燕麦籽粒可溶性β-葡聚糖含量与主要农艺性状的相关性分析

白晓雷1，刘艳春1，秦立金2，杨学文1，王欣欣1，路耿新1

（1.赤峰市农牧科学研究院，内蒙古 赤峰 024031；2.赤峰学院 生命科学学院，内蒙古 赤峰 024000）

摘 要：本试验采用刚果红比色法测定了主要来源于赤峰地区的105份燕麦材料籽粒可溶性β-葡聚糖含量，并对其株高、旗叶长、旗叶宽、穂长、粒长、粒宽、千粒重等农艺性状和产量指标进行测定，分析各性状之间的相关性.结果表明，可溶性β-葡聚糖含量与上述农艺性状之间的相关性皆不显著；105份燕麦材料的β-葡聚糖含量介于0.43%~2.54%之间，从中筛选出高β-葡聚糖材料7份.

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关键词 ：燕麦；可溶性β-葡聚糖；刚果红法；相关分析

中图分类号：TS210.7文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）08-0014-03

燕麦（Oat）属于禾本科（Gramineae）燕麦属（Avena）一年生草本植物，是重要的粮食和饲草饲料作物，可分为帯稃型（皮燕麦）和裸粒型（裸燕麦）两种.燕麦营养丰富，是谷物中最好的全价营养食品之一，与小麦、水稻、玉米等作物相比，燕麦籽粒中的蛋白质、不饱和脂肪酸、维生素、矿物质元素等营养指标均位居前列.此外，燕麦中还含有丰富的可溶性膳食纤维.国内外大量研究证明，燕麦能够降血脂和胆固醇且无副作用，具有调节人体免疫功能，增强抵抗力和抑制糖尿病等作用[1].现有研究表明，燕麦的这些保健功效归因于其膳食纤维的主要成分可溶性β-（1，3）（1，4）-D-葡聚糖[1，2].因此，高β-葡聚糖含量的优质品种选育是燕麦育种的重要方向[2].

燕麦的β-葡聚糖主要在燕麦麸皮（糊粉层和亚糊粉层）中，在胚乳细胞壁中则很少[3].根据在水中溶解的难易程度，燕麦β-葡聚糖可分为可溶性和不可溶性两类.有报道表明，脱壳燕麦籽粒中β-葡聚糖含量约为3%-7%[4]，其中可溶性β-葡聚糖比率约占32-42%[5].燕麦可溶性β-葡聚糖含量是人们更加关注的品质指标[6].

影响燕麦β-葡聚糖含量的因素很多，归纳起来主要是遗传因素和环境因素.遗传因素（基因型）是最重要的影响因素，不同燕麦基因型β-葡聚糖的含量存在着一定的差异[7]；同时，生长环境对燕麦β-葡聚糖含量也有显著影响，研究表明，干燥环境下生长的燕麦其β-葡聚糖的含量高于雨水充沛的高湿环境下生长的燕麦[3].

内蒙古赤峰市西部属中温带半干旱气候区，地形以山地丘陵为主，是传统的燕麦种植区，种植历史悠久，种质资源丰富.β-葡聚糖是燕麦的主要品质指标之一，赤峰地区燕麦β-葡聚糖含量水平未见报道.本试验采用刚果红比色法测定了主要来源于赤峰地区的105份燕麦材料籽粒可溶性β-葡聚糖含量，并对其株高、旗叶长、旗叶宽、穂长、粒长、粒宽、千粒重等农艺性状和产量指标进行测定，分析各性状之间的相关性，筛选高β-葡聚糖含量的材料，为优质燕麦新品种选育提供借鉴和依据.

1 材料与方法

1.1 供试材料来源及试验地概况

试验材料共105份，包括赤峰地区收集的材料49份（裸燕麦41份、皮燕麦8份），国家种质资源库保存的材料31份（裸燕麦16份、皮燕麦15份）以及赤峰市农牧科学研究院筛选的材料25份（裸燕麦21份、皮燕麦4份）.赤峰地区收集的材料是2007-2011年在赤峰市克什克腾旗（裸燕麦35份、皮燕麦7份）、翁牛特旗（裸燕麦4份、皮燕麦份）和松山区（裸燕麦2份、皮燕麦1份）收集的，赤峰市农牧科学研究院筛选的材料是从原杂粮课题组过去几年间从各种来源的材料中根据表型差异分选出来的，国家种质资源库保存的材料由中国农业科学院作物科学研究所张宗文研究员提供.

试验材料于2014年在赤峰市农牧科学研究院11号试验地按小区种植，该试验地地理坐标为（42°17′N，118°51′E），海拔601m，平均无霜期132天，年平均有效积温2850℃，年平均降水量380mm.实验区地势平坦，地力均匀，土壤为淡栗钙土，前茬作物为玉米.

1.2 农艺性状观测

试验采取随机区组设计，每份燕麦材料1个小区，小区面积3.6m2（1.2m×3m），每小区播种3行，行距45cm.在燕麦灌浆期，每个材料选择5株测定株高、穂长、旗叶长、旗叶宽、旗叶面积，成熟后按小区收获测定产量.每个材料选择30粒种子测定粒长、粒宽、千粒重等指标.

