中国不同品种谷子抗性淀粉分布规律

【摘要】LIU Jing-ke， LIU Ying-ying， XIANG Jin-ying， ZHAO Wei， CHENG Ru-hong， ZHANG Yu-zong （Institute of Millet Crops of Hebei Academy of Agriculture and Forestry/Nationa...

摘要：抗性淀粉是谷子中的重要功能成分。对来自中国4个生态区10个省份216个谷子品种抗性淀粉含量进行分析。结果表明，中国谷子地方品种抗性淀粉平均值为2.43%，含量变幅为0.00%～6.74%，变异系数为50.26%，呈偏正态分布；不同生态区谷子抗性淀粉含量从高到低依次为内蒙古高原、华北平原、东北平原、黄土高原，且内蒙古高原和黄土高原之间差异显著（P

关键词：抗性淀粉；谷子；分布；品种

中图分类号：S515.024 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）03-0523-04

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2015.03.004

Distribution of Content of Resistant Starch in Foxtail Millet Varieties in China

LIU Jing-ke， LIU Ying-ying， XIANG Jin-ying， ZHAO Wei， CHENG Ru-hong， ZHANG Yu-zong

（Institute of Millet Crops of Hebei Academy of Agriculture and Forestry/National Millet Improvement Center of China /Cereal Crops

Research Laboratory of Hebei Province， Shijiazhuang 050035， China）

Abstract： Resistant starch is an important functional component in foxtail millet. Contents of resistant starch were analyzed and evaluated in 216 foxtail millet varieties originated from 10 provinces in 4 eco-regions of China. The results showed the average content of resistant starch in Chinese foxtail millet varieties was 2.43%， with deviation range of 0.00%～6.74% and coefficient of variation of 50.26%. The resistant starch content was of skewed normal distribution. Content of resistant starch in different eco-regions from high to low were in varieties from Inner Mongolia Plateau， North China Plain， Northeast China Plain， and Loess Plateau. There was significant difference in Inner Mongolia Plateau and Loess Plateau. Content of resistant starch in Inner Mongolia Plateau was significantly different from that in Loess Plateau（P

Key words： resistant starch； foxtail millet； distribution； varieties

谷子属禾本科狗尾草属一年生草本作物，起源于中国，在日本、南亚和中欧一些地区也有种植[1]。该作物具有生育期短、适应性广、耐干旱、耐贫瘠、耐储存等优点，是我国北方地区主要杂粮作物，同时它还是医食同源类作物，具有“百谷之首”的美誉。这是因为谷子除含有常规营养元素外，还含有丰富的功能物质：谷子蛋白质具有低过敏特点，特别适合婴幼儿食用，同时还能提高血浆中高密度脂蛋白的密度，具有改善动脉粥样硬化的功能[2]；谷子脂肪成分中不饱和脂肪酸约占85%，对于防止动脉粥样硬化和软化血管等诸多方面都有积极影响[3-5]。因此，研究分析谷子功能性成分，对揭示谷子保健作用以及培育功能性谷子育种材料具有重要现实意义。

抗性淀粉属于谷物中新发现的功能物质，是指“在健康人体小肠中不能被消化吸收，而能在大肠中被发酵分解的淀粉及其降解物”[6]，它可促进胆固醇和脂质的代谢[7]，控制膳后血糖值[8]，减少肠机能失调及结肠癌发病率[9]，控制体重和能量平衡[10]，促进矿物质的吸收[11]，增加营养[12]。基于上述功能特性，抗性淀粉不仅成为国内外营养专家和功能食品专家的研究热点，而且还引起了农业育种学家的兴趣，浙江大学从杂交籼稻恢复系R7954中诱变筛选了1个富含抗性淀粉的籼稻突变体，命名为RS111，为富含抗性淀粉稻米的遗传研究和主食产品的开发提供了材料[13]。杨树明等[14]对21个水稻粳米品种抗性淀粉含量进行了研究，结果表明抗性淀粉大致呈正态分布趋势，认为抗性淀粉与产量构成因素无密切联系。王琳等[15]对国内外100份春小麦种质资源进行了测定，明确了小麦种质资源中抗性淀粉含量的变化，为小麦高抗性淀粉新品种选育奠定了良好基础。中国已鉴定编目的谷子种质资源材料有27 527份，是世界上保存谷子资源数量最多、遗传多样性最为丰富的国家[16]，为中国谷子育种奠定了良好的遗传基础。但是中国谷子品种抗性淀粉鉴定的报道尚是空白。为了满足中国谷子育种对优质资源的需求，丰富谷子种植资源研究的内容，以及满足现代生活对营养的需求，试验以谷子地方品种为试验材料，展开不同品种谷子抗性淀粉分布规律的研究。

