不同群體文冠果果實(shí)性狀及營養(yǎng)成分的分析

0文冠果育種存在的問題文冠果是無病兒童科的植物，屬于中國獨(dú)特的木本植物，分布在中國北方大部分地區(qū)。文冠果具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和抗旱、抗寒、抗鹽堿能力,同時(shí)它含有多種黃酮類和皂苷類植物化學(xué)成分并具有多種生物活性。此外,文冠果種仁含油率高,是油酸和亞油酸含量較高的高級食用油,同時(shí)也是制備生物柴油的來源之一。研究表明該生物柴油與美國和德國生物柴油標(biāo)準(zhǔn)接近,并且符合《柴油機(jī)燃料調(diào)合用生物柴油(BD100)》標(biāo)準(zhǔn)。因此,文冠果是荒山綠化、保持水土、防風(fēng)固沙的重要綠化樹種,同時(shí)也是集食用、藥用和工業(yè)用途于一身的優(yōu)良樹種。然而,文冠果是異花授粉植物,遺傳多樣性廣泛使得后代分離現(xiàn)象嚴(yán)重,導(dǎo)致單株產(chǎn)量相差懸株。同時(shí)由于樹體營養(yǎng)限制和有性繁育退化等原因使得文冠果“千花一果”現(xiàn)象普遍存在。上述問題給文冠果育種設(shè)置諸多障礙,成為文冠果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。遺傳多樣性是遺傳信息內(nèi)、外在因素的共同作用下產(chǎn)生的遺傳變異,是群體生物遺傳信息的重要表征,也是長期適應(yīng)與進(jìn)化的產(chǎn)物。一種植物群體不但具有適應(yīng)現(xiàn)有環(huán)境的能力,更重要的是適應(yīng)環(huán)境的應(yīng)變能力。而群體中的數(shù)量或質(zhì)量性狀是植物形態(tài)特征的具體展示、生物遺傳的信息表達(dá),同時(shí)也是環(huán)境適應(yīng)的直接表征。由此可見,群體中的數(shù)量或質(zhì)量性狀是研究群體遺傳多樣性的重要內(nèi)容和手段。但是,將文冠果果實(shí)和種子等數(shù)量和質(zhì)量性狀作為依據(jù),篩選優(yōu)良群體的相關(guān)研究較少。因此,筆者通過對內(nèi)蒙古翁牛特旗和阿魯科爾沁旗文冠果不同群體的成熟果數(shù)量、單果干重以及相應(yīng)的種子數(shù)和千粒重等表型性狀調(diào)查分析,深入研究不同群體種仁油含量、種仁脂肪酸成分含量等油品質(zhì)分析,揭示不同文冠果群體果實(shí)外在和內(nèi)在群體變異程度。以期通過對其果實(shí)和種子性狀進(jìn)行綜合評價(jià),為文冠果開展遺傳改良、品種選育以及遺傳資源保存提供參考。1材料和方法1.1調(diào)查調(diào)查工作2009年8—10月在內(nèi)蒙古翁牛特旗和阿魯科爾沁旗開展文冠果不同群體果實(shí)的成熟果數(shù)量、干果重和種子數(shù)和千粒重等性狀調(diào)查等工作。2010年3—5月進(jìn)行文冠果含油率和脂肪酸成分及含量測定試驗(yàn)。1.2試驗(yàn)材料試驗(yàn)材料是不同文冠果群體的果實(shí)以及相應(yīng)的種子。將野外收集的種子去除種皮、烘干、粉碎、過篩后置于4℃冰箱中備用。1.3測試方法1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)2結(jié)果與分析2.1單種子數(shù)和作性體性狀的變異各不同群體果實(shí)和種子性狀調(diào)查列入表1。從表中可以看出,不同群體成熟果果實(shí)數(shù)量間存在一定差異,最高的為7#,最低的是3#,分別為(8.9±0.4)、(5.8±0.4)個。