大豆叶黄素含量变化及其与品质和形态性状间的相关性（可编辑）

大豆叶黄素含量变化及其与品质和形态性状间的相
关性
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大豆叶黄素含量变化及其与品质和形态#
性状间的相关性*
滕卫丽,李文 ,张继雨,韩英鹏,李文滨
5 (东北农业大学大豆研究所/ 大豆生物学教育部重点实验室,哈尔滨150030 )
摘要 : 大豆叶黄素是与大豆营养价值有关的重要品质性状, 探究其变化规律及其与相关性状
的关系能促进优质大豆新品种的选育。

本文以东农 46 与 L-100 衍生的128 个 F2:5 重组自交
系为材料, 对籽粒叶黄素含量变异及其与品质和形态性状间相关性进行了分析。

研究结果表
10 明:大豆籽粒叶黄素含量呈偏态分布,超高亲频率为 10.94% ,其中 1 份株系的叶黄素含量
达 42.67 μg/g 。

群体蛋白质含量的超高亲频率为 36.72% ,明显大于脂肪含量的超高亲频率
(1.53%), 其中 1 份株系的蛋白质含量达 50.90% ; 群体的长/ 宽、宽/ 厚和长/ 厚平均值与中
亲值极为接近,超高亲频率和超低亲频率均在 10.0% 以下。

群体籽粒叶黄素含量与长/宽呈
极显著正相关,蛋白质含量与脂肪含量、百粒重、长/ 宽、宽/ 厚呈显著或极显著相关,脂肪
15 含量与长/ 宽极显著负相关,长/ 宽、宽/ 厚和长/ 厚间呈极显著相关。

本文研究结果将为培育
优质大豆新品种提供理论依据。

关键词 : 大豆;叶黄素;品质性状;形态性状; 相关性
中图分类号 :S512.2
20 Changes of Seed Lutein Content and Correlative Analysis
for Quality and Morphological Characters Traits in Soybean
TENG Weili, LI Wen, ZHANG Jiyu, HAN Yingpeng, LI Wenbin
Soybean Research Institute, Northeast Agricultural University/Key Laboratory of Soybean
Biology Ministry of Education, Harbin 150030
25 Abstract: Seed lutein is an important quality trait correlated with nutritional value in soybean. It
would be beneficial to breed fine quality varieties through studying its change rule and correlation
of different traits with it in soybean. A recombinant inbred line RIL population including 128
F2:5 lines from Dongnong46 ×L-100 was conducted to evaluate the
genetic variation of lutein
content and correlation between lutein content and main quality and morphological characters30 The results showed that seed lutein content in soybean was obedient to skewed distribution10.94% lines possessed a higher lutein content than the high-value parent and a line which contained 42.67μg/g of lutein content was selected. Frequency of lines over high-value of protein
content in population 36.72% was obviously higher than that of oil content 1.53%. A line
which contained 50.90% of protein content was selected. Mean of seed length/seed width
35 SL/SW, seed width/seed height SW/SH and seed length/seed height SL/SH of the population
were very close to mid-parent value of these characters, their frequencies of lines over high-value
and those of lines over low-value appeared less than 10%. Highly significant positive correlation
was found between lutein content and SL/SW. Protein content of the population showed
significant correlation with four indicators, including oil content, 100-seed weight, SL/SW and
40 SW/SH. Oil content of the population was significantly and
negatively correlated with SL/SWThree characters, including SL/SW, SW/SH and SL/SH of the population, were collelated
significantly. These results could be used for breeding fine quality variaties in soybean
Key words: Soybean; Lutein; Quality trait; Morphological characters; Correlation
基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金(20092325120015),教育部科学技术研究重点项目基金,
黑龙江省自然科学基金(C200951 )的资助。

作者简介: 滕卫丽 (1972- ) , 女 , 研究员, 主要研究方向: 大豆遗传育种与生物技术. E-mail: twlneau@163
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45 0 引言
[1]
叶黄素 (Lutein ) , 又称植物黄体素 , 是新型保健食品添加剂, 在保健食品加工上开
[2]
发前景广阔 , 对人类健康起着积极的作用。

在大豆籽粒中, 叶黄素含量为 1.2~35μg/g , 提
[3, 4]
高其叶黄素含量对增强大豆的营养价值 ,提高人类健康水平具有重要的意义。

目前国内外有关大豆叶黄素的文献报道较少, 有关其与其他因素之间的相关性研究则更
50 少。

Kanamaru et al (2006)研究表明野生大豆的高叶黄素含量性状稳定 ,他提出可利用这
[5]
类野生大豆提高籽粒中叶黄素含量 ; 2008 年他又发现大豆籽粒叶黄素含量和种子的重量无
[6]
显著相关,但与花期呈显著相关。

