花生不同遗传背景下的花生芽产出系数比较

李 爽，张小军，王 平，徐永菊，侯 睿，朱勋路，刘 行，张相琼，岳福良，李文均，张小红

（1四川省农业科学院经济作物育种栽培研究所，成都 610300；2四川新生启航农业科技有限公司，成都 610000）

0 引言

芽苗菜俗称芽菜，从20世纪90年代开始就作为一种无公害、纯天然的健康食品而深受消费者喜爱，主要包括豆芽、萝卜芽、香椿芽等，近年油葵芽、花生芽、苜蓿芽等也开始出现规模化生产。芽苗菜生长受到光、温度、湿度、化学物质等诸多环境因素的影响。研究发现，高温对葡萄休眠芽萌发及需热量影响显著[1]；蓝光有利于提高苜蓿芽苗菜的营养品质，而红光能显著提高苜蓿鲜质量产量[2]；红蓝混合光、蓝光处理下萝卜芽苗菜的维生素C、蛋白质含量显著高于白光和红光处理[3]；蓝光和红蓝光处理显著提高了香椿芽苗菜氨基酸含量[4]。播种密度与生长时间方面，豌豆芽苗菜的生物产量和经济产量随着播种密度的增大，生物产率和经济产率在达到一个峰值后回落，在第8天采收时产量较高、维生素C含量高，是最佳采收时间[5]。培养方法上，沙培法能够促进花生芽苗菜根系的生长；而生长素法则显著抑制了胚根的生长，可以增加芽苗菜的可食用率[6]。此外，种子浸泡时间、浸泡温度、浸泡水量、催芽温度、栽培温湿度等均会对种子萌发和芽苗菜生长产生显著影响[7-8]。化学物质同样可以对芽苗菜生长产生重大影响，H2可以通过提高芽苗菜的次生代谢产物和抗坏血酸含量来提高其营养品质[9]；乙烯利不仅影响大豆芽菜的生长代谢，而且参与大豆芽菜中酚类物质的合成调控[10]；不同种盐类处理可以影响花生发芽期间白藜芦醇的含量水平[11]，不同品种间内源激素含量水平存在差异，萌发过程中GA3、BR的提高和较低的IAA水平可促进胚轴伸长及胚根生长，ABS、CBS、PBS、SA、PHE、NaCl等外源诱导添加物对花生芽长、发芽率、氨基酸和白藜芦醇含量的影响具有显著差异[12-13]。

植物工厂是一种现代化、规模化、集约化的植物生产车间，近年在豆芽的规模化生产上发展较快，逐渐替代传统家庭作坊式的豆芽生产方式[14]。植物工厂通常采用计算机自动控制系统进行环境管理，室内温度和CO2浓度相对均一稳定，经过选种、浸种、培育、采收、消毒等生产环节，实现了生产流程化管理，可有效解决传统芽菜生产车间空间利用率低、喷淋不均匀等问题，生产不依赖自然环境，培育周期短，外观品质较高[15]。豆芽喷淋用水量较大，日产100 t左右的生产企业日需用水量在2500 t左右，可用臭氧活性炭吸附及循环水装置提高纯净水利用率[16-17]。此外，不同品种对工厂化生产产量影响也很大，早期研究报道发现，黑龙江、吉林、上海的黑豆3个品种在工厂化生产条件下，黑龙江黑豆最适合工厂化生产[18]。

近年来，花生芽菜市场规模快速扩大，也催动花生芽菜产业向规模化、工厂化、自动化发展[19]。花生硒富集能力强[20-21]，与未发芽的花生相比，花生芽主要营养成分中的游离氨基酸和维生素C含量显著升高，活性成分白藜芦醇的含量也显著增加；随着花生籽仁的发育，籽仁含油量增加且高油品种含油量积累速率高于低油品种，蔗糖含量下降；不饱和脂肪酸逐渐增加，饱和脂肪酸和超长链饱和脂肪酸逐渐下降[22-26]。但目前花生芽相关的研究仍然较少，尤其是针对花生不同遗传背景的品种对花生芽规模化、工厂化生产相关影响的报道几乎没有。本研究系统性探究不同遗传背景下花生对工厂化生产的产量和经济效益影响，以期为花生芽工厂化、规模化生产的品种选择提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 实验地概况

实验地设于四川省成都市金堂县清江基地(30.92°N，104.38°E)花生科研试验田（平原旱地）中，属于亚热带湿润季风气候，年平均气温16.9℃，大于0℃总积温6168℃，年降雨量759 mm，年相对湿度80%。实验土壤耕层为黑沙壤土，全氮1.2 g/kg，碱解氮68.4 mg/kg，全磷957 mg/kg，全钾14.1 g/kg，有机质含量2.78%，硼含量24.6 mg/kg，钙含量68.4 g/kg，铁含量38.1 g/kg，镁含量3.8 g/kg，锌含量140mg/kg，前茬作物为四川冬季大头菜（芥菜）。