單果干重之間的差異也不是很大,較好的是5、6和7#,較差的是4#,單果干重最大差值為7.73g。種子數(shù)是性狀中群體差異變化最小的,其種子數(shù)范圍在21.6~23.5粒之間。而千粒重是性狀中群體差異變化最大的,最好的是7#,最差的是2#,之間的差值為143.6g。從表1可以看出,文冠果在種子數(shù)、單果干重性狀上群體變異較小,而在平均成熟果果實(shí)數(shù)量和千粒重性狀上群體變異較大,表明文冠果在平均成熟果果實(shí)數(shù)量和千粒重性狀上遺傳多樣性十分豐富。上述性狀中較好的群體為6#和8#,最好的是7#。2.2種仁油含油量的確定脂肪酸類的含量不僅可以作為評價(jià)油含量的重要標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)也是鑒定果實(shí)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)之一。因此,本研究以含油量作為評價(jià)文冠果不同群體的一項(xiàng)重要依據(jù)。試驗(yàn)采用微波輔助提取法進(jìn)行提取。從圖1可以看出,不同群體種仁的含油量之間存在一定差異(P<0.05)。由表1和圖1可以看出,在單果干重、千粒重和含油量之間存在一定的相關(guān)關(guān)系,即單果干重和千粒重越大,其含油量越高。這可能是由于果實(shí)是植物生殖生長的器官,同時(shí)也是養(yǎng)分的貯藏器官,植物將光合養(yǎng)分主要供給果實(shí)。然而植物是動態(tài)的有機(jī)體,油脂類物質(zhì)作為植物次生代謝產(chǎn)物的重要組成部分,一些生物或非生物因子的作用都會影響植物體內(nèi)的代謝產(chǎn)物變化,因此,即使相同基因型群體在不同的栽培地點(diǎn)其代謝產(chǎn)物的含量也不同。而且由于文冠果不同群體之間的營養(yǎng)差異,導(dǎo)致種仁油含量存在差異性。此外,脂肪酸含量較高的群體是7#,其含油量為(59.27±0.42)%。2.3種仁油脂肪酸含量的相對含量不同文冠果不同群體種仁的含油量不同,不同群體種仁油中脂肪酸成分的含量也可能不同。因此,筆者對不同文冠果不同群體的種仁油脂肪酸成分含量進(jìn)行測定,并將此作為文冠果評價(jià)其群體多樣性的指標(biāo)之一。從表2可以看出,文冠果種仁中主要含有15種脂肪酸,其中十八碳二烯酸和十八烯酸的含量較高,分別在42%和33%左右。11-二十碳烯酸、13-二十二碳烯酸、15-二十四碳烯酸的相對含量次之。此外,不同群體之間各種脂肪酸成分的含量不同,其中7#群體中的十八碳二烯酸含量最高,為44.12%;8#群體中的十八烯酸最高,含量為31.42%;4#群體中的11-二十碳烯酸最高,含量是8.96%;1#群體中13-二十二碳烯酸和15-二十四碳烯酸的含量最高,分別為7.49%、4.44%。不同群體中種仁油脂肪酸成分含量的差異是源于不同群體內(nèi)存在遺傳差異,導(dǎo)致植物次生代謝過程中的一些關(guān)鍵酶類不同,而這些酶類在植物化學(xué)成分的生物合成和代謝等方面起到重要作用。此外,不同群體外界氣候環(huán)境的不同也會影響植物體內(nèi)的化學(xué)成分含量。KevinJHarrington的研究指出,理想的生物燃料物質(zhì)應(yīng)含有較多的、16~19個碳的直鏈的非芳香烴的脂肪酸成分。而文冠果種仁中的脂肪酸多為16~18個碳(相對含量均高于78.79%),表明文冠果種仁油是良好的生物質(zhì)燃料油。此外,由表2可以看出,7#群體的脂肪酸成分結(jié)構(gòu)中碳數(shù)≤18的脂肪酸相對含量最高,為87.75%。