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.2.3 灰分及礦物質(zhì)元素概率分級(jí) 采用K-S檢驗(yàn)法，按照（–1.2816S）、（–0.5244S）、（+0.5244S）、（+1.2816S）4個(gè)分割點(diǎn)[19]將灰分及礦物質(zhì)元素含量從低到高順序各分為5個(gè)等級(jí)，性狀劃分等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2，各分級(jí)種質(zhì)資源指標(biāo)間存在極顯著性差異（<0.01），可用來(lái)篩選評(píng)價(jià)參試種質(zhì)資源，相關(guān)指標(biāo)含量及特性極高品系可作為相應(yīng)木薯品質(zhì)育種利用的基礎(chǔ)親本材料。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本研究在得到灰分及礦物質(zhì)元素含量數(shù)據(jù)后，采用SPSS 22.0軟件，運(yùn)用基于K-S檢驗(yàn)概率分級(jí)法、相關(guān)性分析法、主成分分析法、聚類(lèi)分析法及主成分綜合得分評(píng)價(jià)法進(jìn)行分析與處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 灰分及礦物質(zhì)元素的含量及相關(guān)性分析

2.1.1 灰分及礦物質(zhì)元素含量分析 灰分含量反映了樣品中礦物質(zhì)元素含量并提供了其存在必需礦物質(zhì)水平的估計(jì)值，對(duì)木薯種質(zhì)資源的鑒別起著重要作用[18]。113份木薯種質(zhì)資源灰分及礦物質(zhì)元素含量特性如表3所示。

表2 木薯種質(zhì)資源灰分及礦物質(zhì)元素含量概率分級(jí)

表3 木薯種質(zhì)資源灰分和礦物質(zhì)元素含量特性

由表3可知，不同木薯灰分含量為1.03%～ 4.26%，種質(zhì)‘50’含量最高，其次‘571’和‘428’，‘老板娘2號(hào)’含量最低，灰分含量平均值為1.97%，變異系數(shù)為36.50%。

大量元素K含量最高，其次是Mg、Na和Ca。K含量為1954.56～8762.78 mg/kg，平均值為4882.34 mg/kg，‘T3C1’含量最高，其次‘JG1301’和‘SC7’，‘50’含量最低，K含量的變異系數(shù)為24.53%。

Mg含量為149.04～1143.73 mg/kg，平均值為429.18 mg/kg，‘521’含量最高，其次‘571’和‘274’，‘MF556’含量最低，Mg含量的變異系數(shù)為37.30%。Na含量在36.80～530.40 mg/kg之間，平均值為99.62 mg/kg，‘50’含量最高，其次‘274’和‘417’，‘H660’含量最低，Na含量的變異系數(shù)為82.78%。Ca含量為66.39～1609.81 mg/kg，平均值為543.20 mg/kg，‘T4C1’含量最高，其次‘T3B1’和‘MF81’，‘6068’含量最低，Ca含量的變異系數(shù)為56.16%。微量元素Fe、Mn、Zn含量較高，Cr、Cu、Se含量均低于1 mg/kg（干重），其中Fe含量為4.35～38.93 mg/kg，平均值為11.05 mg/kg，‘F2000’含量最高，其次‘M-FC10’和‘521’，‘MF532’含量最低，F(xiàn)e含量的變異系數(shù)為53.42%。Mn含量在4.48～37.40 mg/kg之間，平均值為13.38 mg/kg，‘T1B’含量最高，其次‘M-GR911’和‘MF81’，1‘6068’含量最低，Mn含量的變異系數(shù)為48.87%。Zn含量在6.35～ 24.83 mg/kg之間，平均值為12 mg/kg，‘ZM8229’含量最高，其次‘50’和‘T1B’，‘泰國(guó)種’含量最低，Zn含量的變異系數(shù)為29.71%。

