高小丽 黄海皎 杨文才 廖文华

（1 西藏自治区农牧科学院农业研究所/省部共建青稞和牦牛种质资源与遗传改良国家重点实验室，拉萨 850000；2 农业农村部作物基因资源与种质创制西藏科学观测实验站，拉萨 850032；3 西藏自治区农牧科学院草业科学研究所，拉萨 850000）

豌豆别称麦豌豆、寒豆、麦豆、雪豆、毕豆等，原产于地中海南部及地中海沿岸，是世界第四大豆类作物，籽粒中富含碳水化合物（约占60%）和矿物质元素等多种营养成分，含有人体必需的8 种氨基酸，其中赖氨酸含量最高，含硫氨基酸较低。豌豆蛋白的生物价为48%～64%，功效比为0.6～1.2，高于大豆而低于玉米、水稻、小麦、花生[1]。按食用部位可分为干籽粒用豌豆和菜用豌豆2 种类型。菜用豌豆富含可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉和维生素等多种成分，干籽粒豌豆是高质量蛋白（约占25%）和必需氨基酸的重要来源，其水解肽具有重要的抗氧化、降血压、抗炎、降胆固醇及调节肠道菌群等功效[2]，加工方向主要是利用淀粉制作粉丝，蛋白一般被用作饲料。随着社会的进步和生活水平的提高，植物蛋白越来越受到重视，一般作为食品添加剂替代部分肉蛋白，如火腿肠、香肠等产品的加工。豌豆中除了含有这些营养成分外，还含有多肽、膳食纤维、胰蛋白酶抑制剂、酚类化合物、植物凝集素等功效成分。在食品加工中，豌豆膳食纤维可以增加面团持水力、延缓面包老化，减少蒸煮损失率，改善酥性饼干的质构特性和感官品质，并可增加饼干的保健功能[3]，改善牛肉鸡肉等肉制品的营养特性和烹饪性能。在西藏地区，豌豆一般与青稞或小麦混合炒熟后制成糌粑，或用于粉丝、粉条、凉粉“朋必”等的生产[4]。

主成分分析是通过正交变换将多个变量简化成少数综合性变量，从而在原始变量中解释变量之间元素的突出关系，该方法被广泛应用于种植业领域，综合评价主要作物的农艺性状及品质特征特性，在西藏青稞[5-6]、燕麦[7]、野生食用菌[8]和油菜[9]中均有报道。国内外对豌豆种质资源鉴定及其遗传多样性研究已有大量报道[10-12]，但对西藏豌豆品质分析的报道较少。本研究对近年来西藏自治区农牧科学院豆类育种课题组筛选的优异品种（系）、内地引进的材料进行了干籽粒营养品质含量的分析化验，运用主成分分析法和聚类分析法进行评价，旨在为豌豆育种及精深加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料2019 年春季，对20 份豌豆品种（系）进行了品质化验分析，材料来源详见表1。

表1 试验豌豆品种（系）及来源

1.2 试验方法 豌豆种植试验设在西藏自治区拉萨市，试验材料顺序排列，每份材料种植2 行，行长2m，行距0.33m，前茬作物为青稞。

豌豆样品采集及营养品质指标的测定统一收获，翻动晾晒干后进行脱粒，每份清选大而饱满籽粒250g，粉碎后过40mm 筛，用于测定蛋白质、粗脂肪、粗纤维、淀粉、灰分、碳水化合物、氨基酸含量，其测定方法分别参照GB/T5009.5-2016、GB/T5009.6-2016、GB/T5009.10-2003、GB/T5009.9.3、GB/T5009.4-2016、GB/T28050-2011、GB/T5009.124-2016。

1.3 数据处理与分析采用Excel 2019 软件整理数据，SPSS 20.0 分析软件进行相关分析。

2 结果与分析

2.1 品质性状的变化分析20 份豌豆品种（系）品质性状结果见表2。

表2 不同品种（系）豌豆营养品质的比较分析 （%）

粗蛋白含量20 个豌豆品种（系）粗蛋白含量均值为22.71%，变异系数为7.73%，不同品种间蛋白质含量变异较小。所有品种（系）中，中秦1 号粗蛋白含量最高，为26.04%，其次是1702，含量为25.34%，这2 个品种可以作为植物蛋白原料的生产品种；藏豌1号最低，为20.06%；拉萨黑豌豆为24.75%。