1.3 可溶性β-葡聚糖含量测定

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参考文献[8]报道的方法，有改动.挑选饱满整齐一致的燕麦籽粒（皮燕麦剥去皮壳）5-6g，在电磁炉上文火炒3min并不断翻动，用研钵将籽粒磨碎至全部通过60目筛.称取燕麦粉约0.200g，置于50ml离心管中，用0.4ml 50%酒精润湿，加入 15.0ml蒸馏水，在混匀器上混匀.在室温（20±1℃）放置16h，6000rpm离心10min，上清液转入50ml容量瓶；用15ml蒸馏水洗涤残渣并再次离心，上清液并入50ml容量瓶中定容.吸取0.8ml β-葡聚糖样品溶液，依次加1.2ml蒸馏水，4.0ml刚果红溶液，摇匀，25℃下准确反应10min，以2.0ml蒸馏水代替样品作空白，测定550nm波长的吸光度.根据标准曲线计算样品中的β-葡聚糖含量，采用烘干称重法测定样品含水量.每个样品3次重复.试验数据采用spss软件进行方差分析和相关分析.

2 结果与分析

2.1 105份燕麦籽粒可溶性β-葡聚糖含量分布

105份燕麦材料的可溶性β-葡聚糖含量介于0.43%~2.54%之间（表1）.可溶性β-葡聚糖含量低于1%的有30份，占28.57%；介于1.0%~1.5%之间的有55份，占52.38%；介于1.5%~2.0%之间的有15份，占14.29%；介于2.0%~2.5%之间的有5份，占4.76%.表2和表3分别是78裸燕麦和27皮燕麦可溶性β-葡聚糖含量的分布情况.裸燕麦有24.36%的材料、皮燕麦只有7.4%的材料可溶性β-葡聚糖含量高于1.5%，表明在105份供试材料中，裸燕麦平均β-葡聚糖含量高于皮燕麦，这与李贞[6]等、郑殿升[9]等的报道是一致的

2.2 可溶性β-葡聚糖含量高于1.9%的材料

可溶性β-葡聚糖含量高于1.9%材料有7份（表4），其中皮燕麦1份，裸燕麦6份；5份是来源于赤峰克旗的材料，2份是自选材料.这些材料可作为高β-葡聚糖品种选育的基础材料.

2.3 β-葡聚糖含量与主要农艺性状的相关性分析

对β-葡聚糖含量与主要农艺性状进行相关分析（表5），结果表明，可溶性β-葡聚糖含量与其他农艺性状之间的相关性皆不显著.各农艺性状之间，产量与千粒重、穂长与株高成极显著正相关，穂长分别与旗叶长和旗叶面积显著正相关.

3 讨论

本文采用刚果红比色法测定了105份燕麦籽粒可溶性β-葡聚糖含量，并分析了可溶性β-葡聚糖含量与主要农艺性状的相关性.结果发现，赤峰地区燕麦可溶性β-葡聚糖含量变幅更大（0.424%-2.489%之间），表明赤峰地区燕麦β-葡聚糖含量具有丰富的遗传多样性；同时筛选出的可溶性β-葡聚糖含量高于1.9%的材料7份，其中5份是来源于赤峰克旗的材料.赤峰市克什克腾旗、翁牛特旗西部、松山区西部是多山丘陵地区，气候冷凉，是传统的燕麦种植区，但因良种推广率低，田间管理粗放，农民大多自己留种或互相交换种子，导致种植品种混杂，品质参差不齐.因此，今后应加强优良燕麦品种提纯复壮，优质燕麦品种选育、引进及推广工作，同时加强当地种质资源收集、保护、鉴定、利用等工作.

可溶性β-葡聚糖含量与主要农艺性状相关性结果表明，β-葡聚糖含量与株高、穂长、旗叶长、旗叶宽、旗叶面积、粒长、粒宽、千粒重均无显著相关性，可以再增加一些农艺性状指标进行分析.我们最近的实验数据暗示，灌浆期高温、干旱可能会提高燕麦籽粒β-葡聚糖含量（数据尚未发表）.本文实验结果表明，筛选可溶性β-葡聚糖含量高的燕麦品系，需要直接进行测定才准确.

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参考文献：

（1）Katie M Queenan， Maria L Stewart， Kristen N Smith， et al. Concentrated oat β-glucan， a fermentable fiber， lowers serum cholesterol in hypercholesterolemic adults in a randomized controlled trial [J]. Nutrition Journal 2007， 6：1-8.

（2）吴斌，张茜，宋高原，等.裸燕麦SSR标记连锁群图谱的构建及β-葡聚糖含量QTL的定位[J].中国农业科学，2014，47（6）：1208-1215.

（3）邓万和.燕麦中的β-葡聚糖含量分析及其性质研究[D].中国农业大学，2005.

（4）Wood P J， Weisz J.， Fedeep，et al. Large-scale preparation and properties of oat fractions enriched in （1-3）（1-4）-β-D-Glucan [J]. Cereal Chemistry，1989，66（2）：97-103.

（5）邓万和.燕麦中β-葡聚糖的含量分析及其性质研究[D].中国农业大学.

（6）李贞，张燕，赵雪峰，等.燕麦籽粒β-葡聚糖的积累动态[J].麦类作物学报，2008，28（1）：80-84.

（7）邓万和，王强，吕耀昌，等.品种和环境效应对燕麦β-葡聚糖含量的影响[J].中国粮油学报，2005，20（2）：30-32.

（8）张娟，杜先锋，饶砚琴.刚果红法测定燕麦中β-葡聚糖含量的研究[J].安徽农业大学学报，2007，34（1）：23-26.

（9）郑殿升，吕耀昌，田长叶，等.中国裸燕麦β-葡聚糖含量的鉴定研究[J].植物遗传资源学报，2006，7（1）：54-58.