中国高粱品质性状的区域性差异

卫永太 张镔 张桂香

摘 要：选用8个生态区的2 045份中国高粱种质资源， 以中国高粱品种资源目录和中国高粱品种资源目录（一九八二—— 一九八九续编） 记载粗蛋白、赖氨酸和单宁3个品质性状数据进行分析。结果表明，高粱粗蛋白含量在9.59%～12.84%之间，平均含量11.39%，以华中地区含量最低而台港澳地区最高 ；赖氨酸含量在2.14%～3.11%之间，平均含量2.74%，以华南地区最低和华中地区最高；单宁含量在0.07%～1.13%之间，平均含量 0.74%，西北地区最低而华南地区最高。

关键词：中国高粱；品质性状；区域性

中图分类号：S514 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.11.031

Abstract： The 2 045 sorghum germplasm from eight ecological regions in China were analyzed for crude protein，lysine，tannin contents by recorded data from “Chinese Sorghum Variety Resources Directory and Chinese Sorghum Variety Resources Directory （1982-1989 sequel）”. The results showed that crude protein content ranged from 9.59% to 12.84% with a mean value of 11.39%，the lowest in Central China and the highest in HongKong，Macao and Taiwan. The lysine content ranged from 2.14% to 3.11% with a mean value of 2.74%，the lowest in South China and the highest in Central China. The tannin content ranged from 0.07% to 1.13% with a mean value of 0.74%，the lowest in Northwest China and the highest in South China.

Key words： Chinese sorghum；quality traits；regional

中国高粱的种植历史悠久，种植区域广泛。在长期栽培过程中，由于不同种植区域的生态条件悬殊，加上自然和人工选择，形成了中国高粱丰富多样的品种类型，不论是农艺、品质或是抗性性状都具有丰富的多样性。有研究报道，高粱的抗旱性具有明显的区域性差异[1]。国外高粱种质资源高粱丝黑穗病抗源异常丰富，抗性基因多[2]，也具有明顯的区域性差异。在高粱品质的研究方面，认为高粱籽粒中蛋白质、赖氨酸和单宁等含量与地理位置有一定关系[3-4]。本研究采用8个生态区的2 045份高粱材料的品质性状数据进行分析，以明确各个生态区不同品质性状的区域性表现，为高粱品种资源的鉴定评价及创新改良提供参考。

1 材料和方法

选用8个生态区的2 045份中国高粱种质资源为试验材料， 采用中国高粱品种资源目录[5] 和中国高粱品种资源目录（一九八二—一九八九续编）[6]记载粗蛋白、赖氨酸和单宁3个品质性状数据，进行不同生态区高粱品质性状的差异性分析。

2 结果与分析

2.1 高粱品种品质性状区域性表现

参试材料的蛋白质、赖氨酸和单宁平均含量列入表1。从表1中可以看出，不同地区参试材料粗蛋白平均含量在9.59%～12.84%之间，平均含量11.39%，以华中地区含量最低而台港澳地区最高，与张桂香等[7]报道的130份地方品种、育成品种和国外引进材料的蛋白质平均含量10.57%基本接近，没有大的变化。赖氨酸含量在2.14%～3.11%之间，平均含量2.74%，以华南地区最低和华中地区最高。单宁含量在0.07%～1.13%之间，平均含量0.74%，西北地区最低而华南地区最高。

2.2 不同生态区品种品质性状差异性分析

表2中列入了8个地区蛋白质、赖氨酸和单宁含量的变异情况。

从表2可以看出，供试材料3个品质性状的变异系数在10.0%～166.0%之间，籽粒粗蛋白含量的变异最小，变异系数在10.0%～15.5%之间，遗传较稳定，相对而言，进行优质资源筛选的潜力较小。赖氨酸变异系数在30.5%～40.6%之间，变异系数较大。籽粒单宁含量的变异系数最大，在33.9%～166.0%之间，具有丰富的遗传多样性，说明个体间的差异很大，便于资源的鉴别评价和筛选利用。

2.3 性状间的相关分析

对籽粒中粗蛋白、赖氨酸和单宁含量之间的关系进行相关分析，结果见表3。分析结果表明，粗蛋白与赖氨酸的相关系数为-0.74，达到了极显著负相关，蛋白质、赖氨酸与单宁的相关系数分别为-0.19和-0.08，为不显著负相关，也就是说，蛋白质含量愈高，赖氨酸含量就呈现出愈低的趋势。