2.1.2 灰分及礦物質(zhì)元素概率分級(jí)結(jié)果 113份木薯種質(zhì)資源的灰分含量≤1.05%為1級(jí)，代表資源為‘老板娘2號(hào)’‘COL713’共2份，占總參試資源的1.77%；1.05%～1.59%為2級(jí)，代表資源‘MSC5’‘SC5’‘MF181’等共31份，占總參試資源的53.10%；1.59%～2.34%為3級(jí)，代表資源為‘瓊中1號(hào)’‘SC124’‘SC10’等共60份，占總參試資源的53.10%；2.34%～2.88%為4級(jí)，代表資源‘F2000’‘T2C1’‘T1A1’等共67份，占總參試資源的59.25%；>2.88%為5級(jí)，代表資源‘50’‘571’‘428’共13份，占總參試資源的11.50%。

Ca含量≤152.22 mg/kg為1級(jí)，代表資源為‘6068’‘MB’‘521’等共7份，占總參試資源的6.19%；152.22～383.22 mg/kg為2級(jí)，代表資源‘COC173’‘CH20’‘NZ188’等共35份，占總參試資源的30.97%；383.22～ 703.18 mg/kg為3級(jí)，代表資源‘E1340’‘MF556’‘ME190’等共44份，占總參試資源的38.94%；703.18～ 934.19 mg/kg為4級(jí)，代表資源‘T4A1’‘T1C1’‘M-GR911’等共13份，占總參試資源的11.50%；>934.19 mg/kg為5級(jí)，代表資源‘T4C1’‘T3B1’‘MF81’共14份，占總參試資源的12.39%。

Fe含量≤3.50 mg/kg為1級(jí)，無(wú)代表資源；3.50～7.96 mg/kg為2級(jí)，代表資源‘SC8’‘MF532’‘OOO’等共37份，占總參試資源的26.55%；7.96～14.15 mg/kg為3級(jí)，代表資源‘T3B1’‘F539’‘MF359’等共55份，占總參試資源的48.67%；14.15～18.61 mg/kg為4級(jí)，代表資源‘6068’‘T3C1’‘T4C1’等共9份，占總參試資源的7.96%；>18.61 mg/kg為5級(jí)，代表資源‘F2000’‘M-FC10’‘521’等共12份，占總參試資源的10.62%。

K含量≤3347.66 mg/kg為1級(jí)，代表資源為‘50’‘C9’‘老板娘1號(hào)’等共11份，占總參試資源的9.73%；3347.66～4254.38 mg/kg為2級(jí)，代表資源‘新選048’‘SC205’‘H660’等共26份，占總參試資源的23.01%；4254.38～ 5510.29 mg/kg為3級(jí)，代表資源‘M-SC4’‘C576’‘COL715’等共41份，占總參試資源的36.28%；5510.29～6417.01 mg/kg為4級(jí)，代表資源‘C1030’‘ME190’‘SC11’等共25份，占總參試資源的22.12%；>6417.01 mg/kg為5級(jí)，代表資源‘T3C1’‘JG1301’‘SC7’等共10份，占總參試資源的8.85%。

Mg含量≤224.02 mg/kg為1級(jí)，代表資源為‘MF556’‘MF-元引983’‘MF181’共3份，占總參試資源的2.65%；224.02～ 345.24 mg/kg為2級(jí)，代表資源‘水果木薯’‘T4A1’‘MF81’等共26份，占總參試資源的23.01%；345.24～513.13 mg/kg為3級(jí)，代表資源‘南美9號(hào)’‘T3A1’‘ITBB01’等共59份，占總參試資源的52.21%；513.13～634.34 mg/kg為4級(jí)，代表資源‘COL715’‘ME190’‘M-FC10’等共15份，占總參試資源的13.27%；>634.34 mg/kg為5級(jí)，代表資源‘521’‘571’‘274’等共10份，占總參試資源的8.85%。

