93個美國引進玉米自交種營養(yǎng)特性分析

， ， ， ， ，， ， ,2(.南通大學生命科學學院， 江蘇 南通 22609; 2.農(nóng)業(yè)部南方平原玉米觀察站， 江蘇 南通22609)

·資源與利用·

93個美國引進玉米自交種營養(yǎng)特性分析

王玲娟1，李麗萍1，賈夢潔1，梁燕1，張正1，陳玉香1，丁沖沖1，曹云英1,2
(1.南通大學生命科學學院， 江蘇 南通 226019; 2.農(nóng)業(yè)部南方平原玉米觀察站， 江蘇 南通226019)

采用近紅外光譜分析法研究美國玉米自交種的營養(yǎng)特性，并利用相關分析和聚類分析對結(jié)果進行評價。結(jié)果表明：美國玉米93個自交種粗蛋白含量在8.5%～14.4%之間，淀粉在63.8%～72.0%之間，油分在2.8%～5.0%之間。各營養(yǎng)指標間有極顯著差異，且變異程度以油分最大，淀粉最小。相關分析表明，粗蛋白與油分呈極顯著正相關、粗蛋白和油分均與淀粉呈極顯著負相關。聚類分析表明，93個玉米自交種可分為四大類，品種P 737 M 20單獨為一類，表現(xiàn)為高油分、低淀粉和中等粗蛋白的特點，其余三類均表現(xiàn)為高淀粉、低油分，而粗蛋白則有高有低的特點。

玉米; 聚類分析; 自交種； 營養(yǎng)特性

玉米是世界上分布最廣泛的糧食作物之一，中國是世界玉米生產(chǎn)第二大國，種植面積占世界玉米總面積的17.2%[1]，僅次于小麥和水稻。玉米可以作為糧食，也可以用于制造工業(yè)酒精，動物飼料[2]。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，玉米已不再作為主要的糧食，約70%的玉米用作飼料。為了提高玉米的轉(zhuǎn)化能力和降低飼料成本，在保證高產(chǎn)的同時，還要提高玉米的品質(zhì)，因此，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米品種的篩選是目前生產(chǎn)上亟待解決的一個重要問題[3]。

玉米的營養(yǎng)品質(zhì)泛指玉米籽粒中所含的營養(yǎng)成分，主要有蛋白質(zhì)、淀粉、油分等。前人已對玉米籽粒成分及主要營養(yǎng)品質(zhì)性狀的遺傳和QTL定位進行了研究[2，4]，但這些研究涉及的品種較少。本研究對美國引進的93個玉米自交種營養(yǎng)品質(zhì)相關指標進行了測定，通過相關分析和聚類分析，比較了供試品種各材料營養(yǎng)指標之間的關系和相似性，以期為優(yōu)質(zhì)品種的篩選及育種單位提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試品種與種植

試驗在南通大學南方平原玉米觀察站試驗場進行。供試品種選用來自美國的93個玉米自交系(品種)。3月20日浸種，次日催芽播種，盆缽育苗，4月10日移栽至大田。每穴1苗，每品種種植10苗，3個重復。采用寬窄行種植。寬行距90 cm，窄行距40 cm，株距40 cm。施肥等管理按常規(guī)高產(chǎn)栽培。生長期間注意及時觀察，防治病蟲草害。定期觀察各品種抽雄吐絲期，及時套袋和授粉。成熟后及時采收果穗，自然陽光下曬干，人工脫粒，收集種子后進行營養(yǎng)品質(zhì)的測定。

1.2 測定項目與方法

營養(yǎng)品質(zhì)測定的指標主要有粗蛋白、淀粉和油分。測定采用近紅外谷物分析儀(福斯公司，InfratecTM1241)來進行。

1.3 數(shù)據(jù)分析

主要使用SPSS 18.0軟件進行相關分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 93個玉米自交種籽粒的營養(yǎng)品質(zhì)分析

表1列出了93個玉米自交種的粗蛋白、淀粉和油分的含量。對表1中的3種營養(yǎng)品質(zhì)指標進行了描述性統(tǒng)計分析及繪制散點圖，結(jié)果見表2和圖1。從圖1可以看出，3個營養(yǎng)指標中玉米淀粉含量最高，粗蛋白含量次之，油分的含量較少。各品種這3個營養(yǎng)指標的平均值分別為68.8%、11.5%和3.8%(表2)。3個營養(yǎng)品質(zhì)指標在各品種間差異極顯著(plt;0.01，表2)，其中油分的變異最大(變異系數(shù)為12.7%)，淀粉最小(變異系數(shù)為1.97%)。