2.4 优良品质资源分布

从参试材料籽粒粗蛋白、赖氨酸和单宁含量的变异系数来看，不同生态区之间有明显差异，表明品质性状具有生态差异性，这取决于不同地区气候条件、自然种植、人工选择和人们长期的利用习惯。粗蛋白的变异系数华北、西南地区较大，分别为14.2%和15.5%，从这两个地区选择粗蛋白含量较高的材料可能性大，赖氨酸变异系数华南、西南地区较大，也有较大可能筛选到高赖氨酸的材料，单宁在不同类型高粱籽粒中的含量差异最为显著，华北、西北地区变异系数最大，达到73.1%和166.0%，在这两个地区可以选择到单宁含量高的材料。

3 结论与讨论

有研究认为，蛋白质与其他经济性状多为负相关，蛋白质与蛋白质中的赖氨酸呈负相关[8]。本研究中进行的相关分析也印证了这一点。相关分析中粗蛋白与赖氨酸的相关系数为-0.74，达到了极显著负相关，粗蛋白与单宁、赖氨酸与单宁的相关系数分别为-0.19和-0.08，为不显著负相关，华中地区粗蛋白含量为9.59%，是所有地区中含量最低的，而赖氨酸含量在3.11%，是所有地区中含量最高的。台港澳地区材料粗蛋白含量12.84%，是本试验中的最高值，赖氨酸含量接近最低值，为2.63%。一般来说，提高蛋白质含量的改良措施，可能导致赖氨酸比率下降的不良后果。这也说明，在高粱研究和种植的不同时期不同类型材料蛋白质平均含量基本接近的原因，就是在长期的育种工作中人们不可能只注重高蛋白材料的选择而忽视高蛋白带来的赖氨酸比率降低的后果。

性状的区域性差异，可以为目标性状的筛选提供可靠的依据，但性状的遗传表达还要依赖环境的作用。高粱籽粒粗蛋白、赖氨酸、单宁含量是影响高粱品质的重要因素，研究表明，高粱的这些品质指标受基因型和环境条件的双重影响。有的性状以基因型×环境效应为主，如粗蛋白含量；有的则以基因效应为主要因素，如单宁籽粒含量[9] 。因此，在今后高粱资源的鉴定筛选中应考虑这些性状的基因型、环境和互作效应，以提高选育效果。

由于高粱类型多，分布地域广泛，利用方式多种多样，因此，其性状的遗传变异度很大，从农艺性状方面来说，株高从30 cm到650 cm，千粒质量从6 g到85 g[11]。品质性状也有较大差异，高粱籽粒蛋白质含量的变幅为4.4%～21.1%之间，赖氨酸含量的变异幅度也较大，最高为0.43%，最低为0.07%，单宁含量也有较大的变幅，多数在0.027%～1.96%之间[10]。从材料的抗性方面来说，中国高粱品种资源中也有较多的抗冷材料和较强的抗冷性[6]。目前生产上需要各种用途的专用品種和杂交种，如食用、饲用、酿造用和糖用、能源用的高粱类型等，对抗旱耐冷材料的研究和利用也日益重视，对中国高粱进行品质改良和种质创新，将对高粱产业的发展起到推动作用。

参考文献：

[1]王淑华，段维生，魏守恩.高粱品种间抗旱性研究初报[J].辽宁农业科学，1981（1）：14-17.

[2]何富刚， 徐秀德. 国外高粱种质资源抗高粱蚜、玉米螟、黑穗病鉴定与评价研究[J]. 园艺与种苗， 1996（1）：47-53.

[3]王志广，赵颖华.中国高粱种质资源品质性状的鉴定与分析[J].辽宁农业科学，1982（1）：13-17.

[4]刘铭三，刘树琴，王意春，等.东北地区部分高粱品种蛋白质、赖氨酸和单宁含量的分析[J].辽宁农业科学，1979（1）：21-26.

[5]中国农业科学院作物品种资源研究所.中国高粱品种资源目录[M].北京：农业出版社，1984：2-407.

[6]中国农业科学院作物品种资源研究所.中国高粱品种资源目录（一九八二—一九八九续编） [M].北京：农业出版社，1992：2-143.

[7] 张桂香，史红梅，李爱军.高粱高淀粉基础材料的筛选及评价[J].作物杂志，2009（1）：97-99.

[8]卢庆善.高粱学[M].北京：中国农业出版社，1999：225-230.

[9]张桂香，史红梅，张海燕.高粱主要品质性状的基因型与环境及互作效应分析[J].中国农学通报，2010，26（5）：68-71.

[10]卢庆善，孙毅.杂交高粱遗传改良[M].北京：中国农业科学技术出版社，2005：335-379.

[11]陈艳丽，田承华，田怀东.国内外高粱种质资源形态性状与农艺性状的多样性分析[J].山西农业科学，2015，43（4）：378-382.