Mn含量≤5.00 mg/kg為1級(jí)，代表資源為‘6068’‘MB’‘H660’等共3份，占總參試資源的2.56%；5.00～9.95 mg/kg為2級(jí)（低），代表資源‘泰國(guó)’‘E1340’‘老板娘2號(hào)’等共38份，占總參試資源的33.63%；9.95～16.81 mg/kg為3級(jí)，代表資源‘CM901’‘華南8號(hào)’‘R3’等共48份，占總參試資源的42.48%；16.81～21.76 mg/kg為4級(jí)（高），代表資源‘T3B1’‘MF532’‘SC4’等共14份，占總參試資源的12.39%；>21.76 mg/kg為5級(jí)，代表資源‘T1B’‘M-GR911’‘MF81’等共10份，占總參試資源的8.85%。

Na含量≤0 mg/kg為1級(jí)，無(wú)代表資源，占總參試資源的12.39%；0～56.38 mg/kg為2級(jí)，代表資源‘H660’‘泰國(guó)種’‘南美9號(hào)’等共14份，占總參試資源的77.88%；56.38- 142.86 mg/kg為3級(jí)，代表資源‘GR3’、‘C1030’‘SC8’輻射等共88份，占總參試資源的2.65%；142.86～205.31 mg/kg為4級(jí)，代表資源‘428’‘T3B1’‘SC8013’等共3份，占總參試資源的22.17%；>205.31 mg/kg為5級(jí)，代表資源‘50’‘274’‘417’等共8份，占總參試資源的7.08%。

Zn含量≤7.43 mg/kg為1級(jí)，代表資源‘泰國(guó)種’‘泰國(guó)’‘GR6’等共6份，占總參試資源的5.31%；7.43～10.13 mg/kg為2級(jí)，代表資源‘花葉木薯’‘E1340’‘SC205’等共29份，占總參試資源的25.66%；10.13～13.86 mg/kg為3級(jí)，代表資源‘SC201’‘C3’‘ME191’等共54份，占總參試資源的47.79%；13.86～ 16.56 mg/kg為4級(jí)，代表資源‘SC12’‘T3B1’‘T2C1’等共12份，占總參試資源的10.62%；>16.56 mg/kg為5級(jí)，代表資源‘ZM8229’‘50’‘T1B’等共12份，占總參試資源的10.62%。

2.1.3 灰分及礦物質(zhì)元素間的相關(guān)性分析 對(duì)113份木薯種質(zhì)資源的灰分及礦物質(zhì)元素進(jìn)行相關(guān)性分析[20]。由表4可知，灰分含量與Fe、Mg、Na、Zn含量相關(guān)性達(dá)到了極顯著水平，與Ca、K含量達(dá)到了顯著水平，Mn含量與灰分含量不具有相關(guān)性。

另外各礦物質(zhì)元素間也存在較高的相關(guān)性。Ca含量和K、Mn含量呈極顯著正相關(guān)；Ca含量和Mg、Na含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；Fe含量和Mg、Na、Zn含量呈極顯著正相關(guān)；K含量與Mn含量呈極顯著正相關(guān)，與Na含量呈極顯著負(fù)相關(guān)；Mg含量與Na、Zn含量呈極顯著正相關(guān)；Zn含量與Mn、Na含量呈極顯著正相關(guān)。因此，在木薯種質(zhì)資源中，Zn與多種礦物質(zhì)元素的吸收有較強(qiáng)的相互促進(jìn)作用，F(xiàn)e含量與Mg、Na含量有較強(qiáng)的相互促進(jìn)作用，Ca含量與K、Mn的吸收有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，而Ca、K、Mn與Fe、Mg、Na的吸收可能存在一定的拮抗作用[21]。

表4 木薯種質(zhì)資源灰分及礦物質(zhì)元素之間的相關(guān)性分析

注：*表示顯著相關(guān)（＜0.05），**表示極顯著相關(guān)（＜0.01）。

Note：*indicates significant correlation (＜0.05),**indicates extremely significant correlation (＜0.01).

