谷子子粒的主要成分淀粉存在于谷子的胚乳中,根据结构差异分为支链淀粉和直链淀粉,基本单元均为葡萄糖。直链淀粉是决定淀粉质量重要的因素之一,参与支链淀粉合成的有3类酶,即淀粉分支酶、淀粉脱支酶和可溶性淀粉合酶[5]。由于直链淀粉和支链淀粉的分子量大小不同,水溶性不同,导致支链淀粉和直链淀粉的不同比例直接影响到小米粥质地和蒸煮品质。直链淀粉比例低,米饭黏性大、柔软、有光泽;支链淀粉亲水基多,能增加小米饭的甜味和黏性[6]。淀粉品质改良是谷子品质育种的主要目标,关系到品种的专用性、优质农产品的开发等。本研究对4份春谷材料的支链淀粉含量与其他各营养指标及农艺性状的相关性进行了分析,旨在为培育品质优良且适合内蒙古赤峰地区种植的谷子新品种提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试春谷品种有4个,为赤谷6号、赤谷8号、黄金谷和峰红谷,均来源于赤峰市农牧科学研究院谷子研究所。
1.2 试验方法
试验于2017年5-9月在内蒙古赤峰市农牧科学研究院果园试验基地进行。试验采用随机区组设计,3次重复,共9个小区,小区面积为15m2（5m×3m）。田间管理同大田管理,田间调查和室内考种均按国家谷子试验统一标准执行。
1.3 农艺性状及品质指标的测定方法
播种后根据谷子种质资源描述规范和数据标准记载生育期,收获时各品种中选取10株进行室内考种,记录各品种的株高、茎粗、穗长、穗粗、穗重、穗粒重、千粒重等农艺性状。收获后,将不同品种3个小区的子粒分别进行混样,对各品种的混样进行品质分析。粗淀粉的测定参考GB/T 5009.9-2008（酶水解法）、试剂盒法;粗蛋白含量的测定参考GB/T 5009.5-2010（凯氏定氮法）;粗脂肪的测定参考GB/T 5512-2008（索式抽提法）;灰分的测定参考GB/T 5505-2008（550℃灼烧法）;粗纤维的测定参考GB/T 5515-2008（介质过滤法）;支链淀粉、直链淀粉的测定参考GB/T 15683-2008和试剂盒法。
1.4 数据分析
利用Excel进行数据统计分析,用SPSS 19.0进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同春谷品种的营养品质分析
从表1可以看出,粗淀粉含量最高的品种是黄金谷,为73.7％,与赤谷6号、赤谷8号、峰红谷之间的差异达到显著水平;赤谷6号和赤谷8号的粗蛋白含量均为11.4％,与黄金谷、峰红谷之间存在显著差异;粗脂肪含量最高的是峰红谷,为5.32%,其次是赤谷8号,为4.91%,再次是赤谷6号,为4.62%,黄金谷含量最低,为4.16%,4个品种之间的差异显著;灰分含量从高到低依次为黄金谷（1.70%）、峰红谷（1.64％）、赤谷8号（1.46%）和赤谷6号（1.34%）,4个品种之间差异显著;粗纤维含量最高的是赤谷8号,为1.16%,其次是赤谷6号,为1.13%,再次是黄金谷,为1.01%,峰红谷含量最低,为0.94%,赤谷6号和赤谷8号显著高于黄金谷和峰红谷;支链淀粉含量最高的是黄金谷,为78.22%,其他品种由高到低依次是峰红谷（74.76%）、赤谷8号（69.47%）、赤谷6号（67.49%）,4个品种间存在显著差异;直链淀粉含量最高的是赤谷6号,为25.82%,其次是赤谷8号,为23.95%,再次是峰红谷,为17.83%,而黄金谷含量最低,仅为12.86%,4个品种之间差异显著。
表1 供试春谷品种的营养成分含量
Table 1
| 品种 Variety | 营养品质含量Nutritional quality content | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 粗淀粉Starch | 粗蛋白Protein | 粗脂肪Fat | 灰分Ash | 粗纤维Fiber | 支链淀粉Amylopectin | 直链淀粉Amylose | |
| 赤谷6号Chigu 6 | 72.4±0.01c | 11.4±0.10a | 4.62±0.01c | 1.34±0.01d | 1.13±0.04a | 67.49±0.01d | 25.82±0.01a |
| 赤谷8号Chigu 8 | 72.2±0.10d | 11.4±0.01a | 4.91±0.02b | 1.46±0.01c | 1.16±0.10a | 69.47±0.02c | 23.95±0.02b |
| 黄金谷Huangjingu | 73.7±0.02a | 10.3±0.02c | 4.16±0.02d | 1.70±0.01a | 1.01±0.01b | 78.22±0.02a | 12.86±0.03d |
