黑果枸杞优树选择初步研究

黑果枸杞优树选择初步研究


2024年3月5日发(作者:)

39

卷第

2

期2021

03

月干旱地区农业研究Agricultural

Research

in

the

Arid

AreasVol.39

No.2Mar.

2021文章编号:1000-7601(2021)02-0178-06

doi

:10.7606/.1000-7601.2021.02.23黑果枸杞优树选择初步研究贺

盼1,孔东升1,2,3,王

立1,冯宜明2(1.甘肃农业大学林学院,甘肃兰州730070;2.河西学院,甘肃张掖734000;3.甘肃省黑果枸杞工程研究中心,河西学院,甘肃张掖734000)摘要:为选育黑果枸杞优树植株,以人工种植的黑果枸杞为研究对象,在大面积实地调查的基础上,根据黑果

枸杞树形、枝条、花、叶、果实、抗病虫害状况等30个优树表型,经过2

a表型稳定性的观测,初步选出表型性状优良

的黑果枸杞100株,采其果实。以高花青素为目标,根据药理作用相似相辅的原理,选择多酚、黄酮为辅助指标,利用

各性状的均值、标准差和极差建立黑果枸杞优树综合评分法,复选出14株优等植株。指标间相关性分析表明花青素

与黄酮含量呈极显著正相关(p<0.01);花青素与多酚含量呈显著正相关(p<0.05);黄酮与多酚含量呈弱相关。研究

结果进一步说明花青素、黄酮、多酚作为优树选择指标的合理性,为建立黑果枸杞无性系苗圃、优树再复选提供了筛

选依据。关键词:黑果枸杞;优树选择;花青素;多酚;黄酮;综合评分法中图分类号:S722.5;S567.1

文献标志码:AA

preliminary

study

on

selection

of

excellent

trees

of

LyciumbarbarumHE

Pan1

,

KONG

Dongsheng1,2,3,

WANG

Li1,

FENG

Yiming2(1.

College

of

Forestry,

Gansu

Agricultural

University,

Lanzhou,

Gansu

730070,

China;

University,

Zhangye,

Gansu

734000,

China;

University,

Lycium

Barbarum

Engineering

Research

Center

in

Gansu,

Zhangye,

Gansu

734000,

China)Abstract:

In

order

to

explore

the

superior

tree

plants

of

Lyciumruthenicum

and

search

for

excellent

varieties,

taking

the

artificially

planted

Lyciumruthenicum

as

the

research

object,

on

the

basis

of

large-scale

field

investiga­tion

,according

to

30

superior

tree

phenotypes

of

Lyciumruthenicum, such

as

tree

shape,

branch,

flower,

leaf,

fruit,

disease

resistance,

and

insect

pest

status,

100

Lyciumruthenicum

plants

with

excellent

phenotypic

characteris­tics

were

preliminarily

selected

and

their

fruits

were

collected

after

2

-

year

observation

of

stability

of

phenotype.

Taking

high

anthocyanins

as

the

target,

according

to

the

principle

of

pharmacological

action

similarity

polyphenols

and

flavonoids

were

selected

as

auxiliary

indexes,

and

the

comprehensive

scoring

method

of

superior

trees

of

Lyci-

umruthenicum

was

established

by

using

the

mean,

standard

deviation,

and

range

of

each

character

and

14

superior

plants

were

selected.

In

the

correlation

analysis,

it

was

found

that

anthocyanins

and

flavonoids

content

were

signifi­cantly

positively

correlated

(p<0.01)

;

anthocyanins

and

polyphenols

content

were

significantly

positively

correlated

(p<0.05)

;

flavonoids

and

polyphenols

content

were

weakly

correlated,

which

further

explained

the

rationality

of

anthocyanins,

flavonoids,

and

polyphenols

as

the

selection

index

of

superior

trees,

and

provided

the

basis

for

the

next

step

to

establish

the

clone

nursery

and

superior

tree

selection

according

to

ds:

Lyciumbarbarum;

excellent

tree

selection;

anthocyanin;

polyphenols;

flavonoids;

comprehensive

scoring

method黑果枸杞(Lyciumruthenicum)是茄科(Solanaceae)