表1 93個玉米自交種籽粒的粗蛋白、淀粉和油分的含量

編號 品種粗蛋白(%)淀粉(%)油分(%)編號 品種粗蛋白(%)淀粉(%)油分(%)1 B7311．5±0．168．7±0．33．4±0．148 PHG359．5±0．270．1±0．13．1±0．12 BCC0312．1±0．0269．3±0．13．3±0．0249 PHG3912．7±0．168．9±0．33．0±0．13 CQ702RC12．8±0．166．9±0．033．3±0．150 PHG4711．3±0．369．2±0．14．2±0．034 CR1414．07±0．266．4±0．33．8±0．151 PHG5011．3±0．0468．7±0．14．0±0．015 DJ711．2±0．170．2±0．33．4±0．152 PHG7111．7±0．768．4±0．23．7±0．16 F11811．5±0．170．0±0．22．9±0．153 PHG7211．7±0．268．6±0．24．4±0．027 G808．8±0．170．7±0．013．0±0．0154 PHG8312．1±0．667．8±0．12．8±0．18 GP15611．9±0．167．3±0．15．0±0．0155 PHG869．3±0．172．0±0．23．1±0．19 HBA19．2±0．168．4±0．24．0±0．156 PHK3512．7±0．0568．2±0．14．4±0．0210 H8411．9±0．267．1±0．14．2±0．157 PHK4210．1±0．368．7±0．13．7±0．111 K6410．0±0．170．2±0．44．1±0．158 PHK5612．2±0．168．9±0．43．9±0．112 L3179．7±0．169．4±0．13．9±0．159 PHKE611．1±0．369．2±0．013．1±0．0113 LH113．0±0．467．6±0．53．7±0．160 PHJ8914．1±0．167．3±0．14．3±0．0214 LH519．3±0．269．5±0．34．1±0．261 PHJ9012．2±0．167．7±0．24．0±0．115 LH6010．4±0．369．7±0．14．2±0．162 PHN8210．4±0．170．2±0．43．0±0．0316 LH8212．8±0．169．1±0．13．6±0．163 PHP0213．1±0．468．2±0．33．8±0．317 LH9310．7±0．0369．0±0．14．0±0．164 PHM4911．2±0．0368．7±0．44．0±0．0418 LH14911．2±0．569．4±0．53．6±0．165 PHM5711．5±0．469．2±0．023．9±0．119 LH16012．3±0．0168．0±0．14．2±0．166 PHN7310．5±0．170．2±0．043．2±0．0220 LH16212．2±0．269．6±0．23．5±0．0167 PHP608．6±0．271．7±0．23．1±0．0221 LH123Ht12．4±0．169．0±0．23．2±0．0468 PHR3212．8±0．367．2±0．23．8±0．122 LH18113．3±0．369．3±0．23．4±0．0169 PHR4712．1±0．267．9±0．014．2±0．0123 LH19010．2±0．170．6±0．23．7±0．170 PHT1013．1±0．168．6±0．033．3±0．0324 LH19112．0±0．169．6±0．23．2±0．171 PHT5511．8±0．567．8±0．33．9±0．125 LH19210．7±0．169．4±0．24．1±0．172 PHT6010．0±0．0571．7±0．13．9±0．126 LH19311．4±0．269．1±0．13．6±0．0273 PHT6910．1±0．170．1±0．63．1±0．127 LH19410．6±0．169．5±0．13．5±0．374 PHVA910．9±0．270．0±0．24．0±0．128 LH19511．8±0．369．6±0．013．9±0．0175 PHV788．7±0．170．5±0．023．0±0．0229 LH1969．7±0．171．5±0．22．9±0．176 PHWG513．2±0．268．6±0．033．5±0．0430 LH1979．7±1．170．3±2．53．7±0．777 PHW2010．9±0．269．9±0．13．6±0．0231 LH21413．0±0．267．4±0．13．9±0．0378 PHW309．8±0．270．0±0．43．7±0．232 LH21610．9±0．0169．3±0．33．8±0．0279 Q38112．2±0．168．3±0．23．9±0．133 LH220Ht10．0±0．170．0±0．23．6±0．180 S832611．7±0．269．0±0．13．5±0．0134 MBNA14．4±0．0166．9±0．063．5±0．0281 SG1710．5±0．0469．2±0．033．7±0．235 MBST12．8±0．469．0±0．23．4±0．282 T22611．3±0．170．8±0．033．3±0．136 MBSJ12．4±0．169．1±0．33．6±0．0283 T810．2±0．371．3±0．64．5±0．0137 M1412．9±0．367．2±0．24．6±0．184 W855510．9±0．170．2±0．13．2±0．138 ML6069．8±0．168．3±0．33．4±0．0285 WIL90011．1±0．270．2±0．13．2±0．0339 N610．7±0．167．3±0．014．5±0．186 4676A9．9±0．0470．7±0．23．4±0．240 NC25012．0±0．367．6±0．24．2±0．187 29MIBZ212．0±0．0567．9±0．24．0±0．141 N?PH?P11．5±0．168．7±0．044．4±0．188 6M50210．9±0．0369．8±0．43．9±0．0242 Oh40B11．7±0．167．8±0．14．5±0．0289 2FACC8．5±0．271．0±0．13．2±0．0143 OH4311．9±0．0269．8±0．23．9±0．0390 91210．7±0．269．6±0．23．7±0．0344 Pa9111．9±0．0168．5±0．014．0±0．191 33?569．3±0．571．2±0．33．1±0．345 P737M2013．4±0．0163．8±0．14．7±0．192 45?1210．0±0．271．1±0．73．4±0．0146 PHH9312．7±0．0368．4±0．033．4±0．193 90413．2±0．0366．9±0．14．6±0．0447 PHG2911．9±0．168．5±0．13．9±0．1