粗脂肪含量粗脂肪含量平均值为1.32%，变异系数为16.87%，不同品种间粗脂肪含量变异相对较大。2011064 粗脂肪含量最高，为1.94%；其次是2011029，为1.91%；拉萨黑豌豆最低，为1.02%。

粗纤维含量粗纤维平均含量为4.38%，变异系数为11.50%，差异相对较小。拉萨黑豌豆粗纤维含量最高，达5.71%；其次是2011088，为5.05%；须豆类1号最低，仅为3.74%，须豆类1 号主要是食用嫩荚、嫩叶，因此粗纤维含量较低；2013013 含量为3.75%，植株为无限蔓生型，叶尖带有卷须，多花多荚，抗倒伏，籽粒清脆甘甜，可作为优质饲草推广应用。

灰分含量灰分平均含量为2.72%，变异系数为5.30%，差异相对较小。参试品种（系）中，中秦1 号灰分含量最高，为2.96%；2011088 最低，为2.42%。

碳水化合物含量碳水化合物平均含量为65.61%，变异系数为2.53%。藏豌1 号碳水化合物含量最高，为68.50%；其次是藏豌2 号，为68.07%；中秦1 号最低，仅为61.97%。

2.2 豌豆品质性状的相关性分析不同豌豆品种（系）营养品质指标间的相关性分析结果表明（表3），蛋白质含量与粗脂肪含量、水分含量呈负相关，与碳水化合物含量呈极显著负相关；与粗纤维含量、灰分含量呈正相关，与氨基酸总含量呈极显著正相关。粗脂肪含量与水分含量呈正相关，与其他品质呈负相关。粗纤维含量与水分含量、碳水化合物含量呈负相关，碳水化合物含量与氨基酸总含量呈极显著负相关。

表3 豌豆营养品质指标间的相关性分析

2.3 豌豆品质特性的主成分分析及综合评价主成分分析是将多个变量进行降维处理，将大量数据中的信息囊括在几个潜在因子中进行数据分析的一种综合评价方法。本研究检测的豌豆品质性状间存在一定的相关性，难以直观评价豌豆的综合品质。为更好地评价豌豆的品质，对供试品种的品质性状进行主成分分析。各特征值大小代表各综合指标遗传方差大小，各特征值累计方差贡献率代表各有关综合指标对总遗传方差的贡献率，选用对总遗传方差贡献率达80%的前3 个特征根分析其分量来源（表4）。第1 主成分特征值为3.026，占特征值总和的43.226%，累计贡献率为43.226%；第2 主成分特征值为1.701，占特征值总和的24.294%，累计贡献率为67.520%；第3 主成分特征值为0.894，占特征值总和的12.767%，累计贡献率为80.287%。

表4 3 个主成分的特征根值、贡献率及各因子载荷矩阵

由表4 可知，7 个品质性状中蛋白质、粗纤维、灰分、氨基酸总含量对第1 主成分有正影响，权重系数较大的为蛋白质和氨基酸总含量。第2 主成分的特征向量中，粗脂肪、水分有正影响，且权重较大。第3 主成分中，灰分正影响所占权重较大。

用SPSS 20.0 软件综合处理可得豌豆各品种（系）综合评价得分值（表5），其中综合得分值大于1 的品种（系）分别是中秦1 号、2011056 和拉萨黑豌豆，综合得分值分别为2.15、1.07 和1.02。综合得分介于0 到1 之间的品种（系）有7 个，分别为RC09、2011029、须豆类1 号、2011028、2015004、2011064和2013013。其余10 个品种（系）综合得分值均小于0。