1 材料与方法

1.1 材料

谷子地方品种216份，于2011年种植于河北省石家庄马庄试验站。材料分别来自中国4个生态区10个省份，谷子品种来源、原产地与所属生态区如表1所示。

1.2 方法

谷子采用砻谷机脱壳处理后，粉碎至100目，准确称取0.10 g于试管中，加2 mL去离子水，分散均匀，沸水浴糊化0.5 h；冷却后将糊化样品转入50 mL离心管中，依次加入40 mg α-淀粉酶、6 mL马来酸钠缓冲溶液（0.1 mol/L，pH 6.9）和20 μL 1 650 U/mL淀粉葡萄糖苷酶，混合均匀；置于37 ℃水浴摇床中孵育16 h，摆速200次/min。16 h后取出离心管，每管加入4 mL无水乙醇，混合均匀，于4 000 r/min离心10 min，弃上清，再加50%乙醇洗涤1次，于4 000 r/min离心10 min，弃上清。然后加入2 mL KOH（2 mol/L）振荡30 min，加入8 mL乙酸钠缓冲溶液（1.2 mol/L，pH 3.8），混匀后立即加入0.2 mL 1 650 U/mL 淀粉葡萄糖苷酶，于60 ℃水浴中孵育1 h，间断性搅拌，最后用3，5-二硝基水杨酸法检测还原糖含量。

1.3 数据统计分析

采用Excel 2003和SPSS 13.0软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 我国谷子抗性淀粉含量及分布特征

不同品种谷子抗性淀粉含量的总体分布特征如表2所示，由表2可知，216份谷子材料的抗性淀粉平均含量为2.43%，变幅为0.00%～6.74%，变异系数为50.26%，这表明参试材料间存在较大的差异，对本试验中谷子抗性淀粉含量是否符合正态分布进行Kolmogorov-Smirnov检验（D检验），P值为0.20，大于0.05，符合正态分布。偏度系数和峰度系数是表示数据分布趋势的统计量，可以用来描述数据的正态分布特点，表2中两个数据均大于0，说明分布呈正偏态，曲线比较陡。图1直方图结果可以看出数据分布比较靠左，中间的第5～9组材料数据频率较其他组明显要高。

2.2 不同生态区谷子抗性淀粉含量及分布特征

根据谷子生态型和品种适应性联合试验，我国谷子栽培区大体可以划分为华北平原区、黄土高原区、东北平原区和内蒙古高原区4个生态区[17]。表3显示出不同生态区谷子抗性淀粉含量有差异，内蒙古高原抗性淀粉含量最高，其后依次为华北平原、东北平原，黄土高原含量最低。黄土高原和内蒙古高原2个生态区抗性淀粉含量差异显著。华北平原、黄土高原、东北平原和内蒙古高原谷子抗性淀粉含量变幅分别为0.00%～4.14%、0.00%～6.74%、0.00%～6.28%和1.06%～5.18%，内蒙古高原变幅最低，黄土高原变幅最高，不同生态区变幅和变异系数具有较为一致的分布规律。按照抗性淀粉含量，将抗性淀粉分为Ⅰ型（0.00%～2.00%）、Ⅱ型（2.00%～4.00%）和Ⅲ型（4.00%～6.00%），华北平原、黄土高原和东北平原中不同含量抗性淀粉样品数从高到低依次为Ⅱ型、Ⅰ型、Ⅲ型，而内蒙古高原不同类型抗性淀粉样品数从高到低依次为Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅰ型。

2.3 不同省份谷子抗性淀粉含量及分布特征

不同省份抗性淀粉含量差异如表4所示，结果显示，除黑龙江谷子抗性淀粉含量显著低于内蒙古、甘肃外，其他省份之间含量差异不显著。不同省份谷子抗性淀粉的变幅为0.00%～6.74%，其中陕西变幅最低，吉林变幅最高。不同省份抗性淀粉变异系数为2%～63%，样品数大于10的省份存在较高的变异系数，样品数小于或等于10的省份存在较低变异系数。按照抗性淀粉含量差别分类，除黑龙江是以Ⅰ型抗性淀粉材料为主，其他省份都是以Ⅱ型抗性淀粉材料为主，甘肃、吉林和内蒙古Ⅲ型抗性淀粉材料较多，而甘肃和陕西缺少Ⅰ型抗性淀粉材料。