3個營養(yǎng)指標中粗蛋白最高的品種是MBNA，含量達到14.4%，最低的是2 FACC，含量為8.5%，含量在14.0%以上或9.0%以下的只占到品種數(shù)的7.5%，72.0%的品種粗蛋白含量均在9.0%～13.9%之間；淀粉最高的是PHG 86品種，含量達72.0%，最低的是P 737 M 20，為63.8%，74.2%的品種淀粉含量均在66.5%～70.5%之間，含量在70.5%以上或66.5%以下的占到品種數(shù)的15.1%；油分最高的品種是GP 156，含量為5.0%，最低的是PHG 83，為2.8%，油分含量在4%以下的品種較多，占品種數(shù)的78.5%，油分大于4.5%的品種較少，只有4個品種，即除了最大的品種GP 156外，還有M 14、904和P 737 M 20。

圖1 93個玉米自交種營養(yǎng)品質(zhì)指標的含量

表2 93個玉米自交種營養(yǎng)品質(zhì)指標的描述性統(tǒng)計分析

測定指標最小值最大值平均值標準差變異系數(shù)(%)F值粗蛋白8．514．411．31．3311．826．038??淀粉63．872．069．11．361．9712．639??油分2．85．03．70．4712．713．058??

注：“*”表示差異顯著(plt;0.05)；“**”表示差異極顯著(plt;0.01)。下同。

2.2 各營養(yǎng)品質(zhì)指標間的相關性分析

表3 玉米3個營養(yǎng)品質(zhì)指標間的相關性分析

指標粗蛋白淀粉油分粗蛋白1．00淀粉-0．738??1．00油分0．274??-0．524??1．00

從表3可知，玉米3個營養(yǎng)品質(zhì)指標間有良好的相關系數(shù)。粗蛋白與淀粉呈極顯著的負相關(-0.738**，plt;0.01)，與油分呈極顯著的正相關(0.274**，plt;0.01)；淀粉與油分呈極顯著的負相關(-0.524**，plt;0.01)。

2.3 聚類分析

聚類分析的原則是具有較大相似性的個體分在同一類中，差異較大的個體分在不同類中。以營養(yǎng)品質(zhì)的3個指標進行系統(tǒng)樣品聚類，變量間親疏程度用歐氏距離表示，系統(tǒng)聚類的方法采用類間平均距離，結(jié)果如圖2所示。在歐氏距離15處把93個品種分為兩大類群，第一大類有92個品種(聚類圖中上面部分，除編號45的品種外所有的品種)，第二類有1個品種P 737 M 20(編號45)；兩類品種間均值相比，第一類品種粗蛋白、油分均低于第二類品種約18.6%、27.0%，而淀粉則相反(8.3%)。

