王传堂　王志伟　王秀贞　胡东青　王强　宫清轩　冯昊　杨同荣　杜祖波　李卫青　李秋　唐月异　吴琪

摘要：對16个普通油酸、74个高油酸花生基因型子仁钙、钾、镁、硼、铁5种矿质元素含量进行分析，发现其变幅分别为171.00～990.10、2 987.10～10 112.70、840.40～2 607.20、10.10～32.20、8.10～22.40 mg/kg。鉴定出这5种矿质元素含量高或低的材料7个，其中16L29（花育969）在历年测产中均比对照花育33号子仁增产。首次提出了基于概率分级方法的花生子仁矿质元素含量分级标准。5种元素改良潜力以钙最高，铁最低，硼、钾、镁居中。矿质元素含量与主要品质指标、发芽指标和耐盐碱性存在一定相关性;但与百仁重相关性不显著，说明对大粒和小粒花生矿质元素含量进行遗传改良是可能的;耐苏打盐碱花生应具有较高的铁、钙利用效率和较低的镁利用效率。聚类分析中子仁某种矿质元素含量最高、最低的花生基因型分别聚为一组或一个亚组。本研究结果对花生矿质元素改良育种具有指导意义。

关键词：花生;子仁;矿质元素;分级;品质指标;发芽指标;耐苏打盐碱

中图分类号：S565.203.4文献标识号：A文章编号：1001-4942（2019）08-0102-08

Peanut Kernel Mineral Content and Its Relationship with Main Quality Properties，

Germination Characteristics and Salt-Alkali Tolerance

Wang Chuantang2， Wang Zhiwei2*， Wang Xiuzhen2， Hu Dongqing3， Wang Qiang4， Gong Qingxuan2， Feng Hao2， Yang Tongrong5， Du ZuboLi WeiqingLi QiuTang Yueyi2， Wu Qi1

（1. Shandong Luhua Group Co.， Ltd.， Laiyang 265200， China; 2. Shandong Peanut Research Institute， Qingdao 266100，

China; 3. Qingdao Customs of the Peoples Republic of China， Qingdao 26600China; 4. Institute of Food Science and

Technology， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100193， China; 5.Wendeng Agricultural and Rural Bureau， Weihai 266440， China）

Abstract The contents of calcium （Ca）， potassium （K）， magnesium （Mg）， boron （B） and iron （Fe） in seeds of 16 common-oleic-acid and 74 high-oleic-acid peanut genotypes were analyzed， and their variation ranges were 171.00～990.10， 2 987.10～10 112.70， 840.40～2 607.20， 10.10～32.20 and 8.10～22.40 mg/kg， respectively. Seven genotypes with high or low mineral contents were identified， of which，16L29 （Huayu 969） consistently outyielded the local control Huayu 33 （for kernel） in 3 years evaluation. The classification criteria of mineral elements in peanut kernels was proposed the first based on probability classification method. The improvement potential was the highest in calcium， the lowest in Fe， and intermediate in B， K and Mg. The results suggested that the content of mineral elements was related to main quality properties， germination index and salt-alkali tolerance. However， it was not significantly correlated to hundred-kernel weight， indicating the possibility of mineral elements content genetic improvement in both large- and small-seeded peanuts. The sodic and salt-alkali tolerant peanut genotypes should have higher Fe and Ca utilization efficiency and lower Mg utilization efficiency. The peanut genotypes with the highest or lowest content of certain mineral element were clustered together into a group or subgroup. The outcome of this study was of guiding significance to peanut mineral element improvement.

5种矿质元素含量改良潜力以钙最高，达114.58%;铁最低，为57.48%;硼、钾、镁居中，为73.99%～82.57%（表2）。

2.2 高或低矿质元素含量品系及其产量表现

共选出某种矿质元素含量高或低的花生基因型7份（表3）。其含油量、蛋白质含量、油酸含量及产量表现如表4所示。其中16L29（花育969）在历年测产中均比对照花育33号子仁增产。

2.3 矿质元素含量间的相关关系

5种矿质元素含量间均存在极显著正相关关系（表5）。钾含量与镁含量相关系数最大，为0.8995;钾含量与钙含量相关系数最低，为0.5997。

2.4 矿质元素含量与主要品质指标间的相关关系

2.4.1 Spearman秩相关分析 由表6可见，钙含量与芥酸含量呈极显著负相关，与蛋白质含量呈显著正相关，与可溶性糖、蔗糖、棕榈酸含量呈显著负相关;钾含量与蛋白质含量呈显著负相关，与棕榈酸含量呈显著正相关;铁含量与含油量呈显著正相关，与可溶性糖和芥酸含量呈显著负相关。