2.2 礦物質(zhì)元素間的主成分分析及聚類(lèi)分析

2.2.1 礦物質(zhì)元素主成分分析 對(duì)113份木薯種質(zhì)資源7種礦物質(zhì)元素進(jìn)行主成分分析[22]。得到相關(guān)矩陣的特征值和方差貢獻(xiàn)率，如表5所示。提取特征值大于1的2個(gè)主成分[23]，第一主成分方差貢獻(xiàn)率占總變異信息的34.636%，主要反映微量元素Fe、Mg、Na的變異信息；第二主成分方差貢獻(xiàn)率27.070%，主要反映了微量元素Ca、K、Mn的變異信息，提取得到的2個(gè)主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)61.707%。

表5 主成分方差解釋

主成分的載荷矩陣旋轉(zhuǎn)之后的載荷系數(shù)更接近1或者更接近0，這樣得到的主成分能夠更好地解釋和命名變量[24]。如表6顯示了木薯7種礦物質(zhì)元素的主成分旋轉(zhuǎn)之后的載荷矩陣中各成分在各個(gè)主成分矩陣中的權(quán)重系數(shù)。第一主成分礦物質(zhì)元素Na、Mg、Zn、Fe的載荷系數(shù)，說(shuō)明Na、Mg、Zn、Fe與第一主成分存在高度的相關(guān)性；第二主成分礦物質(zhì)元素Mn、Ca、K、Zn的載荷系數(shù)，說(shuō)明Mn、Ca、K、Zn與第二主成分有較高的相關(guān)性。

表6 主成分分析旋轉(zhuǎn)后的成分載荷矩陣

在主成分分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)第一主成分和第二主成分因子得分值制作二維主成分下的散點(diǎn)分布圖[25]，如圖1所示。

圖1 主成分分布散點(diǎn)圖

2.2.2 礦物質(zhì)元素聚類(lèi)分析 通過(guò)對(duì)113份木薯種質(zhì)資源進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)分析，聚類(lèi)距離采用歐式距離平方法，聚類(lèi)方法采用組間聯(lián)接法[26]，根據(jù)不同品種類(lèi)間距離進(jìn)行區(qū)分[27]，得到不同品種聚類(lèi)樹(shù)狀圖，與主成分分析分類(lèi)結(jié)果相似。

圖2中可見(jiàn)歐式距離超過(guò)5時(shí)可分為3類(lèi)，結(jié)合主成分分析相關(guān)值對(duì)木薯種質(zhì)資源進(jìn)行區(qū)分[28]。即第一類(lèi)為‘274’‘521’‘571’等Na、Mg、Zn、Fe四種礦物質(zhì)元素含量相對(duì)較高的品種；第二類(lèi)為‘T4C1’‘T3C1’‘SC124多倍體’等礦物質(zhì)元素Mn、Ca、K、Zn含量相對(duì)較高的品種；第三類(lèi)為少數(shù)幾種礦質(zhì)元素均含量較低的品種。

圖2 聚類(lèi)分析譜系圖

2.2.2 礦物質(zhì)元素主成分綜合得分 將7種礦物質(zhì)元素?cái)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后分別得到CaFeKMgMnNaZn，通過(guò)主成分載荷矩陣表及各主成分特征值得出相關(guān)系數(shù)并計(jì)算相應(yīng)主成分值[29]，計(jì)算過(guò)程如公式（1）、（2）所示：

進(jìn)一步以?xún)蓚€(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權(quán)重[30]，計(jì)算主成分綜合模型，根據(jù)主成分綜合模型即可算出綜合主成分值[31-32]，計(jì)算過(guò)程見(jiàn)公式（3）：

由表7可知113份木薯種質(zhì)資源主成分綜合得分及排名。其中有41份木薯種質(zhì)資源礦物質(zhì)元素含量特性綜合得分為正數(shù)，72份木薯種質(zhì)資源綜合得分為負(fù)數(shù)，綜合得分排在前5位的是‘274’‘50’‘571’‘521’‘417’?！?74’和‘50’綜合得分最高，均為3.34，說(shuō)明礦物質(zhì)元素總體含量水平較高?！﹪?guó)種’得分最低，為–1.68，說(shuō)明礦物質(zhì)元素在該種質(zhì)中的總體含量水平較低。