| 峰红谷Fenghonggu | 72.5±0.01b | 10.8±0.01b | 5.32±0.01a | 1.64±0.00b | 0.94±0.02b | 74.76±0.01b | 17.83±0.02c |
Note: Different letters in the same column means significant difference between varieties (P<0.05), same letters in the same column means not significant difference between varieties (P>0.05)
注：同列数据后所标字母相异表示差异显著（P<0.05）,所标字母相同表示差异不显著（P>0.05）
2.2 不同春谷品种的农艺性状表现
由表2可知,4个春谷品种生育期最短的为103d,最长的为116d;其他农艺性状的变化幅度分别为刚毛长度1.1~2.3mm、有效分蘖数1~2个、株高144.13~164.10cm、穗长20.20~26.27cm、穗粗2.00~2.70cm、单穗重12.80~32.78g、出谷率65.10%~78.60%、千粒重3.08~3.47g。这些农艺性状的变异系数从大到小依次为单穗重（42.22%）、有效分蘖数（40.00%）、刚毛长度（35.86%）、穗粗（13.91%）、穗长(10.98%)、出谷率（8.89%）、生育期（6.35%）、株高（5.71%）、千粒重（5.05%）;参试品种中单穗重的变异系数高于其他农艺性状的变异系数,单穗重的较大变异为高产品种的选择提供了遗传基础。
表2 供试春谷品种的农艺性状
Table 2
| 项目 Item | 生育期(d) Growth period | 刚毛长度(mm) Ear hair length | 有效分蘖数 Effective tillers | 株高(cm) Plant height | 穗长(cm) Ear length | 穗粗(cm) Ear diameter | 单穗重(g) Single ear weight | 出谷率(%) Milled millet percentage | 千粒重(g) 1000-grain weight |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 赤谷6号Chigu 6 | 104 | 01.1 | 01 | 144.13 | 22.27 | 2.60 | 27.13 | 78.60 | 3.22 |
| 赤谷8号Chigu 8 | 116 | 01.2 | 01 | 164.10 | 26.27 | 2.70 | 32.78 | 75.30 | 3.08 |
| 黄金谷Huangjingu | 115 | 02.3 | 02 | 161.50 | 20.20 | 2.00 | 12.80 | 65.10 | 3.47 |
| 峰红谷Fenghonggu | 103 | 02.0 | 01 | 154.60 | 23.20 | 2.20 | 16.00 | 67.50 | 3.20 |
| 平均值Average | 109.50 | 01.65 | 01.25 | 156.08 | 22.99 | 2.38 | 22.18 | 71.63 | 3.24 |
| 变异系数CV(%) | 006.35 | 35.86 | 40.00 | 5.71 | 10.98 | 13.91 | 42.22 | 8.89 | 5.05 |
2.3 不同春谷品种支链淀粉含量与营养品质的相关性分析
由表3可见,不同春谷品种支链淀粉含量与灰分呈显著正相关,而与粗蛋白及直链淀粉含量呈显著或极显著负相关,与粗淀粉、粗脂肪以及粗纤维含量无显著相关性。可见灰分含量对支链淀粉含量有较大影响,粗蛋白和直链淀粉对支链淀粉含量也有较大影响,说明谷子优质育种要对灰分、粗蛋白和直链淀粉有更多的关注。
表3 供试春谷品种支链淀粉含量与其他营养品质指标的相关性
Table 3
| 营养品质指标 Nutritional quality index | 相关系数Correlation coefficient | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 支链淀粉Amylopectin | 粗淀粉Starch | 粗蛋白Protein | 粗脂肪Fat | 灰分Ash | 粗纤维Fiber | 直连淀粉Amylose | |