2.4.2 典型相关分析 5种元素含量与7种品质指标两组变量间存在明显的相关关系，第1个、第2个典型相关系数分别为λ1=0.7395、λ2=0.4545，达极显著或显著水平，因此可取前两对典型变量来分析矿质元素含量与主要品质指标间的关系。两组典型变量构成成分如表7、表8所示。第1对典型变量主要反映了子仁钾含量与棕榈酸、油酸含量的正相关关系，第2对典型变量则主要反映了子仁硼含量与棕榈酸、油酸含量的负相关关系。

2.5 矿质元素含量与百仁重、出米率的相关关系

5种矿质元素含量与百仁重相关均性不显著，子仁钾、硼含量与出米率分别呈极显著和显著负相关（表9）。说明出米率高的花生，子仁钾、硼含量呈较低的趋势，换言之，按作物元素利用效率定义，高出米率花生倾向于具有较高的钾、硼利用效率。

2.6 矿质元素含量与非胁迫条件下种子发芽指标间的相关关系

Pearson相关分析结果表明，芽长指数与子仁钾含量呈显著正相关（r=0.4606）。 Spearman秩相关分析显示，芽长指数与铁含量呈显著正秩相关（r=0.4271），其余矿质元素含量与发芽指标间不存在显著秩相关关系。

典型相关分析结果表明，5种元素含量与种子发芽指标两组变量间存在明显相关关系，第1个典型相关系数为λ1=0.8389，达显著水平，因此可取第1对典型变量来分析元素含量与种子发芽指标间的关系。两组典型变量构成成分如表10、表11所示，主要反映了子仁钾含量与芽长指数的正相关关系。

2.7 矿质元素含量与耐苏打盐碱的相关关系

Spearman秩相关分析表明，子仁钙、钾、镁、铁含量与苏打盐碱地种植条件下2016、2017两年的较低相对产量呈显著负相关，相关系数分别为-0.7500、-0.6833、-0.7500、-0.7000。

回归分析得出较低相对产量Y=50.0713-0.6135X₁+0.0167X₂+0.2997X₃-5.4002X₄-11.3258X₅（P=0.0365），其中，Y指较低相对产量，X₁、X₂、X₃、X₄、X₅分别指钙、钾、镁、硼、铁的含量。可以看出，子仁镁含量高、钙和铁含量低的花生对苏打盐碱有较强的耐受性（表12）。

进一步进行主导因素分析，结果表明，对较低相对产量的贡献率，铁含量（25.01%）>镁含量（20.85%）>钙含量（20.10%）。

2.8 聚类分析

根据5种矿质元素含量，可将90个花生基因型分为3组（图1），即高含量组（某种矿质元素含量最高的材料均出现于该组）、中-高组、低-中组。其中低-中组还可进一步分为两个亚组，即低含量亚组（某种矿质元素含量最低的材料均出现于该组）和低-中亚组。

3 讨论与结论

3.1 关于5种矿质元素含量

Gaines和Hammons[7]曾汇总了花生子仁矿质元素含量相关文献中各元素测定结果，钙、钾、镁、硼、铁5种元素含量范围分别为100～900、5 000～11 300、900～3 400、9～31、14～57 mg/kg。Phan-Thien等[8]的报道中，9份花生材料5种矿质元素含量分别为471～721、5 948～7 795、1 478～1 845、15.2～22.2、13.4～17.9 mg/kg。Wang等[6]測定了95份美国微核心种质的子仁矿质元素含量，钙为250～930 mg/kg，钾为7 070～11 130 mg/kg，镁为1 570～2 530 mg/kg，硼为19.84～48.97 mg/kg，铁为17.71～33.50 mg/kg。Upadhayaya等[21]利用184份微核心种质和4份对照研究发现，连续开花和交替开花亚种铁含量变幅分别为20.7～30.8、18.3～30.1 mg/kg。前述3篇文献[8，6，21]中5种元素除Wang等[6]硼元素上限较高外，其余含量变幅均窄于Gaines和Hammons[7]汇总结果。Thornton等[22]报道，51份花生材料钙含量变幅为764～1 276 mg/kg，本研究中钙含量为171～990.10 mg/kg，上限均高于Gaines和Hammons[7]汇总结果。本研究硼含量上限高于Gaines和Hammons[7]汇总结果，但低于Wang等[6]的报道，钾、镁、铁含量下限则低于Gaines和Hammons[7]汇总结果。某种元素含量高的基因型在生物强化中具有较高潜在利用价值;某元素含量低的基因型则具有高的该元素利用效率，有利于在大田生产中减少肥料施用。