表7 木薯種植資源礦物質(zhì)元素含量特性的綜合評(píng)價(jià)

續(xù)表7 木薯種植資源礦物質(zhì)元素含量特性的綜合評(píng)價(jià)

Tab. 7 Comprehensive evaluation of mineral element content characteristics in cassava germplasm resources (continued)

3 討論

通過(guò)對(duì)113份木薯種質(zhì)資源灰分及礦物質(zhì)元素含量測(cè)定，發(fā)現(xiàn)灰分含量在1.03%～4.26%之間共有80份。在概率分級(jí)下極高類(lèi)別多于2.90%，共有13種；高類(lèi)別即超過(guò)2.37%，共有67種。不同木薯品種間存在顯著差異。在所有木薯品種中，礦物質(zhì)元素Cr、Cu、Se含量均低于1 mg/kg（干重），Ca、Fe、K、Mg、Mn、Na、Zn含量分別為66.39～1609.81、4.35～38.93、1954.56～8762.78、149.04～1143.73、4.48～37.40、36.80～530.40、6.35～ 24.83 mg/kg。同時(shí)結(jié)合相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，在同一生長(zhǎng)環(huán)境及同一收獲期的條件下，木薯種質(zhì)資源中Zn和各礦物質(zhì)元素具有較強(qiáng)的相互促進(jìn)作用，如Fe含量與Mg、Na含量具有較強(qiáng)的相互促進(jìn)作用，Ca含量與K、Mn含量吸收有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，而Ca、K、Mn含量吸收與Fe、Mg、Na的吸收可能存在一定的拮抗作用。同時(shí)通過(guò)主成分綜合得分分析對(duì)不同木薯種植資源的礦物質(zhì)元素含量進(jìn)行綜合打分并排序，結(jié)合不同木薯種質(zhì)資源礦物質(zhì)元素含量的差異和分級(jí)，對(duì)優(yōu)選礦物質(zhì)元素含量豐富的品種具有重要的參考意義。

[1] LEITE A L M P, ZANON C D, MENEGALLI F C. Isolation and characterization of cellulose nanofibers from cassava root bagasse and peelings[J]. Carbohydrate Polymers, 2017, 157: 962-970.

[2] 曹 升, 陳江楓, 黃富宇, 嚴(yán)華兵, 韋朝念, 李富山, 陸柳英, 覃夏燕, 陳會(huì)鮮, 李恒銳. 廣西木薯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析及其發(fā)展建議[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2021, 52(6): 1468-1476.

CAO S, CHEN J F, HUANG F Y, YAN H B, WEI Z N, LI F S, LU L Y, QIN X Y, CHEN H X, LI H R. Development status and countermeasures of cassava industry in Guangxi [J]. Journal of Southern Agriculture, 2021, 52(6): 1468-1476. (in Chinese)

[3] SADRAS V O, CALDERINI D. Crop physiology case histories for major crops[M]. New York: Academic Press, 2020.

[4] DE MELLO PRADO R. Mineral nutrition of tropical plants[M]. Springer, 2021.

[5] 顏世銘, 李增禧, 熊麗萍. 微量元素醫(yī)學(xué)精要Ⅰ.微量元素的生理作用和體內(nèi)平衡[J]. 廣東微量元素科學(xué), 2002(9): 1-48.

YAN S M, LI Z X, XIONG L P. Essentials of trace element medicine i .physiological role and balance of trace elements in human body[J]. Guangdong Trace Elements Science, 2002(9): 1-48. (in Chinese)

[6] GHARIBZAHEDI S M T, JAFARI S M. The importance of minerals in human nutrition: Bioavailability, food fortification, processing effects and nanoencapsulation[J]. Trends in Food Science & Technology, 2017, 62: 119-132.

[7] NARAYANAN N, BEYENE G, CHAUHAN R D, GRUSAK A, TAYLOR N J. Stacking disease resistance and mineral biofortification in cassava varieties to enhance yields and consumer health[J]. Plant Biotechnology Journal, 2021, 19(4): 844-854.