圖2 93個玉米自交種營養(yǎng)品質(zhì)指標的聚類分析

歐氏距離5處93個品種分為四大類群，第一類有48個品種(聚類圖中上面部分，編號51～39)，第二大類有3個品種(編號4、34、60)，第三大類有41個品種(編號72～15)；第四大類有1個品種(編號45)。四類品種間均值相比，第一、二、三類品種的淀粉均高于第四類品種(7.1%、22.4%、46.9%)，油分則均低于第四類品種(19.1%、17.7%、25.1%)，粗蛋白則有高有低，其中第二類品種的粗蛋白則高于第四類約5.8%，第一、三類則低于第四類品種(9.3%、24.4%)。

3 討 論

近紅外光譜分析目前已成為普遍接受的谷物分析的方法，該方法對樣品可做到無損快速檢測，重復性好，準確度高，目前已在玉米、大豆、燕麥等多種谷物中廣泛用來測定粗蛋白、油分、膳食纖維、透明度和硬度等指標[5-9]。本研究采用近紅外光譜分析的谷物分析儀 (InfratecTM1241)測定了93個玉米自交種粗蛋白質(zhì)、淀粉和油分含量，在短時間之內(nèi)就可獲得全部樣品的營養(yǎng)信息，實現(xiàn)了玉米籽?？焖贌o損的分析。

有研究表明玉米中粗蛋白質(zhì)含量一般在10%左右，淀粉含量在65%～75%之間，油分含量則在4%～5%之間[2，10]。本研究中，93個玉米自交種粗蛋白質(zhì)含量在8.5%～14.4%之間，淀粉在63.8%～72.0%之間，油分在2.8%～5.0%之間，實驗結(jié)果與前人研究大體相符，說明本研究通過InfratecTM1241 谷物分析儀獲得的數(shù)據(jù)是可靠的，在生產(chǎn)實踐中快速找到所需要的品種，例如需要高淀粉、高蛋白質(zhì)或高油分的玉米品種，這樣不僅省工省時，還可以節(jié)省大量的生產(chǎn)成本，保證高質(zhì)高產(chǎn)。同時也可以用來辨別或檢測特定的種子是否為該品種，通過比較特定種子的分析數(shù)據(jù)與該品種應有的指標值是否相符，從而判斷種子是否純正，保障農(nóng)民的利益不受侵害，也保證了谷物的優(yōu)質(zhì)品質(zhì)。

淀粉、蛋白質(zhì)和油分是普通玉米籽粒的主要營養(yǎng)成分。本研究通過93個玉米自交系對三者之間的關系進行了分析，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)和油分含量均與淀粉含量呈極顯著負相關，而蛋白質(zhì)和油分含量呈極顯著正相關，與前人研究結(jié)果一致[11-14]。聚類分析結(jié)果表明，93個玉米自交種可簡單分為四大類，第四類(1個品種)表現(xiàn)為高油分、低淀粉和中等蛋白質(zhì)的特點，而絕大部分品種(92個)，分屬第一、二、三類，均表現(xiàn)為高淀粉、低油分，蛋白質(zhì)含量則有高有低，第一類(48個品種)和第三類(41個品種)均為低蛋白，第二類(3個品種)則為高蛋白的特點。這些結(jié)果為人們根據(jù)需要選擇合適的品種提供了參考，同時也為育種單位提供了理論依據(jù)。

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Analysis of Nutritional Properties of 93 Maize Inbred Varieties from American

WANGLingjuan1,LILiping1,JIAMengjie1,LIANGYan1,ZHANGZheng1,CHENYuxiang1,DINGChongchong1,CAOYunying1,2

2017-03-10

江蘇省高校自然科學研究面上項目 (13 KJB 210005)；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目(CX(13)5085)；江蘇省高等學校大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(201610304065 Y)；江蘇省普通高校學術學位研究生創(chuàng)新計劃項目(KYLX 16_0966)；農(nóng)業(yè)部南方玉米平原觀察站開放課題(NT 201401)。

王玲娟(1993—)，女，江蘇如東人；碩士研究生，主要從事作物品質(zhì)的研究；E-mail：2209051115@qq.com。

曹云英，女，博士，副教授，E-mail：cyy@ntu.edu.cn。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.10.059

S 513

A

1001-4705(2017)10-0059-04