| 支链淀粉Amylopectin | -1 | ||||||
| 粗淀粉Starch | -0.83 | -1 | |||||
| 粗蛋白Protein | -0.98* | -0.91 | -1 | ||||
| 粗脂肪Fat | -0.27 | -0.75 | -0.40 | -1 | |||
| 灰分Ash | -0.98* | -0.71 | -0.93 | -0.10 | -1 | ||
| 粗纤维Fiber | -0.80 | -0.46 | -0.77 | -0.21 | -0.82 | 1 | |
| 直连淀粉Amylose | -0.99** | -0.87 | -0.99** | -0.33 | -0.97* | 0.78 | 1 |
Note: ** means significant correlation at the 0.01 level; * means significant correlation at the 0.05 level; the same below
注：**表示相关性在0.01水平上显著;*表示相关性在0.05水平上显著;下同
2.4 不同春谷品种支链淀粉含量与农艺性状的相关性分析
由表4可得,谷子的生育期、有效分蘖数、株高、千粒重与支链淀粉含量呈正相关,穗长、单穗重与支链淀粉含量呈负相关;刚毛长度与支链淀粉含量呈极显著正相关,穗粗、出谷率与支链淀粉含量呈显著负相关。结果说明,选育支链淀粉含量高的品种时,应注重选择生育期相对较长、刚毛较长、有效分蘖数较多、千粒重较高的品种,在不影响产量的前提下,其株高的选择也要适当,因为株高与植株的抗倒伏性是负相关的,植株增高,其抗倒伏能力下降。
表4 供试春谷品种中支链淀粉含量与农艺性状的相关性
Table 4
| 指 标 Index | 相关系数Correlation coefficient | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 支链淀粉 含量 Amylopectin | 生育期 Growth period | 刚毛长度 Ear hair length | 有效分蘖数Effective tillers | 株高 Plant height | 穗长 Ear length | 穗粗 Ear diameter | 单穗重 Single ear weight | 出谷率 Milled millet percentage | 千粒重 1000-grain weight | |
| 支链淀粉含量Amylopectin | -1 | |||||||||
| 生育期Growth period | -0.24 | -1 | ||||||||
| 刚毛长度Ear hair length | -0.99** | -0.11 | -1 | |||||||
| 有效分蘖数Effective tillers | -0.78 | -0.53 | -0.73 | -1 | ||||||
| 株高Plant height | -0.48 | -0.85 | -0.38 | -0.41 | -1 | |||||
| 穗长Ear length | -0.59 | -0.16 | -0.63 | -0.74 | -0.29 | -1 | ||||
| 穗粗Ear diameter | -0.96* | -0.01 | -0.98* | -0.76 | -0.21 | -0.77 | -1 | |||
| 单穗重Single ear weight | -0.90 | -0.16 | -0.95 | -0.67 | -0.06 | -0.79 | -0.99* | -1 | ||
| 出谷率Milled millet percentage | -0.99* | -0.18 | -0.99* | -0.68 | -0.49 | -0.51 | -0.94 | -0.90 | -1 | |
| 千粒重1000-grain weight | -0.75 | -0.17 | -0.75 | -0.93 | -0.06 | -0.94 | -0.84 | -0.81 | -0.66 | 1 |
3 讨论与结论
谷子具有生育期短,适应性广、耐干旱、耐贫瘠等优点,其子粒营养价值丰富,且各营养成分极易被人体吸收,消化率可达90%以上,因此备受消费者的喜爱[7]。从本研究的结果可以看出,谷子的营养成分主要是淀粉,平均含量在72%左右。在相同的栽培条件下,不同品种的粗蛋白、粗脂肪、灰分、粗纤维、支链淀粉及直链淀粉的含量也不尽相同。对4个不同春谷品种的支链淀粉含量进行均值分析表明,各品种的支链淀粉含量存在显著差异,其中黄金谷最高,为78.22%。对不同品种的支链淀粉含量与其他营养品质指标进行相关性分析发现,不同春谷品种支链淀粉含量与灰分呈显著正相关,与粗蛋白及直链淀粉含量呈显著或极显著负相关,与粗淀粉、粗脂肪以及粗纤维含量无显著相关性。