[8] SUN Y X, HE R, PAN Y G, ChenHM, YE J Q, FU N F, PU Y F, XIAO X H, LIU S S. Characterization of the proximate composition, the amino acid, mineral and hydrogen cyanide contents of 16 cassava (Crantz) germplasms[J]. International Food Research Journal, 2020, 27(2): 339-349.

[9] 陶海騰, 張春江, 陳曉明, 呂飛杰, 臺(tái)建祥, 李開(kāi)綿. ICP-MS測(cè)定木薯生產(chǎn)副產(chǎn)物的礦質(zhì)元素和有害重金屬元素[J]. 光譜學(xué)與光譜分析, 2009, 29(7): 1983-1985.

TAO H T, ZHANG C J, CHEN X M, LV F J. TAI J X, LI K M. Application of ICP-MS to detection of mineral elements and heavy metals in cassava's byproducts[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2009, 29(7): 1983-1985. (in Chinese)

[10] KURNIAWATI S, DAMASTUTI E, LESTIANI D D, ADVENTINI N, SYAHFITRI W Y N, KUSMARTINI I, SARI D K, SANTOSO M. Determination of several trace elements in cassava using nuclear analytical technique[C]. Proceedings of the AIP Conference Proceedings, F, 2021.

[11] NADJIAM D, AYESSOU N C, GUISSé A. Physicochemical characterization of nine cassava (Crantz) cultivars from chad[J]. Food and Nutrition Sciences, 2020, 11(7): 741-56.

[12] PRATAMA S N, SUDARSONO S, ARDIE S W, KHUMAIDA N. Development of phenotypic markers and contrast genotype candidates of target minerals related to cassava[J]. Biodiversitas Journal of Biological Diversity, 2021, 22(6): 3049-3056.

[13] BAYATA A, GURE A, KEDIR K. Evaluation of nutritional compositions of cassava roots[J]. Food Science and Nutrition Completed Research, 2019: 177.

[14] BOLAJI O, KAMORU M, ADEYEYE S. Quality evaluation and physico-chemical properties of blends of fermented cassava flour (lafun) and pigeon pea flour[J]. Scientific African, 2021, 12: e00833.

[15] BAYATA A. Review on nutritional value of cassava for use as a staple food[J]. Science Journal of Analytical Chemistry, 2019, 7(4): 83-91.

[16] ISMAIL B P. Ash content determination[M]. Food analysis laboratory manual. Berlin: Springer, 2017: 117-119.

[17] HERNáNDEZ O M, FRAGA J M G, JIMéNEZ A, JIMENEZ F, ARIAS J J. Characterization of honey from the Canary Islands: determination of the mineral content by atomic absorption spectrophotometry[J]. Food Chemistry, 2005, 93(3): 449-458.

[18] MBATCHOU V C, DAWDA S. The nutritional composition of four rice varieties grown and used in different food preparations in Kassena-Nankana district, Ghana[J]. Int J Res Chem Environ, 2013, 3(1): 308-315.

[19] 肖鑫輝, 葉劍秋, 王 明, 許瑞麗, 張 潔, 萬(wàn)仲卿. 木薯種質(zhì)資源淀粉特性分析與評(píng)價(jià)[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào), 2021, 42(2): 339-348.

XIAO X H, YE J Q, WANG M, XU R L, ZHANG J, WAN Z Q. Analysis on starch properties in cassava germplasm resources[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2021, 42(2): 339-348. (in Chinese)

[20] CHáVEZ A L, BEDOYA J M, SáNCHEZ T, IGLESIAS C, CEBALLOS H, ROCA W. Iron, carotene, and ascorbic acid in cassava roots and leaves[J]. Food and Nutrition Bulletin, 2000, 21(4): 410-413.

[21] 楊紹林, 鄧 軍, 李如丹, 樊 仙, 全怡吉, 張躍彬, 刀靜梅. 果蔗礦質(zhì)養(yǎng)分含量及品質(zhì)指標(biāo)差異穩(wěn)定性分析[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào), 2021, 42(1): 92-101.

