广西大蒜地方品种农艺性状与品质性状评价

陈琴，张力，李洋，郭元元，宋焕忠，康德贤，黄皓，唐娟，周生茂，文俊丽，车江旅，陈振东

（1广西农业科学院花卉研究所，南宁 530007；2广西农业科学院蔬菜研究所，南宁 530007；3广西农业科学院，南宁 530007）

0 引言

大蒜为(Alliumsativum)石蒜科葱属1～2 年生草本植物，以蒜苗、蒜薹和鳞茎为主要产品，味道辛辣，营养丰富，具有抗菌[1-2]、抗氧化[3-4]、解毒[5]、抗癌[6]等作用。中国是大蒜第一种植大国，2014—2020 年国内大蒜种植面积基本保持在79 万～85 万hm2(FAO)，在各地均有栽培，产量和出口量均是世界前列，2020—2021 年出口量占全球的40%[7]。目前许多学者开展了不同地方大蒜品种的鉴定评价。符家平等[8]对湖北武汉的13 份地方大蒜品种开展了比较研究，认为‘品31’适宜在湖北种植，‘汉源大蒜’作为蒜苗适合在湖北种植。张银虎等[9]对内蒙古呼和浩特的4 份地方品种进行比较研究，筛选出地方品种‘清水河大蒜’综合表现较优。伍洪远等[10]比较研究了4 份贵州地方品种大蒜，发现‘麻江红蒜’综合性状表现最好。近年来，广西农业科学院蔬菜研究所参与了近年的“第三次全国农作物资源普查与收集行动”，收集到多份地方大蒜品种。无性繁殖和不同地区间引种导致生产上用种混杂，品种更新慢、品种退化使得大蒜栽培、育种工作难度增加，限制了大蒜产量和品质的提高。因此，对广西各地方大蒜品种开展多方面鉴定对提高地方品种利用率具有重要意义。本研究对广西大蒜地方品种的农艺性状、品质性状、大蒜素含量进行比较分析，对广西地方大蒜品种开展多方面鉴定，并进行相关性分析和主成分分析，以期为广西大蒜品种筛选和深加工开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

大蒜品种由广西壮族自治区农业科学院蔬菜研究所提供，详细信息见表1。于2021年11月种植于广西壮族自治区南宁市广西农业科学院科研基地，2022年4月采收。

表1 供试大蒜品种来源

1.2 试验方法

农艺性状调查按照《大蒜种质资源描述规范和数据性状》进行。每份品种随机选取10株，调查株高、株幅、叶长、叶宽、叶片数、地上假茎粗和地上假茎高，成熟风干后调查鳞茎高、鳞茎横径、单头鳞茎重、鳞芽高、鳞芽背宽、鳞芽数。

1.3 测定指标

1.3.1 品质测定干物质率采用直接干燥法测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法检测，可溶性糖含量采用蒽酮比色法检测，氨基酸含量参照GB 5009.124—2016的方法检测。

1.3.2 大蒜素含量分析大蒜素含量参照NY/T 1800—2009 的方法，采用气相色谱法进行检测。色谱柱：DB17(30 m×0.32 mm×0.25 μm)。色谱条件：进样口温度160℃，检测器温度160℃，柱温初始温度为50℃，以30℃/min 的速率升至160℃，保持3 min，再以100℃/min的速率升至230℃，保持3 min，载气为氮气，流量为55 mL/min，分流比为10:1，进样量为1 μL。

1.4 主要仪器

试验所用主要仪器包括梅特勒EL-104电子天平、梅特勒FE28 pH计、Halo DB-20R分光光度计、Biotech synergy HTX 酶标仪、日立LA8080 氨基酸分析仪、Agilent 7890B气相色谱仪等。

1.5 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2010 软件进行处理，利用DPS 7.05 和SPSS 19.0软件进行统计分析，对其显著性差异(P<0.05)用LSD和Duncan’s检验法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 大蒜农艺性状