3 讨论

谷子是中国传统的粮食作物，谷子子粒中除含有人体需要的大量营养成分外，还含具有一定生物功能特性的抗性淀粉物质。本研究对我国4个生态区10个省份216个谷子品种抗性淀粉含量进行了分析，发现中国不同谷子品种抗性淀粉平均含量为2.43%，略高于王琳等[15]报道的100份小麦材料抗性淀粉平均含量2.11%，比杨树明等[14]报道的21份水稻材料抗性淀粉平均含量1.39%高出1.04个百分点，但是远低于周闲容等[18]报道的140份小豆抗性淀粉的平均含量14.25%；谷子、小麦和水稻同属禾本科作物，抗性淀粉含量平均值差别相对较小，而小豆属于豆科植物，抗性淀粉含量平均值远高于禾本科植物，这可能是因为不同作物遗传特性差异造成的。对不同品种谷子抗性淀粉含量分布状态进行分析，结果显示中国谷子抗性淀粉含量分布为正偏态分布，目前对抗性淀粉含量分布状态报道较少，而对谷子中硒、蛋白质、维生素E等成分含量分布状态研究相对较多，刘三才等[5]报道了谷子中硒和蛋白质含量分布呈正态分布，刘敏轩等[1]对200份谷子维生素E含量和分布进行研究，发现维生素E总量、α-VE含量及（β+γ）-VE含量均呈正态分布，δ-VE含量呈偏态分布，杨树明等[14]对21个水稻粳米品种抗性淀粉含量进行分析，认为水稻抗性淀粉含量呈正偏态分布趋势。谷子不同成分中抗性淀粉含量分布和δ-VE含量较为相似，都呈正偏态分布；在谷子和水稻不同作物中，抗性淀粉含量分布较为相似呈偏态分布，但是目前水稻研究数量相对较少，需进一步扩大样品数量才能更好判断其分布状态。这些研究的差异可能是由试验取材、所测成分和样品数量不同所致。因此，在谷子品种资源的鉴定评价中应注意抗性淀粉含量的分布差异。

迄今为止，尚未有关于谷子抗性淀粉生态区和省份差异的报道，涉及到其他作物抗性淀粉生态区和省份差异的报道也较少。已有研究对不同生态区谷子蛋白质、硒以及醇溶性蛋白含量差异进行分析，其中生态区对蛋白质含量差异的影响有较为一致结果，认为纬度和海拔与蛋白质含量有关，蛋白质含量从高到低依次为黄土高原、内蒙古高原、东北平原和华北平原[5]，抗性淀粉含量并没有表现出类似的趋势，含量从高到低依次为内蒙古高原、华北平原、东北平原和黄土高原。可见谷子不同成分在不同生态区分布有较大差别。对不同含量抗性淀粉分布进行研究，发现谷子抗性淀粉含量分布主要集中在2.00%～4.00%之间，216份材料中有74份含量为0.00%～2.00%，126份含量为2.00%～4.00%，16份含量>4.00%，不同生态区和不同省份多以2.00%～4.00%含量的抗性淀粉为主，而王琳等[15]对100份小麦抗性淀粉含量进行测定，发现51份抗性淀粉含量为0.00%～2.00%，48份材料抗性淀粉含量为2.00%～4.00%，1份材料高于4.00%，含量在0.00%～2.00%和2.00～4.00%分布差别不大。本研究发现16份材料抗性淀粉含量高于4.00%，这些品种可用于功能保健食品的开发和为选育优质高抗性淀粉含量品种提供亲本材料。

随着对抗性淀粉研究的深入，人们逐渐认识到抗性淀粉与人类健康的重要关系，而谷子是世界上重要的粮食作物之一，对其抗性淀粉方面的研究报道比较少。本研究通过对216个谷子品种抗性淀粉含量测定，明确了谷子种质资源中抗性淀粉含量的变化，为高抗性淀粉含量谷子新品种的选育奠定了良好的基础，同时可以将高抗性淀粉含量品种应用于现代生活，以满足人们对营养的需求。

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