YANG S L, DENG J, LI R D, FAN X, QUAN Y J, ZHANG Y B, DAO J M. Differences stability analysis of mineral nutrient content and quality index of chewing sugarcane[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2021, 42(1): 92-101. (in Chinese)

[22] LAILA F, ZANETTA C U, KARUNIAWAN A, WALUYO B. Classifying cassava (Crantz.) clones based on principal component analysis of specific characters for use as selection criteria[C]. Proceedings of the IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, F, 2021.

[23] RAO B B, SWAMI D V, ASHOK P, BABU B K, RAMAJAYAM D, SASIKALA K. Genetic diversity studies based on principal component analysis for yield attributes in cassava genotypes[J]. International Journal of Current Mi-crobiology and Applied Sciences, 2018, 7(12): 1424-1430.

[24] FERGUSON M E, SHAH T, KULAKOW P, CEBALLOS H. A global overview of cassava genetic diversity[J]. PLoS One, 2019, 14(11): e0224763.

[25] AGRE A P, BHATTACHARJEE R, RABBI I Y, ALABA O A, UNACHUKWU N N, AYENAN M A T, LOKO Y L, BAUCHET G J, DANSI A. Classification of elite cassava varieties (Crantz) cultivated in Benin Republic using farmers’ knowledge, morphological traits and simple sequence repeat (SSR) markers[J]. Genetic Resources and Crop Evolution, 2018, 65(2): 513-525.

[26] 姜太玲, 劉光華, 周迎春, 熊賢坤, 劉 超, 段春芳, 宋記明, 劉 倩, 李月仙, 沈紹斌, 嚴(yán) 煒, 易懷鋒, 盧 誠(chéng), 張林輝. 不同品種木薯的主要品質(zhì)特征與綜合評(píng)價(jià)[J]. 食品工業(yè)科技, 2019, 40(20): 251-255, 61.

JIANG T L, LIU G H, ZHOU Y C, XIONG X K. LIU C, DUAN C F, SONG J M, LIU Q, LI Y X, SHEN S B, YAN W, YI H F, LU C, ZHANG L H. Quality characteristics and comprehensive evaluation of different varieties of cassava[J]. Science and Technology of Food Industry, 2019, 40(20): 251-255, 61. (in Chinese)

[27] BALOGUN I, GARNER E, AMER P, FENNESSY P, TEEKEN B, OLAOSEBIKAN O, ABOLORE B, MADU T, OKOYE B, SANTOS B. From traits to typologies: Piloting new approaches to profiling trait preferences along the cassava value chain in Nigeria[J]. Crop Science, 2022, 62(1): 259-274.

[28] FERREIRA S L C, JUNIOR J B P, LE?O D J, DOSREIS P S, CHAGAS A V B, DOSSANTOS L O. Determination and multivariate evaluation of the mineral composition of red jambo [(L.)][J]. Food Chemistry, 2022, 371: 131381.

[29] LIU Z F, LIU P P, AN F, CHENG L L, YUN T, MA X W. Effects of cassava allelochemicals on rubber tree pathogens, soil microorganisms, and soil fertility in a rubber tree- cassava intercropping system[J]. Journal of Rubber Research, 2020, 23(4): 257-271.

[30] OCAMPO J, OVALLE T, LABARTA R, LE D P, DEHAAN S, VU N A, KHA L Q, BECERRALOPEZLAVALLE L A. DNA fingerprinting reveals varietal composition of Vietnamese cassava germplasm (Crantz) from farmers’ field and genebank collections[J]. Plant Molecular Biology, 2022, 109: 215-232.

[31] 李笑梅, 邢竺靜, 趙廉誠(chéng), 石彥國(guó), 陳 璐, 閆怡宏, 張 娜. 基于主成分與聚類(lèi)分析法的制備豆?jié){用大豆的品質(zhì)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)[J]. 食品科學(xué), 2020, 41(15): 64-71.