对15 份大蒜品种的13 个农艺性状的均值及标准差进行比较分析，详见表2～3，不同地方大蒜品种的性状差异较大。在株高方面，AS14‘镇隆蒜’最高，达71.27 cm，其次为AS15‘思旺蒜’和AS7‘大蒜’，分别为68.20、63.77 cm；AS9‘三月蒜’株高最低仅27.43 cm，显著低于其余品种。株幅最大为AS7‘大蒜’，达68.07 cm，其次为AS14‘镇隆蒜’和AS2‘蒜头’，分别为65.63、60.7 cm，AS7‘大蒜’与二者不存在显著差异，但显著高于其余12份品种。AS13‘大新蒜’叶片最长，达60.07 cm，其次为AS7‘大蒜’，叶片长度为59.97 cm；叶片最短为AS9‘三月蒜’，叶片长度仅26.97 cm，显著低于其余品种。叶片宽度以AS1‘土蒜’最宽，为2.50 cm，其次为AS3‘安宁蒜’和AS2‘蒜头’，分别为2.47、2.35 cm，三者之间不存在显著差异；AS9‘三月蒜’叶片最窄，为0.82 cm，显著低于其余品种。叶片数量以AS6‘红蒜’最多，为9 片，显著高于其余品种。地上假茎以AS12‘土蒜’最粗，为1.42 cm，其次为AS1‘土蒜’和AS15‘思旺蒜’，分别为1.37、1.27 cm。AS12‘土蒜’地上假茎最高，长达35.13 cm，其次为AS10‘二月蒜’(30.33 cm)，二者之间存在显著差异；AS2‘蒜头’地上假茎高最低，为14.53cm。

表2 蒜苗农艺性状

表3 鳞茎农艺性状

续表3

鳞茎高以AS8‘仁东香蒜’最高，为49.06 mm，其次为AS15‘思旺蒜’(46.72 mm)，二者间不存在显著差异；AS1‘土蒜’鳞茎高度最低(21.94 mm)，显著低于其余品种。鳞茎横径以AS15‘思旺蒜’最大，高达52.04 mm，其次为AS8‘仁东香蒜’和AS13‘大新蒜’，分别为51.48、50.88 mm；最低为AS1‘土蒜’，仅28.62 mm。在单头鳞茎重方面，以AS8‘仁东香蒜’最高，为41.99 g，其次为AS15‘思旺蒜’，单头鳞茎重为38.99 g，二者差异不显著；AS1‘土蒜’单头鳞茎重最低，仅7.43 g。AS15‘思旺蒜’的鳞芽最高，为38.16 mm，其次为AS8‘仁东香蒜’和AS13‘大新蒜’，分别为36.67、35.26 mm。鳞芽背宽最大为AS6‘红蒜’，高达19.73 mm，其次为AS8‘仁东香蒜’和AS5‘富罗蒜’，分别为16.62、16.58 mm。鳞芽个数以AS4‘城美蒜’最多，高达38.80 个，显著高于其余品种；其次为AS12‘土蒜’和AS13‘大新蒜’，分别为30.00、29.00 个；AS5‘富罗蒜’鳞芽数最少，为8.40 个。15份大蒜品种的13个农艺性状平均变异系数为0.26，其中以鳞芽数(0.47)和单头鳞茎重(0.46)变异系数最高，说明这2个农艺性状变异较为丰富。

2.2 大蒜品质性状

不同大蒜品种的干物质、可溶性蛋白和可溶性糖含量存在较大差异（表4）。干物质含量最高的是AS8‘仁东香蒜’，高达29.77%，显著高于其余品种；其次为AS13‘大新蒜’(28.00%)；干物质含量最低为AS1‘土蒜’(17.43%)。大部分大蒜品种可溶性蛋白含量都在4.5 g/100 g左右，其中AS9‘三月蒜’可溶性蛋白含量高达6.81 g/100 g，显著高于其他品种；含量最低为AS12‘土蒜’(3.88 g/100 g)。可溶性糖含量以AS8‘仁东香蒜’含量最高为21.77%，其次为AS15‘思旺蒜’(17.80%)，二者之间存在显著差异；含量最低为AS13‘大新蒜’，仅5.18%，显著低于其他品种。