Wang et al (2007 )发现大豆籽粒中叶黄素与α- 生育酚
[7]
间呈显著正相关, 说明叶黄素的高含量特性具有很高的遗传性。

Seguin et al (2011) 研究
表明: 不同播期间造成的大豆叶黄素含量变化范围为 20~56% , 适当增加播种密度可提高叶
[8]
55 黄素含量 ;而 Lee et al (2009 )研究表明: 不同年份和播种期对大豆籽粒中叶黄素含量没
有影响, 但基因型与年份、基因型与播期、基因型、年份与播期互作对叶黄素含量有显著影
[9]
响, 并证明叶黄素含量与油酸含量呈正相关, 与亚油酸含量和亚麻酸含
量呈负相关。

Whent
et al (2009) 研究表明环境和环境与基因型间的互作均对大豆籽粒叶黄素含量有显著影响,
[10]
而且基因型比环境的影响更大。

Nishiba et al (1998 )证明 Ichihime (L0 ,缺少三个脂氧
60 酶) 与栽培大豆 Suzuyutaka (L123 , 含有三个脂氧酶) 相比, 既具有丰富的营养 , 又具有良
[11]
好的口感。

目前有关大豆籽粒叶黄素含量与蛋白质含量、脂肪含量和粒形等性状之间的
相关性研究在国内尚未见报道。

本文利用大豆栽培品种东农 46 与国外引进高叶黄素野生大豆种质资源L-100 杂交, 以
其重组自交系作为研究材料, 通过分析群体籽粒的叶黄素变化以及与其他品质和粒形等性状
65 之间的相关性,探索是否可利用与之相关的性状进行高叶黄素大豆新品系的选育。

1 材料与方法
1.1 试验材料
利用低叶黄素含量大豆品种东农 46 (母本) 和高叶黄素含量野生种质L-100 (父本) 及
其杂交衍生的 128 个 F 重组自交系为试验材料。

2012 年 11 月在海南省三亚市崖城镇种植,
2:5
70 2 次重复,2013 年 3 月收获籽粒,进行室内鉴定。

1.2 叶黄素含量的测定
1.2.1 大豆籽粒叶黄素的提取
准确称取大豆样品 1.00g 加入 80ml 具塞玻璃离心管中;分别加入焦性没食子酸 20mg 、
10% 抗坏血酸 2mL 、无水乙醇 10mL 后,超声提取 5min ;再加入 50% 氢氧化钾溶液 2mL ,
75 于 70 ℃恒温水浴中皂化 30min (每隔 10min 振摇离心管 1 次) ; 取出后用冰水浴迅速冷却至
室温,然后向其中加入 2% 氯化钠溶液 20mL ,再加入 10mL 正己烷溶液萃取 2 次,将正己
烷提取液过无水硫酸钠柱后收集于 100mL 鸡心瓶中,在 40 ℃下旋转蒸发至近干后用正己烷
定容至 2mL ,过 0.22μm 有机滤膜后上机测定。

1.2.2 高效液相色谱 (HPLC )分析条件
80 色谱条件:色谱柱:ZORBAX RX-SIL 4.6×250mm ,5μm ; 流动相:甲醇 ?二氯甲烷
30 ?70 ; 流速:1.0mL/min ; 柱温 :25 ℃ ; 检测器: 紫外- 可见光检测器 ; 检测信号 447nm ;
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进样量:20μL 。

1.3 蛋白质含量和脂肪含量的测定
蛋白质和脂肪含量的测定采用近红外谷物分析仪( 型号:1241 ) 进行测定。

蛋白质含
85 量: 以蛋白质占大豆种子干物质重量的百分率为标准; 脂肪含量: 以脂肪占大豆种子干物质
[12]
重量的百分率为标准。

1.4 籽粒形态学性状的测定
大豆籽粒大小和形状决定其外观和品质, 一般以百粒重作为籽粒大小的指标; 用其比值
[13]
(长/ 宽、长/ 厚和宽/ 厚)作为形状指标。

90 籽粒形状指标的测定: 利用数显游标卡尺进行测定, 其中粒长指籽粒与种脐平行的最大
距离; 粒宽指籽粒与种脐垂直的最大距离; ; 粒厚指籽粒顶部到底部的最大距离。