2.4 基于7 个品质性状的聚类分析采用Wrad法对20 个豌豆品种（系）的7 个品质性状进行聚类分析，在欧氏距离为10 时，可将20 个豌豆品种（系）按照品质优劣划分为3 个类群（图1）。第I类群包括6 个品种（系），分别为2011056、RC09、2011028、拉萨黑豌豆、1702 和中秦1 号，这些品种粗蛋白质平均含量为24.83%，粗脂肪平均含量为1.23%，粗纤维平均含量为4.66%，水分平均含量为7.50%，灰分平均含量为2.80%，碳水化合物平均含量为63.73%。这6 个品种（系）的粗蛋白、粗纤维、灰分平均含量较群体含量（即20 份品种相应品质性状的均值）分别高9.32%、6.43%、2.76%，而粗脂肪、水分、碳水化合物平均含量较群体低。

第II 类群包括9 个品种，分别为2011042、CS6007、2011088、2011064、2011029、2013017、2015004、须豆类1 号和2013013，这些品种粗蛋白质平均含量为22.43%、粗脂肪平均含量为1.39%，粗纤维平均含量为4.28%，灰分平均含量为2.66%，碳水化合物平均含量为65.79%，氨基酸总含量平均为22.14%。除粗脂肪、水分、碳水化合物、氨基酸总含量均值较群体含量高外，其余3 个性状均较群体低。

表5 豌豆营养成分主成分得分值及排序

图1 20 个豌豆品种（系）7 个品质性状综合聚类

第III 类群包括5 个品种，分别为2011085、食荚大菜豆1 号、2013002、藏豌1 号和藏豌2 号，这些品种粗蛋白质平均含量为20.51%，粗脂肪平均含量为1.32%，粗纤维平均含量为4.22%，水分平均含量为7.76%，灰分平均含量为2.72%，碳水化合物平均含量为67.55%，氨基酸总含量平均为19.69%。除碳水化合物含量较均值高外，其他品质含量均等于或低于均值。

从分析结果来看，通过主成分综合得分值筛选出来的优良材料并没有如预期聚成一类，如在主成分分析中综合得分值排名第12 位的1702 被聚为第I 类，而排名第19 位的2011088 被聚为第Ⅱ类。原因主要在于各性状之间的相关性不显著，主成分分析和聚类分析在本质上不同，部分材料因在部分性状上表现优异致使其综合得分排名靠前，但通过这些性状综合评定两个品种（系）相似度差异大、遗传距离较远，在聚类中分属不同类群。因此，在品种选育中一方面要注重各单一性状的选育，另一方面在杂交育种中可以选择品质性状优良、遗传距离较远（类群间）的品种（系）作为亲本进行杂交育种。

3 结论与讨论

豌豆适应性强、用途广，是重要的蔬菜和杂粮作物，国内外从低海拔到高海拔均有分布，种植方式既有旱作也有水作，遗传多样性极其丰富。准确客观地评价豌豆种质资源遗传多样性是其有效利用的前提[13]。本研究中20 个豌豆品种（系）在西藏地区的品质分析结果表明，粗脂肪平均含量为1.32%，粗纤维平均含量为4.38%，灰分平均含量为2.72%，碳水化合物平均含量为65.61%，氨基酸总含量平均值为21.80%。从中国农业科学院作物科学研究所引进的豌豆新品种中秦1 号的粗蛋白、灰分、氨基酸总含量最高。

主成分分析和聚类分析被广泛用于评价综合营养品质[14-15]，崔翠等[16]筛选出豌豆铝毒耐性育种和耐性机制研究的重要种质资源C175 和C145；赵愉风等[17]通过2.5%PEG 溶液模拟干旱胁迫处理萌发期豌豆种子，并采用多种分析方法为豌豆萌发期耐旱性鉴定及耐旱指标筛选奠定了理论基础；李莉等[18]对15 份外引豌豆种质资源的主要农艺、经济性状共8 个数量性状进行了主成分分析，综合成为4 个主成分，聚类划分为5 大类群。本研究对20 份豌豆的7 个品质性状进行主成分分析，综合为3 个主成分，聚类划分为3 大类，根据两者分析结果的相似性，最终筛选出中秦1 号、2011056、拉萨黑豌豆3 个优异资源供生产或加工使用。