表4 大蒜的品质检测

2.3 氨基酸含量分析

表5为不同大蒜品种氨基酸含量，共检出16 种氨基酸，其中必需氨基酸8种（由于婴儿体内不能自主合成组氨酸，故组氨酸也被列为必需氨基酸）。15 个品种氨基酸总量均值为3.56 g/100 g，必需氨基酸含量均值为0.98 g/100 g。其中氨基酸总量最高的为AS10‘二月蒜’(4.54 g/100 g)，其次为AS8‘仁东香蒜’(4.40 g/100 g)，含量最低的为AS12‘土蒜’(2.84 g/100 g)。必需氨基酸含量最高的为AS8‘仁东香蒜’(1.14 g/100 g)，其次为AS10‘二月蒜’(1.13 g/100 g)，最低为AS14‘镇隆蒜’(0.80 g/100 g)。从各品种的氨基酸含量分布来看，必需氨基酸以缬氨酸或亮氨酸含量最高，非必需氨基酸以精氨酸或谷氨酸含量最高。

表5 大蒜的氨基酸含量 g/100 g

2.4 大蒜素含量分析

依据标准品的峰面积测定结果，以大蒜素的含量为横坐标，相应峰面积为纵坐标进行回归计算，回归方程、相关系数见表6。根据标准品的出峰时间结合各样品的出峰面积计算得到各品种大蒜素含量，见图1。

图1 大蒜的大蒜素含量

表6 2种大蒜素的线性关系

由图1 可知，15 份大蒜品种中大蒜素含量差异较大，平均大蒜素含量为3.16 g/kg。其中AS9‘三月蒜’大蒜素含量最高(7.62 g/kg)，高出平均值141.27%；其次为AS10‘二月蒜’(5.30 g/kg)，高出平均值67.81%；含量最低为AS13‘大新蒜’(1.60 g/kg)。在不同品种中，均表现出二烯丙基三硫醚含量高于二烯丙基二硫醚。二烯丙基三硫醚作为大蒜素的主要成分，在不同品种间的差异与总大蒜素含量差异规律基本一致。

2.5 大蒜主成分分析

主成分分析是通过对所有的性状进行归纳，将内容相似、影响程度相近的性状用一个指标代替，从而更清晰地分析性状。基于农艺性状、品质性状、总氨基酸含量、必需氨基酸含量和大蒜素含量等进行主成分分析。从主成分分析结果中，选取特征值大于1的因子，提取到5 个主成分（表7）。这5 个指标能涵盖19 个性状中84.853%的信息，简化了分析过程，能有效提高结果精确度。

表7 5个主成分的特征向量、特征值和贡献率

主成分1特征值为8.102，贡献率最大为42.641%，主要由可溶性蛋白和大蒜素构成，反映大蒜的品质，可将其归纳为品质因子。主成分2特征值为3.187，贡献率为16.771%，主要由地上假茎高和地上假茎粗，可归纳为假茎因子。主成分3 特征值为2.423，贡献率为12.751%，主要由鳞芽背宽、叶片数量和干物质构成，均可从不同方面反映各品种不同部位产量，可将其归纳为产量因子。主成分4 特征值为1.375，贡献率为7.237%，主要由株幅、鳞茎高和可溶性糖组成。主成分5 特征值为1.036，贡献率为5.452%，主要由地上假茎高构成和鳞芽高构成，反映植株的株高和鳞芽的高度，可将其归纳为高度因子。

2.6 大蒜素含量与各性状相关性分析

对15份大蒜品种的19个性状进行相关性分析，见表8。大蒜素含量与株高、叶片长度、叶宽、鳞茎横径和干物质含量呈极显著负相关；与株幅、鳞茎高、单头鳞茎重和鳞芽数呈显著负相关；与可溶性蛋白含量、氨基酸含量和必需氨基酸含量呈极显著正相关。单头鳞茎重与可溶性蛋白含量呈极显著负相关，与氨基酸含量和大蒜素含量呈显著负相关；而与株高、鳞茎高、鳞茎横径、鳞芽高和干物质含量呈极显著正相关，与鳞芽背宽呈显著正相关。鳞茎相关性状与大蒜素含量密切相关，在大蒜品种选育过程中应密切关注。