因此,在谷子品种选育中,可对不同品系的营养品质进行测定并综合选择较佳的品系,再与优良的农艺性状相结合。选种时可注重刚毛长度较长、有效分蘖数较多、生育期较长、千粒重较高的品种,同时在不影响产量的前提下,对株高的选择也要适当,因为植株高度的增加会导致抗倒伏能力的下降。综上所述,本研究结果为避免育种过程中的盲目性、提高育种针对性及品种选育的准确度和效率提供一定参考。
参考文献
The earliest evidence of millet as a staple crop:new light on neolithic food ways in north China
DOI:10.1002/ajpa.22127
URL
PMID:22961368
[本文引用: 1]
There is a growing body of archaeobotanical evidence for the harvesting of millet in Eurasia prior to 5,000 cal. BC. Yet direct evidence for the extent of millet consumption in this time period is rare. This contradiction may be due to millet crops making only a minor contribution to the diet before 5,000 BC. In this article, drawing from recent excavations in North China, we present evidence for millet crops making a substantial contribution to human and animal diets in periods, which correspond chronologically with the time depth of the archaeobotanical record. We infer that in eastern Inner Mongolia, human adoption of millets, which may or may be not related to substantial agriculture, happened at the Early Neolithic, with direct dates between 5,800 and 5,300 cal. BC. Am J Phys Anthropol 149:283090009290, 2012. 0008 2012 Wiley Periodicals, Inc.
顺序提取小米主要组分对挤压膨化产品特性的影响
DOI:10.7633/j.issn.1003-6202.2014.08.005
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[本文引用: 1]
对小米全粉依次进行去纤维、脱脂、去醇溶蛋白处理,连同小米全粉和淀粉共制得5种产品,通过挤压试验,研究不同产品的理化和质构特性.结果表明,纤维、脂肪和蛋白质的存在使产品的外层失去壁薄、圆润、完整的气孔特性,降低淀粉挤压样的比容;纤维、脂肪的存在限制产品膨胀,而蛋白质的存在有利于产品膨胀;纤维、脂肪、蛋白质的存在不利于淀粉糊化;纤维、蛋白质的存在使产品水溶性(WSI)降低,蛋白质对产品吸水性(WAD没有显著影响;纤维和蛋白质的存在是小米粉挤压膨化产品色值较高的原因;纤维的存在使产品受压变形时的平均力(Fav)和平均力落差(FD降低,蛋白质的存在也会使Fav降低,但对Fd没有显著影响.
配方均匀设计法优化挤压膨化物料配比
DOI:10.3969/j.issn.1671-9646(X).2011.11.028
URL
[本文引用: 1]
利用均匀设计软件生成的15种原料配比对其营养成分、膨化度和糊 化度进行分析研究,以确定挤压膨化的最佳进料比.结果表明,豆粕中含有丰富的蛋白质,但其淀粉含量非常低,与小米和大麦恰好相反,配比7中蛋白质含量稍 低；15种原料配比的膨化度和糊化度比较分析得出配比1优于其他配比.综合以上因素,选取原料的配比为8∶1∶1作为小米、大麦和豆粕复合挤压膨化的进料 比.