3不同群體文冠果種仁油脂肪酸化學(xué)成分比較試驗(yàn)對內(nèi)蒙古翁牛特旗和阿魯科爾沁旗的8個群體文冠果群體資源的成熟果數(shù)量、果實(shí)的果重與相應(yīng)的種子數(shù)和千粒重等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查;對上述群體的種仁含油量和脂肪酸含量進(jìn)行分析。通過上述指標(biāo)對不同群體的文冠果果實(shí)資源進(jìn)行評價(jià)。結(jié)果表明,文冠果群體在成熟果數(shù)量、果實(shí)的果重與相應(yīng)的種子數(shù)和千粒重等數(shù)量性狀上變異較大,而且不同群體的脂肪酸含量存在差異,7#群體表現(xiàn)較好。不同群體文冠果種仁油脂肪酸化學(xué)成分含量分析表明,文冠果種仁中的脂肪酸多為16~18個碳,而且7#群體的脂肪酸成分結(jié)構(gòu)中碳數(shù)≤18的脂肪酸相對含量較高,為87.75%。通過上述數(shù)量和質(zhì)量性狀調(diào)查可以看出,7#群體可以視為優(yōu)勢群體。4討論4.1群體間性狀變異就異花授粉植物而言,其群體變異程度較大。本試驗(yàn)表明,所測定的群體間的各個形狀差異均顯著,恰恰說明了文冠果不同群體間的性狀變異顯著。這種群體間的差異與沙棘、高山櫟等的群體變異情況相一致。其原因歸結(jié)于不同群體的地理空間位置以及受其影響的基因變異。上述因素加大了文冠果不同群體內(nèi)的數(shù)量和質(zhì)量性狀的差異性,即不同群體間的性狀差異性反映了不同群體在適應(yīng)不同環(huán)境中的適應(yīng)性改變。4.2文冠果的群體資源群體變異是研究群體遺傳變異和群體資源的重要內(nèi)容。群體間的變異差異明顯,說明文冠果群體間的分化較大,文冠果的群體資源豐富。這說明文冠果群體選擇的潛力較大,有利于其優(yōu)良群體選擇和核心種質(zhì)構(gòu)建,而對文冠果現(xiàn)有資源收集保存應(yīng)優(yōu)先考慮其優(yōu)勢群體的選擇和保存。據(jù)此,2010年秋季將7#優(yōu)良群體苗木遷地收集到與原產(chǎn)地緯度相近的吉林省林科院前郭縣種苗收集圃內(nèi)。(1)資源調(diào)查,觀察群體生長對內(nèi)蒙古翁牛特旗和阿魯科爾沁旗的各4個文冠果群體(分別標(biāo)號為1、2、3、4、5、6、7、8)進(jìn)行資源調(diào)查,觀察群體樹齡是10~15年,胸徑9~12cm,樹冠1.4~1.6m左右。隨機(jī)選取每個群體50株樹的成熟果數(shù)量、干果重與相應(yīng)的種子數(shù)和千粒重等指標(biāo)。(2)物料的石油醚比采用優(yōu)化的微波輔助提取法進(jìn)行提取,條件為:粒度0.5mm,輻射溫度50℃,輻射時(shí)間為15min,輻射功率700W,物料與石油醚比1:5,提取3次。所得油份在35℃低溫條件下旋至恒重,計(jì)算含油量。(3)檢測條件設(shè)定采用450-GC/240-MS型GC-MS儀器進(jìn)行油質(zhì)脂肪酸成分分析,分析柱為HP-5硅膠柱(30m×0.32mm)。檢測程序設(shè)定如下:柱溫40℃2min,200℃(升溫速度20℃/min)2min,最后柱溫為230℃(升溫速度10℃/min)。質(zhì)譜條件:陽離子,離子能為70eV,注射器和檢測器溫度分別為280℃和290℃,離子源溫度為230℃,氦氣作為載氣,分流比為1:40,質(zhì)譜檢測范圍是m/z35~425。進(jìn)樣1μL。1.3.2儀器、試劑與儀器采用的儀器包括上海新儀微波化學(xué)科技有限公司生產(chǎn)的MAS-II型微波儀、上海青浦滬西儀器廠生產(chǎn)的RE