中国农业科学 2009,42(11):3812-3818 Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2009.11.007 谷子品种资源微量元素硒和蛋白质含量的测定与评价 刘三才 1,朱志华 1,李为喜 1,刘 方 1,李 燕 1,黄 蓉2 (1 中国农业科学院作物科学研究所/国家农作物基因资源与基因改良重大科学工程/农业部作物品种资源监督检验测试中心,北京 100081; 2 北京吉天仪器有限公司,北京 100016) 摘要: 【目的】对中国谷子地方品种资源进行硒和蛋白质含量的测定与评价,以了解谷子品种资源中硒和蛋 白质含量的变异及其与地理分布的关系,为谷子种质创新和育种提供基础。 【方法】硒和蛋白质含量测定分别采用 氢化物原子荧光法和微量凯氏定氮法。 【结果】 ①中国谷子地方品种资源硒含量平均 53.3 μg·kg-1, 变异范围 20.8~ 89.2 μg·kg-1;蛋白质含量平均 15.8%,变异范围 11.01%~20.77%。②不同生态区的材料硒和蛋白质含量存在明显 差异,西北内陆和黄土高原来源的品种硒含量分别排列第一和第二,以下依次是东北平原、华北平原,最低是内 蒙古高原;不同生态区来源的品种蛋白质含量排列次序与硒的排列较为一致,依次为西北内陆、黄土高原、华北 平原、东北平原和内蒙古高原。③2 个品质性状的相关分析表明,硒和蛋白质含量存在一定的正相关性,相关系 数为 0.534,且达到极显著水平。④硒含量与谷子粒色相关联,相联系数为 0.385,达到 0.05 的显著水平,红粒 谷子硒含量明显高于黄、 青、 褐等粒色的品种。 【结论】 谷子品种资源的硒和蛋白质含量存在较为丰富的遗传变异, 在鉴定评价基础上,筛选出了一批品质优异的谷子种质资源,为富硒和高蛋白优质品种的培育和种质创新奠定了 基础。 关键词:谷子;微量元素;硒含量;蛋白质含量;相关分析;粒色 Evaluation of Selenium and Protein Content of Foxtail Millet Landraces Originated from Different Ecogical Regions of China LIU San-cai1, ZHU Zhi-hua1, LI Wei-xi1, LIU Fang1, LI Yan1, HUANG Rong2 (1Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences/The National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement /The Supervision and Testing Center for Crop Germplasm Resources, Ministry of Agriculture, Beijing 100081; 2 Beijing Tiantan Instruments Company Limited, Beijing 100016) Abstract: 【Objective】 Selenium and protein contents were analyzed and evaluated in foxtail millet landraces originated from different regions of China. 【Method】 The method for selenium determination was Hydride Generation Atomic Fluorescence Spectrometry, and the method for protein determination was semi-micro Kjeldahl method. 【Result】 ① The average content of selenium in Chinese foxtail millet landraces was 53.3 μg·kg-1, deviation range was 20.8-89.2 μg·kg-1. The average content of protein was 15.82%, deviation range was 11.01%-20.77%. ② Selenium and protein content in different ecoregions in China appeared to be greatly diversified, landraces from Northwest China had the highest selenium content, and the followings were landraces from Loess Plateau, North China Plain, Northeast China Plain, and landraces from the Inner Mongolia Plateau had the lowest content. The protein content ranking was alike the selenium content and that from high content to low were landraces from Northwest China, Loess Plateau, Northeast China Plain, Northeast China Plain, and Inner Mongolia Plateau. ③ The correlation coefficient analysis between the two traits showed that they existed a positive correlation, and the coefficient was 0.534 which was at the significant level. ④ The correlation coefficient of selenium content to hull colour was 0.385 and selenium content of red hull seed was greater that of the yellow, grey, brown hull. 