LI X M, XING Z J, ZHAO L C, SHI Y G, CHEN L, YAN Y H, ZHANG N. Comprehensive quality evaluation of soybean varieties for their suitability for soybean milk production based on principal component analysis and cluster analysis[J]. Food Science, 2020, 41(15): 64-71. (in Chinese)

[32] SHI S J, WANG E T, LI C X, ZHOU H, CAI M L, CAO C G, JIANG Y. Comprehensive evaluation of 17 qualities of 84 types of rice based on principal component analysis[J]. Foods, 2021, 10(11): 2883.

Difference Analysis of Main Mineral Elements in Different Cassava Germplasm Resources

WANG Siqi1, SONG Jiming2, CAO Min1, WANG Rui1, TANG Li1, ZHANG Rui1, TIAN Rongzhi3, WU Jinshan1,4*, ZHANG Xiaofei5, CHEN Yinhua1

1. College of Tropical Crops, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China; 2. Institute of Tropical and Subtropical Cash Crops, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Baoshan, Yunan 678000, China; 3. School of Graduate, Party School of the Central Committee of C. P. C, Beijing 100091, China; 4. College of Forestry, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China;5. International Center for Tropical Agriculture (ICAT), Cali, A.A 6713, Colombia

In order to understand the mineral element content of different cassava germplasm resource and to select the germplasm with rich content, and provide data support for the comprehensive utilization of cassava, the contents of ash and mineral elements in 113 cassava germplasm resources were determined by muffle furnace method, atomic absorption spectrometry and atomic fluorescence spectrometry. The results showed that the content of mineral element of Cr, Cu and Se was lower than 1 mg/kg (dry weight), and the content of Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na and Zn was 66.39–1609.81 mg/kg, 4.35–38.93 mg/kg, 1954.56–8762.78 mg/kg, 149.04–1143.73 mg/kg, 4.48–37.40 mg/kg, 36.80–530.40 mg/kg, and 6.35– 24.83 mg/kg, respectively. The ash content and mineral element content of the 113 cassava varieties were divided into five grades by the probability grading method, namely extremely high, high, medium, low and very low. Extremely high strains were recommended as basic parent materials. In the correlation analysis, ash content had a significant correlation with Fe, Mg, Na and Zn content, Ca content had a very significant positive correlation with K and Mn content, Ca content had a very significant negative correlation with Mg and Na content, Fe content had a very significant positive correlation with Mg, Na and Zn content, K content had a very significant positive correlation with Mn content, a very significant negative correlation with Na content, Mg content had a very significant negative correlation with Na and Zn, and Zn content had a very significant positive correlation with Mn and Na content. Therefore, the absorption of Zn and various mineral elements in cassava germplasm resources had a strong mutual promotion, Fe content and Mg, Na content had a strong mutual promotion, Ca content and K, Mn content had a strong promotion, while the absorption of Ca, K, Mn and Fe, Mg, Na content may have a certain antagonistic effect. Further combined with principal component analysis and cluster analysis, the mineral element contents of different cassava varieties were comprehensively evaluated, and two principal components with eigenvalues greater than 1 was obtained, with a cumulative variance contribution rate of 61.707%. Cluster analysis could divide the 113 cassava varieties into three categories. According to the difference of mineral element contents, different cassava varieties could be divided into high Na, Mg, Zn, Fe content group and high Mn, Ca, K, Zn content group. Cassava varieties such as ‘274’ ‘50’ ‘571’ ‘521’ ‘417’ had higher scores in the comprehensive evaluation of principal components.

cassava; mineral elements; ash content; content; analysis

S533

A

10.3969/j.issn.1000-2561.2022.08.006

2022-02-10；

2022-03-21

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目（No. CARS-11-HNCYH）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（No. 2018YFD1000500）。

王思琦（1998—），女，碩士研究生，研究方向：資源利用與植物保護(hù)。*通信作者（Corresponding author）：吳金山（WU Jinshan），E-mail：wujsh2007@163.com。