1.2 实验概况

花生发芽实验设于四川新生启航农业科技有限公司的植物工厂花生发芽车间，车间采用全自动智能化控制系统。

1.3 实验设计

如表1所示，实验选取127份来自全国各地的花生材料，其中省内材料73份、省外材料54份，以‘天府22号’为对照，种子包衣剂包埋，覆盖地膜，起垄栽培。1.5 m开厢，厢长8 m，厢距0.4 m，每厢种4行，行距0.3 m，窝距0.22 m，15.16万穴/hm2，小区净面积12 m2，每个材料每次重复种植3 m2，每穴2粒，共3次重复190个小区。播种前基施有机肥1500 kg/hm2、氮(N)90 kg/hm2、磷(P2O5)120 kg/hm2、钾(K2O)150 kg/hm2和缓释钙肥150 kg/hm2。2019年4月5日播种，根据不同生育期，7月中旬—8月中旬陆续收获，栽培管理方法按四川省农科院经作所花生高产栽培技术进行。

表1 参试材料基本信息

续表1

收获考种后，分别取不同材料优质饱满花生仁，去除秕果，种子称重0.5 kg，用阿米西达6000倍液与种子按照2:1混合浸泡1 h消毒杀菌。在植物工厂车间内黑暗封闭遮光，温度保持在26℃恒定，湿度保持在(90±5)%，CO2浓度2000 mg/kg以下进行发芽实验，发芽8天后记录数据。

1.4 测定指标及测定方法

1.4.1 植株性状 于采收前3天在各小区材料中选取具有小区代表性的9株花生植株，测量主茎长度、侧枝长度、分枝数、单株生产力等。

1.4.2 产量性状 花生分小区采收，晒干后3天进行实收测产并计算群体产量，采用混合取样法选取3个样本在晒干后3天进行室内考种，测量百果重、百仁重，并计算饱果率、出仁率，如式(1)～(2)。

1.4.3 发芽性状 选取的优质种子表面消毒，于植物工厂中发芽8天后选取适宜单株测量株高、茎粗、开瓣重、开瓣率、芽重系数等。

1.4.4 芽重系数 于植物工厂中对发芽8天后的花生芽整株进行称重，并计算芽重系数，如式(3)。

1.4.5 产出系数 根据不同遗传背景花生的产量性状比值与芽重系数，计算出各自产出系数，如式(4)～(5)。

1.4.6 数据分析 采用Microfost Excel 2016进行数据统计、处理及图表绘制。

2 结果与分析

2.1 不同遗传背景花生材料特性统计

由图1可知，实验收集并选取的127份不同遗传背景的花生中，包括黑色、白色、红色、普通色4种颜色种皮的材料，其中普通色种皮材料85份、红色种皮材料18份、黑色种皮材料17份、白色种皮材料7份；普通色种皮材料最多，占总数的66.93%；白色种皮材料最少，占总数的5.51%。

图1 不同遗传背景花生颜色统计

为扩大实验材料的遗传背景多样性，进一步探索最适宜四川花生芽生产的品种，材料选取以四川本地材料为主，兼顾全国各地。选取的127份材料包括西南地区花生材料83份、华中地区20份、华东地区14份、华南地区7份、华北地区3份（图2）；西南地区花生材料占总数的65.35%，其中四川地区材料占总数的57.48%。

图2 不同遗传背景花生地区统计

2.2 产量性状分析

2.2.1 百仁重测定 实验对所有收获的参试材料百仁重进行统计，如表2所示。参试材料的百仁重最低为45.0 g，最高为125.5 g，百仁重在100 g以上的占总数的6.30%，百仁重在50 g以下的占总数的3.15%，平均百仁重为75.90 g，中位值为76.5 g，70～80 g百仁重的花生占比最高(29.13%)，110～120、120～130 g百仁重的花生占比最低，各占0.79%。

表2 参试材料百仁重测定结果

2.2.2 株高测定 如表3所示，参试材料的株高最低为23.07 cm，最高为57.25 cm，平均株高为33.77 cm，中位值为33.57 cm，35～40 cm株高的花生占比最高，有42个，占总数的33.07%。

表3 参试材料株高结果分析

2.2.3 单株生产力 如表4所示，参试材料的单株生产力最低为16.20 g，最高为55.81 g，平均单株生产力为31.41 g，中位值为30.55 g，单株生产力在30～35 g之间的占比最高，占总数的37.80%。