表8 大蒜素与其他性状相关性分析

3 讨论

氨基酸是蔬菜重要的营养成分，其含量和组成直接关系到蔬菜的营养价值和风味，蔬菜中氨基酸对人的影响及相关产品的研究越来越受到重视[11-13]。康雅[14]研究发现大蒜中含有17 种氨基酸，包括8 种人体必需氨基酸，其中，精氨酸含量最高，占氨基酸总量的20.4%，其次是谷氨酸，占氨基酸总量的19.75%。王煜伟等[15]以19份紫皮大蒜为材料，研究了不同品种间活性物质差异，发现各品种氨基酸含量存在较大差异，共检出18 种氨基酸，其中以谷氨酸含量最高，各品种间以青海乐都紫皮大蒜氨基酸总含量最高。本研究检测了广西的15个大蒜地方品种的氨基酸组成，共检测到16种游离氨基酸，其中必需氨基酸8种，含量最高的为精氨酸，平均占总氨基酸的20.88%，其次为谷氨酸，平均占总氨基酸的20.38%。这与前人研究结果略有差异，可能是由品种、产地环境、采收季节等原因造成的。

大蒜含独特辛辣味物质大蒜素，由20多种易挥发物质构成，使大蒜具有区别其他蔬菜的特殊作用，使其成为一种重要的药食兼用蔬菜[16]。大蒜素含量较高的大蒜种质资源，对提高大蒜的营养价值和药用价值都具有重要意义。在大蒜品种选育中，注重产量的同时，应结合营养生长指标及大蒜素含量进行综合选择，确保筛选到高产优质的品种或品系[17]。大蒜素是大蒜中有效活性成分的总称，其中二烯丙基三硫醚(DATS)和二烯丙基二硫醚(DADS)是最重要的2 种功效成分[18]。张志军等[19]经过方法学考察，验证了气相色谱法可用于检测大蒜中大蒜素含量的测定。任艳云等[20]采用气相色谱检测法对国内12 个品种的大蒜素含量进行对比研究，各品种大蒜素含量为5.5～9.19 g/kg，其中‘永年大蒜’等4 个品种大蒜素含量相对较高。周宇等[21]对金乡3 个品种大蒜活性成分进行分析，大蒜素含量为1.81～2.03 mg/kg。笔者对广西15 份品种大蒜素含量进行分析，含量为1.60～7.62 g/kg，其中‘三月蒜’和‘二月蒜’大蒜素含量较高。

综合运用主成分分析、相关性分析等方法进行种质资源评价和优良种质筛选，为蒜种质资源的利用、鉴定评价和品种选育提供了很好的指导[22-23]。本试验对广西大蒜种质资源农艺性状进行了分析，结果发现鳞芽数和单头鳞茎重2个指标的变异系数较高。罗莉斯等[24]对大蒜种质资源分析发现鳞芽数的变异系数最大，其次为鳞茎重和鳞茎盘直径；都真真等[25]对大蒜种质资源分析发现单头鳞茎重变异系数最高，其次为鳞芽数；这与本试验结果相似。主成分分析、相关性分析等分析方法在简化指标和综合评价中发挥了重要作用。本试验将涵盖了农艺性状和品质性状在内的19个大蒜指标转化为5个主要成分，品质因子（可溶性蛋白、大蒜素）、假茎因子（地上假茎高、地上假茎粗）、产量因子（鳞芽背宽、叶片数量、干物率）等，在品种选育和鉴定评价中可以重点关注并加以利用，但是本试验是基于表型性状和品质性状进行的分析，后续需要进一步从分子水平对广西地方大蒜种质进行深入评价。

4 结论

本研究发现广西不同大蒜地方品种间营养物质、氨基酸含量和大蒜素含量等存在明显差异。试验分析了15 个广西地方品种，发现玉林‘仁东香蒜’和桂林‘三月蒜’分别在品质和大蒜素含量上有明显优势。研究结果为提高广西大蒜地方品种利用率和提升大蒜后期加工品质和附加值提供了一定的理论基础。