每个株系
[14]
随机测定 10 个籽粒, 并计算长/ 宽、长/ 厚和宽/ 厚 , 取平均值作为该品种的粒形表型数值。

籽粒百粒重的测定: 每份株系随机选取 100 粒种子, 用电子天平 ( 型
号:TP-402 ) 称重, 作
[14]
为该株系的百粒重表型数值。

95 1.5 数据分析
利用 Excel 及 DPS 软件进行数据处理。

2 结果与分析
2.1 大豆群体籽粒叶黄素含量变化与频率分布
经 HPLC 测定,东农 46 与 L-100 及其群体籽粒叶黄素含量的特征和频率分布分别见表
100 1 和图 1 。

由表 1 可以看出,母本东农 46 的叶黄素含量为 12.57μg/g ,父本 L-100 的叶黄素
含量为 22.96μg/g ,中亲值为 17.77μg/g ;群体的 128 个株系籽粒叶黄素含量的变化范围为
5.87~42.67μg/g 之间,群体平均值小于中亲值, 超高亲频率明显小于超低亲频率。

由图 1 可以看出,在东农 46 与 L-100 的后代群体中籽粒叶黄素含量呈偏态分布,128
个株系中大多数均小于中亲值, 占总株系的 65.63% , 有少部分株系籽粒(14 份, 占 10.94% )
105 叶黄素含量大于 L-100 叶黄素含量 , 仅有 1 份株系的叶黄素含量(42.67μg/g ) 是父本的近 2
倍, 占总株系的 0.78% 。

由此可知, 通过配置杂交组合, 并保留较大群
体数量, 可获得较多
高叶黄素含量的大豆新种质,可缓解高叶黄素大豆种质资源匮乏的局面。

表 1 亲本及群体的叶黄素含量特征(μg/g )
Tab. 1 Analysis of lutein content for parents and the population 亲本群体
超高亲超低亲
性状
东农中亲最大最小平均标准
L-100 频率频率
46 值值值值差
(% ) (% )
叶黄素
12.57 22.96 17.77 42.67 5.87 15.92 6.36 10.94 34.38
含量
110
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25
东农46
20
15
10
L-100
5
叶黄素含量μg/g
图 1 大豆东农 46 和 L-100 及其群体籽粒叶黄素含量的频率分布
Fig.1 Frequency distribution of lutein content in seeds of the population
115 from the cross between Dongnong46 and L-100
2.2 大豆群体籽粒品质和形态性状变化表 2 列出了东农 46 与L-100 及其群体籽粒品质和形态等性状的构成特征。

由表 2 可以看出,在品质性状中,亲本间的蛋白质含量差异(4.7% ) 明显大于脂肪含量 (2.5% ),群
体中发现有蛋白质含量高达 50.90% 的株系,而且超高亲频率(36.72% )明显大于超低亲频
120 率(6.25% ) ,群体平均值大于中亲值 ,且偏向高值亲本;而群体中脂肪含量的超高亲频率
(1.53% )明显小于超低亲频率(44.53% ),最大值仅为 22.50% ,群体平均值小于中亲值 ,
偏向低值亲本。

由此说明从该群体中进行选择,比较容易获得高蛋白质含量的后代材料。

亲本间的百粒重差异较大 (16.32g), 而群体的百粒重平均值为 13.07g , 与中亲值 (13.54
g )接近,变幅为 7.44g~20.74g ,均介于亲本之间 ,没有出现超高亲频率
和超低亲频率。

因
125 此欲获得高叶黄素且百粒重大的大豆种质, 还需以此群体的高叶黄素后代为亲本, 进一步与
大粒大豆品种进行杂交。

表 2 亲本及群体的其他性状特征
Tab. 2 Analysis of the other traits for parents and the population 亲本群体
超高亲超低亲
性状
东农中亲最大最小平均标准
L-100 频率频率
46 值值值值差
(% ) (% )
蛋白质含量 (% ) 42.00 46.70 44.35 50.90 40.50 45.77 2.35 36.72 6.25 脂肪含量(% ) 22.20 19.70 20.95 22.50 17.60 19.81 0.96 1.53 44.53 百粒重(g) 21.70 5.38 13.54 20.74 7.44 13.07 2.26 0.00 0.00
长/ 宽 1.12 1.31 1.22 1.51 1.04 1.22 0.08 8.59 5.47
宽/ 厚 1.09 1.23 1.16 1.29 0.61 1.15 0.07 6.25 7.03
长/ 厚 1.21 1.60 1.41 1.76 0.87 1.39 0.11 3.13 2.34
- 4 -
株系个数
0.00-2.00
4.01-6.00 6.01-8.00 8.01-10.00 10.01-12.00 12.01-14.00 14.01-16.00 16.01-18.00 18.01-20.00 20.01-22.00 22.01-24.00 24.01-26.00 26.01-28.00 28.01-30.00 30.01-32.00 32.01-34.00 34.01-36.00 36.01-38.00 38.01-40.00 40.01-42.00 42.01-44.00 44.01-46.00
48.01-50.00中国科技论文在线////.
在粒形性状中,亲本东农 46 的长/ 宽、宽/ 高和长/ 高均小于 L-100 ,且群体的长/ 宽、宽/
130 厚和长/ 厚平均值与中亲值均极为接近,其中长/ 宽和长/ 厚的超高亲频率略大于超低亲频率,
宽/ 厚的超高亲频率略小于超低亲频率 , 三者的超高亲频率和超低亲频率总体变化不大 , 均
在 10.0% 以下。