表4 参试材料单株生产力结果分析

2.2.4 发芽芽长测定 为进一步了解127个材料的种子发芽生产潜力，实验选取每个材料0.5 kg优质种子，在植物工厂发芽车间进行发芽实验，平均发芽天数7.5天，对收获的花生发芽芽长进行统计，如图3所示。参试材料的芽长最低为10.25 cm，最高为18.0 cm，相差7.75 cm，平均发芽芽长为14.11 cm，中位值为13.0 cm，12～13 cm芽长的花生占比最高，有34个，占总数的26.77%。

图3 花生发芽芽长统计

2.2.5 芽重系数测定 如图4所示，参试材料的芽重系数最低为1.07，最高为8.40。芽重系数超过7的材料占总数的4.7%，平均芽重系数为4.62，中位值为4.73。

图4 花生芽重系数统计

2.2.6 产出系数 如图5所示，产出系数最低为YY120红花生，产出系数仅0.88；产出系数最高的为YY40号普通色花生，产出系数为8.24；YY35为对照‘天府22号’，产出系数为5.49。平均产出系数为4.28，中位值为4.43，产出系数在7以上的均为产量性状比值大于1的材料，占总数的4.72%。

图5 不同遗传背景花生的产出系数

3 结论与讨论

不同遗传背景的品种对作物发芽情况和品质特性的影响十分显著[27-29]。不同品种的种子，耐盐性、抗性等诸多方面都存在显著差异[30-31]。但是这些差异主要受到哪些主效因素影响，需要大量的实验去阐释和证实。本研究从种皮颜色、来源地区、百仁重大小3个方面对不同遗传背景花生材料的花生芽产出系数进行分析和讨论。

3.1 不同种皮颜色花生材料的产出系数

产出系数最高的黑色种皮材料为YY11，产出系数7.87；产出系数最高的白色种皮材料为YY81，产出系数6.69；产出系数最高的红色种皮材料为YY71，产出系数5.87；产出系数最高的普通色种皮材料为YY40，产出系数8.24。

由表5可知，不同种皮颜色的平均产出系数无明显差异，平均产出系数最高的白花生也仅是平均产出系数最低的红花生的1.17倍。不同种皮颜色的花生均可以筛选出产出系数较高的花生材料用于加工生产，这有助于实现花生芽产品的市场多元化。

表5 不同种皮色花生产出系数分析

3.2 不同地区花生材料的产出系数

由表6可知，产出系数最高的是华南地区的YY40，产出系数8.24，除了华北地区产出系数最高值为5.21外，其余地区产出最高值均高于7，但华北地区材料仅有3个参加实验（图2），样本数量过少，因此不能得出显著性差异结论。此外，除华东地区外，其余地区平均产出系数均在4～5，平均产出系数最高华东地区是最低西南地区的1.28倍。不同地区的材料均有花生发芽产出系数较高和较低的材料，本研究发现花生来源地并不是芽用品种筛选的关键因素。

表6 不同地区花生产出系数分析

3.3 不同百仁重大小花生材料的芽重系数与产出系数分析

百仁重是衡量花生种仁大小的关键指标，百仁重高的花生更大，能量物质储存更丰富（表7）。将127份材料分为40～70、70～100、100～130 g 3个百仁重区域进行分析，发现3个不同百仁重范围的花生均有芽重系数超过7.5和芽重系数低于2.5的材料。在平均芽重系数上，随着百仁重逐渐增加，平均芽重系数逐渐降低。在产出系数上，40～70 g百仁重花生与70～100 g百仁重花生产出系数的最高值均超过7.5，但100～130 g百仁重花生产出系数最高值仅4.87，3个百仁重范围的花生平均产出系数也呈现出随着百仁重增加，平均产出系数逐渐降低的趋势。说明并非种仁越大的花生越适宜花生发芽生产，反而是中小型种仁的花生更具优势。

表7 不同百仁重花生芽重系数与产出系数分析

综上所述，种皮颜色、来源地区的花生材料与花生发芽产出系数并没有直接的关联。但是随着花生百仁重的增加，花生平均芽重系数与平均产出系数逐渐降低，这可能与百仁重增加导致单位质量的花生种子数量减少有关。但是不同遗传背景的花生材料芽重系数与产出系数差异很大，百仁重高的花生中依然有芽重系数与产出系数较高的材料，而百仁重低的花生中依然有芽重系数与产出系数较低的材料。YY40、YY2与YY11排名产出系数前3位，是较好的芽用花生材料。这些花生材料在品质、口味上的差异与优缺点，有待进一步实验研究。