小米淀粉提取方法的比较
小米含淀粉约50％～60％。试验以小米为原料，采用碱液、表面活性剂、蛋白酶等方法提取小 麦淀粉，分析提取方法对小米淀粉性质的影响。结果表明：0．2％NaOH提取的小米淀粉糊化温度较低，凝胶硬度较大，易于回生，溶解度和膨润力较大，对小 米淀粉颗粒有一定程度的破坏。l％酶法提取的小米淀粉脂类和蛋白质的残留量较大，结构紧密，糊化温度和糊化黏度较高，溶解性和膨润力较差。l％SDS法提 取小米淀粉的得率相对于碱法和酶法高，蛋白质残留量低，糊化黏度较高。综合考虑，表面活性剂法提取的小米淀粉能较好的反映小米淀粉颗粒的性质。
植物支链淀粉生物合成研究进展
DOI:10.3321/j.issn:1671-3877.2004.05.002
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[本文引用: 1]
植物支链淀粉占贮存淀粉的70％-80％，是决定植物果实或种子品质的关键成分。对植物支链淀粉生物合成途径及其代谢酶基因的研究，可大大推动支链淀粉结构的改造和在食品工业上的应用。该丈介绍了植物支链淀粉的结构组成，详细阐述了参与支链淀粉生物合成的三类酶，即淀粉分支酶(starch branching enzyme，SBE)、可溶性淀粉合酶(soluble starch synthase．SSS)和淀粉脱支酶(starch debranching enzyme，SDBE)的编码基因、酶学特性及其在支链淀粉合成中的作用，并就植物支链淀粉的合成模型加以探讨。同时提出了该研究领域尚待解决的问题，对其应用前景作了展望。
小米的营养以及应用研究进展
.
DOI:10.3321/j.issn:1003-0174.2007.01.014
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[本文引用: 1]
小米在我国起源于黄河流域，栽培历史悠久，具有生育期短、适应性广、耐干旱、耐贫瘠、耐储存等优点，是北方地区广泛种植的一种小杂粮，它不仅营养丰富、容易消化，还可以进一步加工生产黄色素、膳食纤维等高附加值产品。对小米在食品、医药和化工行业的应用研究进行总结，并提出下一步的研究方向。
杂粮米型营养强化剂的生产技术研究
DOI:10.7666/d.y1641030
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[本文引用: 1]
营养缺乏是全球普遍存在的状况,为提高国民整体身体素质和健康水平,不少国家都先后推出营养强化食品,来补充日常膳食中所缺乏的重要营养素。特别是在美国,营养强化产品已近万种,占到所有食品的80%。稻米是世界特别是我国人民的主食,但是在加工、淘洗过程中其营养素损失严重。为提高国民营养,对大米进行营养强化,补充人们在营养摄入中的不足具有十分重要的战略意义。在营养强
糯玉米支链淀粉含量与农艺性状的相关及通径分析
DOI:10.3969/j.issn.0439-8114.2009.03.022
URL
[本文引用: 1]
对糯玉米支链淀粉含量与主要农艺性状之间的相关性进行了分析.结 果表明,支链淀粉与株高、穗位叶面积呈显著正相关,与雄穗分支数呈显著负相关;与雄穗长、穗长呈极显著正相关.在实际选择中,可以通过这几个农艺性状来选 择高支链淀粉.为了进一步明确各农艺性状与支链淀粉的直接效应与间接效应,经通径分析,各农艺性状对支链淀粉的通径系数顺序为穗位叶面积＞百粒重＞株高＞ 穗粗＞穗长＞雄穗长＞行粒数＞茎粗＞穗行数＞穗位高＞雄穗分支数.
大麦农艺性状和子粒支链淀粉的多元分析与评价
DOI:10.16035/j.issn.1001-7283.2018.05.011
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[本文引用: 1]
为了解高支链淀粉大麦种质资源的表型特性,以16份高支链淀粉含量的大麦种质资源为材料,通过主成分分析和聚类分析研究了9个主要农艺性状的遗传多样性。结果表明,9个农艺性状中芒长的变异系数最大,为43.26%,单穗粒数次之,子粒粒宽的变异系数最小,为4.76%。主成分分析结果表明,前3个主成分累计贡献率为78.844%,可依次归类为子粒大小控制因子、穗粒数控制因子和株型控制因子。相关性分析结果显示,支链淀粉含量与株高呈极显著负相关。采用类平均法聚类将参试的16份大麦种质资源分为4个大类,第一、二类属于矮秆低产型；第三类的千粒重和芒均最长,可以作为以千粒重为选拔对象的亲本；第四类属于高秆型。为了改良糯大麦种质甘垦5号和C2-1的农艺性状可从第四类材料中选择优异亲本。结合主成分分析和聚类分析,能较好地对参试种质资源主要农艺性状做出综合评价,为高支链淀粉大麦遗传育种提供优良的种质资源,为合理选配亲本提供参考。