2.3 大豆群体籽粒叶黄素含量与品质和形态性状间的相关性
表 3 列出群体各性状间的相关系数, 可以看出:籽粒叶黄素含量仅与长/ 宽呈极显著正
135 相关,与蛋白质含量、脂肪含量和长/ 厚呈正相关,与百粒重和宽/ 厚呈负相关,但均未达到
显著水平。

与叶黄素含量相比 , 长/ 宽更容易直观快速地测定 , 利用该性状有利于在保持籽
粒完好的情况下间接选择高叶黄素后代材料。

[12]
蛋白质含量与脂肪含量之间呈极显著负相关 , 与前人的研究结果相同 ; 与百粒重呈
极显著正相关, 与长/ 宽呈显著正相关, 与宽/ 厚呈显著负相关。

脂肪含量与长/ 宽呈极显著负
140 相关。

因此也可以利用长/ 宽、宽/ 厚间接选择高蛋白质含量和高脂肪含量的后代材料。

作为籽粒大小的指标 , 百粒重与长/ 宽、宽/ 厚和长/ 厚等形状指标均无显著相关,而长/
宽、宽/ 厚和长/ 厚之间存在极显著相关,其中长/ 宽与宽/ 厚呈极显著负相关,长/ 宽与长/ 厚、
宽/ 高与长/ 厚均呈极显著正相关。

表 3 群体籽粒叶黄素含量与品质和形态性状间相关分析
145 Tab. 3 Correlative analysis of qualities and morphological traits in the population
性状叶黄素含量蛋白质含量脂肪含量百粒重长/ 宽宽/ 高
蛋白质含量 0.1100
脂肪含量 0.0700 -0.7200**百粒重 -0.0390 0.3308** 0.1044
长/ 宽 0.2285** 0.2022* -0.2365** 0.0133
宽/ 厚-0.0779 -0.2069* -0.0437 -0.1457 -0.2753**长/ 厚0.1232 -0.0014 -0.1499 -0.1032 0.5775** 0.6228** 注:*,**分别表示在 0.05 ,0.01 的显著水平。

3 讨论
[4]
与花卉相比, 大豆叶黄素含量相对较低 , 因此测定难度较大。

本实验采用先进的样品
前处理技术, 首先将大豆样品进行皂化处理, 然后通过液液萃取等方式对
叶黄素进行富集净
150 化, 再通过灵敏度较高的高效液相色谱- 紫外检测法 (HPLC-UV ) 进行检测, 在大大缩短检
测时间的同时又保证了检查结果的准确性与可靠性。

王绍东等 (2010) 建立了同时测定大豆
维生素 E 、异黄酮和叶黄素含量等多个品质性状的方法, 实现了准确、快速、减少样品用量
[15]
的目标。

两种方法各有不同,应根据选育目标选择不同的测定方法。

Lee et al (2009) 在 4 个环境下以 15 个品种为材料, 研究指出大豆籽粒中叶黄素含量与
[9]
155 蛋白质和脂肪含量无显著相关性 , 与本文利用杂交群体为材料的研究结果一致, 但与脂肪
[9]
酸组分中的油酸含量呈正相关, 亚油酸和亚麻酸呈负相关 , 因此在此基础上应进一步测定
群体脂肪酸各组分,以期从群体的角度验证 Lee et al (2009 )的研究结果。

Cober et al (1997 )以 F ? 群体为材料对籽粒大小和粒形关系进行了分析 ,分别把横断
2 3
面积长×宽,长×厚和比值宽长比和厚长比当做籽粒大小和粒形的
指示变量 ,发现
[16]
160 大豆籽粒大小与形状这两类性状是相互独立的。

在本研究中 , 百粒重作为籽粒大小的指
标,与长/ 宽、宽/ 厚和长/ 厚等形状指标均无显著相关,也说明了两类性状相互独立的特点。

- 5 -。