【Conclusion】 It was found from the study that selenium and protein contents in foxtail millet landraces germplasms exhibited wide genetic diversity, some foxtail millet landraces with higher selenium and protein contents were 收稿日期:2009-03-20;接受日期:2009-04-28 基金项目:农业部植物种质资源共享平台建设项目(2005DKA21001-07) 作者简介:刘三才(1955-) ,男,湖北黄陂人,副研究员,研究方向为粮食作物品质分析和检测。Tel:010-62131376;E-mail:liusancai@caas.net.cn 11 期 刘三才等:谷子品种资源微量元素硒和蛋白质含量的测定与评价 3813 identified and they will be useful for quality breeding and germplasm innovation. Key words: foxtail millet; trace element; selenium content; protein content; correlation analysis; hull colour 0 引言 【研究意义】谷子(Setaria italica (L.) P. Beauv.) 源数量最多、遗传多样性最为丰富的国家,它为中国 谷子育种奠定了良好的遗传基础[20]。但中国谷子品种 资源微量元素硒的鉴定报道不多,硒与蛋白质含量等 性状的关系研究尚是一个空白,优异种质评价相对滞 后。为满足中国谷子育种对优质源的需求,丰富谷子 种质资源研究的内容,本试验以谷子地方品种为试验 材料,开展微量元素硒和蛋白质的鉴定与评价。【拟 解决的关键问题】采用国家标准分析方法氢化物原子 荧光法和标准物质小麦粉做内控标样技术措施,保证 硒和蛋白质测定结果的可靠性,从而为分析评价谷子 地方品种资源这两个性状的总体特性、地理分布及筛 选优异种质提供保证。 又称为粟,去壳后称为小米,在植物学上属禾本科黍 族狗尾草属。谷子起源于中国,是传统的优势作物、 主食作物和抗旱耐瘠作物 。小米营养丰富且各种成 分平衡, 蛋白质的消化率和生物价高于大米和小麦 。 谷子籽粒蛋白质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 ,是近年来兴起的世 界性杂粮热的主要作物。硒是人体必需的微量元素, 与健康和长寿关系密切。硒对于增强人体免疫功能、 降低血脂和血糖、降低病毒感染、防治癌症等诸多方 面都有积极的影响 [4-6] [3] [2] [1] 。 中国地方病研究者已证明食物 中缺硒与克山病、大骨节病关系密切[7]。1988 年中国 营养学会将其列为 15 种每日膳食营养素之一。 培育富 含硒和高蛋白质含量的谷子品种,是改善中国膳食营 养的有效途径之一。【前人研究进展】荫世安等 对 北京市食物硒含量进行测定分析认为植物性食品中硒 与蛋白质含量存在正的相关性。陈历程等 报道了中 变幅 0.011~ 国部分大米硒平均含量为 0.025 mg·kg , 0.055 mg·kg 。蒋彬 赵锁劳等 [11] -1 [10] -1 [9] [8] 1 1.1 材料与方法 材料 谷子地方品种 112 份, 于 2007 年种植北京昌平本 所试验地。材料分别来自中国谷子的 5 个生态区:西 北内陆、黄土高原、东北平原、华北平原和内蒙古高 原,各生态区材料份数见表 2。 1.2 方法 1.2.1 硒含量测定 采用国家标准 《食品中硒含量的 测定(GB/T 5009-2003)》中第一法:氢化物原子荧 光法[21]。测定种子用专用精米机加工为糙米。样品消 化采用北京吉天仪器有限公司生产的 TMW-100 微波 消解仪。 硒含量测定仪器为 AFS 2202a 原子荧光光度 计,测定条件与标准相比略有修改,具体参数:负高 压 300 V,灯电流 60 mA,载气流量 400 ml·min-1,屏 蔽气流量 1 000 ml·min-1。每个材料测定 2 个平行样, 结果取平均值(以干基表示)。 1.2.2 蛋白质含量测定 蛋白质含量测定按国家标 准《谷类、豆类作物种子粗蛋白质测定法(GB 2905 -1995)》进行。测定用种子同 1.2.1。仪器为福斯公 司生产的凯氏定氮仪。蛋白质的换算系数为 6.25。每 个材料测定 2 个平行样, 结果取平均值 (以干基表示) 。 1.2.3 分析方法质量控制 为了保证分析结果数据 的可靠性和可溯源性,在测定中用标准物质小麦粉做 内控标样。硒测定进行了方法的不确定度分析和评价 (结果另文发表)。硒的回收率 97.2%,相对不确定 度为 2.2%。蛋白质回收率为 99.1%。回收率和相对不 确定度评价指标能满足谷子硒含量和蛋白质含量测定 开展了富硒水稻品种的遴选。 利用原子荧光法测定了小麦中硒的含量, 明确了微波消解和原子荧光法测定硒具有操作简单、 快速、灵敏度高等特点。向东山等[12]以玉米为材料, 研究了玉米中硒的不同赋存状态,发现玉米硒主要以 有机态存在约占总硒的 90%,在有机硒中又以蛋白质 硒为主。赵海云等 [13] 和刘海萍等 [14] 报道了几个谷子品 程汝宏等[15] 种的硒含量, 范围为 0.01~0.174 mg·kg-1。 和刘正理等 [16] 将富硒品种的培育列为中国谷子育种 的重要目标,并开展了新种质的创新。蛋白质含量是 谷子营养品质研究的重要内容。古世禄等 含量平均为 11.73%。 何继红等 [18] [17] 对 416 份 中国谷子品种进行了蛋白质氨基酸测定研究,蛋白质 分析了甘肃谷子地方 品种营养品质,其中蛋白质含量为 14.34%,变幅为 11.39%~17.33%。 朱志华等[19]