3.2 關于环境因素对子仁矿质元素含量的影响

Gaines和Hammons[7]发现，花生子仁中的钙含量与降水、镁含量与土壤镁含量呈正相关关系。Thornton等[22]估算的晚熟、中熟和弗吉尼亚型花生钙含量广义遗传力分别只有26%、19%和41%，说明环境因素对花生子仁钙含量起主要作用。据Gaines和Hammons[7]研究，花生子仁镁以外的4种矿质元素含量基因型效应均达显著或极显著水平，5种矿质元素均存在极显著的地点效应，镁、硼、铁还存在着显著或极显著的基因型与地点互作。Thornton等[22]发现，花生子仁钙含量基因型、年份以及年份与地点的互作均达极显著，但地点间无明显差异。本研究元素含量仅为单地点一年测定结果，在此基础上开展多年多点试验评价其矿质元素含量的稳定性是必要的。

3.3 关于子仁矿质元素含量间以及与其他性状间的相关关系

Branch和Gaines等[23]对26份花生材料进行Pearson相关分析，发现花生子仁钙含量与钾含量存在极显著负相关关系，铁、镁含量与硼含量存在极显著正相关关系。本研究的90份材料（其中一些是远缘杂种后代）中，5种矿质元素含量间均存在极显著Pearson正相关关系。Walker和Hymowitz[24]曾报道花生子仁铁、镁含量与总糖分别呈显著或极显著Pearson负相关。本研究揭示出不同的相关关系，如钙含量与可溶性糖、蔗糖含量呈显著负秩相关，与蛋白质含量呈显著正秩相关。Upadhayaya等[21]发现，花生子仁铁含量与出米率呈显著正相关关系，与百仁重呈显著或不显著负相关关系。本研究中，钾、硼含量与出米率呈极显著或显著负相关，而5种矿质元素含量与百仁重均相关不显著，这提示针对大粒或小粒花生进行矿质元素含量遗传改良是可能的。前人报道过子仁钙含量与种子活力的关系[25]，本研究中参试材料发芽势、发芽率都较高，未能建立起这种联系（不排除这与我们一直坚持不补苗从而淘汰低出苗率品系有关），但发现钾、铁含量与芽长指数存在正相关关系。本研究相关分析结果与前人报道有所不同，可能主要与试材来源更广泛有关。

花生子仁矿质元素含量与耐苏打盐碱的关系目前尚未见报道。从本研究结果看，耐盐碱花生似应具有子仁低铁、低钙、高镁的特点，即要求具有较高的铁、钙利用效率和较低的镁利用效率。该结论仅为9个花生基因型初步研究结果，尚需要采用更多材料加以验证。

3.4 关于矿质元素含量分级、改良潜力和聚类

本研究根据刘孟军等[16，17]的方法首次提出了花生子仁矿质元素含量分级标准，并根据段乃雄等[15]的方法计算了各元素的改良潜力，对花生矿质元素资源和育种研究具有指导意义。花生上迄今仍缺乏仅针对矿质元素进行聚类分析的报道，本研究聚类树上子仁矿质元素含量最高或最低的花生基因型单独聚为一组或一个亚组，说明聚类分析能够揭示花生基因型间矿质元素含量的异同。

综之，本研究分析了90个花生基因型子仁钙、钾、镁、硼、铁5种元素含量，首次提出了花生子仁矿质元素含量分级标准，选出7个某种矿质元素含量最高或最低的材料，并研究了元素含量与主要品质指标、发芽指标和耐盐碱性的关系，将促进花生矿质元素遗传改良工作的开展。

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收稿日期：2019-08-11

基金项目：山东省泰山产业领军人才工程项目（LJNY201808）;烟台市科技计划项目（2018ZDCX）;国家花生产业技术体系项目（CARS-13）;兵团科技攻关项目（2018BC012）;山东省重点研发计划专项（2018GNC110027）;山东省农业科学院农业科技创新工程项目（CXGC2016B02，CXGC2018E21）;农业农村部花生良种攻关专项

作者简介：王传堂（1968—），男，博士，研究员，从事花生遗传育种研究。E-mail：chinapeanut@126.com

*表示同等贡献作者。