形,成熟后为紫黑色、无毒、有甜味[2]。其天然分布

枸杞属(Lycium)多年生耐盐、抗旱灌木[1],浆果呈球

于陕西北部、甘肃、宁夏、青海、新疆和西藏等地的收稿日期:2020-06-01

修回日期:2020-12-24基金项目:甘肃省发改委科研平台项目([2017]667号);甘肃省教育厅创新团队项目([2018]27号)作者简介:贺盼(

1995-),女,陕西韩城人,硕士生,研究方向为林木良种选育。E-mail:1300394589@

通信作者:孔东升(1966-),甘肃张掖人,教授,硕士生导师,主要从事植物生态植被恢复研究。E-mail:Kongdsh@

第2期贺

盼等:黑果枸杞优树选择初步研究179荒漠地带⑶,在甘肃主要分布于河西走廊的盐化荒

枝条、花、叶、果实、抗病虫害状况等30个优树表型

漠地带[4-5]o相关研究表明[6],黑果枸杞果实中含

有人体必需的酚类、黄酮类、维生素、蛋白以及氨基

参数选择了

180株优良单株,编号18-1至18-180

号,对优树进行定位、挂牌标记,并建立优树档案。

2019年8月在前一年选择的优树中,选择表型稳

酸,还含有丰富的花青素,被称为“花青素之王”。

花青素又称“花色素”,是一种水溶性的天然植物色

定、果实成熟基本一致、无病虫害、单株果实产量高

的100株,编号19-1至19-100,并采集果实,迅速

烘干,测定其营养指标。1.2

指标测定素,安全无毒[7-8],具有抗氧化和抗自由基等功

能[9-10],有强肾、护肝、润肺、明目、健胃、补脑、降血

糖、抗发炎、抗衰老及通经作用[11"12],多酚和黄酮的

药理作用、功能与花青素有极高的相似性[13-15],因

此,黑果枸杞是西北地区重要的集药用和生态功能

花青素:在预试验中以甘肃省黑果枸杞为材

料,利用正交试验反复优化,确定有机溶剂提取黑

于一体、极具开发价值的野生植物资源[16]。黑果枸杞的经济价值曾引起农户大面积人工

种植,但近2

a来,农民的种植积极性不断降低,苗

木管理不善、种植面积大幅减少,主要原因是黑果

枸杞栽培苗木为野生滥挖或种子自繁,缺乏良种苗

木,果实质量不高、产量低,导致种植效益低下,同

时黑果枸杞的深加工、开发利用技术严重滞后,影

响了黑果枸杞产业的健康发展。现阶段,黑果枸杞

的研究大多集中在生理生化[17-19]、栽培[20-21]及各

种有效成分的提取方法[22-23],关于黑果枸杞良种选

育却未见报道。自1968年澳大利亚农学家Donald

提出了植物理想株型的理论[24],国内外便开展各种

优良品种选育、建立林木良种基地的实践。目前中

国有沙柳[25]、青海云杉[26]等几十个优良树种的无

性系选育研究及优树基地。红枸杞的研究、发展较

快,已成功选育的有’宁杞1-9号’、’柴杞1-3

号’、‘青枸1号’和’蒙杞1号’等14个不同地区栽

培的品种[27],这些品种成倍提高了枸杞的产量与品

质。因此,利用黑果枸杞天然群体丰富的表型变

异,制定优树选择参数,选育产量、花青素等含量高

的优良品种,是目前该产业健康发展的迫切需要。

本试验通过广泛的外业调查,对其表型性状连续2a

观测,结合实验室对花青素、多酚及黄酮营养成分

含量的测定,以花青素含量高为目标,同时选择药

理作用相似相辅的多酚、黄酮含量为辅助指标,利

用K-均值聚类法和综合评分法从初选优树中选出

优良的黑果枸杞单株,为进一步建立无性系良种繁

育园,开展多世代选育、确定优良品种提供科学

依据。1材料与方法1.1试验材料2018年8月上旬在甘肃省玉门市和青海省诺

木洪2个试验地,利用项目组制定的黑果枸杞树形、

果枸杞花青素的乙醇浓度、提取温度、提取时间、物

料比等参数。随后,以100株优良单株的烘干果实

为样本,分别称取一定质量的样品粉末,按照1

:

15

(质量:体积)加入pH

=

3.0的体积分数80%的乙

醇,放入50T水浴中加热5

h,然后离心10 min,取

上清液加入2.5

mL体积分数为30%的硫酸,摇匀后

加入25

mL体积分数为1%的香草醛溶液避光30

min,在分光光度计545

nm处测定其吸光度。多酚:参照严和平等[28]的方法进行测定。

黄酮:参照李淑珍[29]的方法进行测定。1.3优树综合评分法根据各个性状的均值、标准差、极差确定每个

性状的打分标准,对于无法定量的性状进行分级打

分,制定黑果枸杞优树综合评分体系。采用t检验

法确定低于候选优树群体均值的显著下限值,即为

优树入选最低分数值[30]。1.4

数据处理利用

WPS

2019

excel、SPSS

17.0

MATLAB

件对数据进行整理、聚类分析、K-S检验、相关性检

验、回归分析和绘图。2结果与分析2.1单指标选优依据K-均值聚类法[31],把花青素、多酚、黄酮

以相似性原则分别进行分类,分成优等、中等、低等

3类,如图1所示。100株表型稳定的初选优树花青素含量为

0.16%~1.09%,优、中、低等分别为30、41、29株,其

平均值分别为0.94%、0.84%、0.39%;多酚含量为

3.20%~

12.93%,优、中、低等分别为21、40、39株,其

平均值分别为10.94%、7.72%

,4.86%

;黄酮含量为

1.24%~5.05%,优、中、低等分别为26、50、24株,其

平均值分别为3.69%、2.68%、1.88%。

1800.0.0.0.

0.0.0.0.0.

0.5045^4035370-5201^5100-50干旱地区农业研究

七第39卷2.2优树综合评价以黑果枸杞的花青素含量作为选优的主要目

标,黄酮、多酚含量作为辅助指标。因性状较多且

各性状存在较大差异,根据各性状的均值、标准差、

极差选择综合评分法[32]进行选优综合评判。首先,

对黑果枸杞花青素含量优等的30株候选优树进行

分析,根据数量性状的平均值和标准差确定各量化

指标的基础值,即用平均值加上1个标准差作为基

础值(表1)。将极差每变化10%作为一个评分等

级,在基础值的基础上将打分标准分为11分等级,

分别赋予分值,建立各性状评分标准。以花青素为

例,其基础值为0.89,极差为0.94,则以0.094为一

个评分等级。花青素含量为0.89〜0.98评9分,

0.79〜0.89评8分,以此类推,最终建立黑果枸杞候

选优树的评分标准(表2)。根据表2所建立的综合

评分标准对每株候选优树进行打分,将各性状的得

分求和得到每株候选优树的总分(表3)。AsuopAQUOnboJH超®

上赵®<^—优等范围AsuopAouonbo5

4

30.9黄酮含量

Flavonoid

content/%Superior

range一优等Superior—中等范围

____中等Medium

range

Medium一低等范围Low

range-低等Low图1各指标等级分类Fig.1

Classification

of

indicators表1黑果枸杞性状变异分析Table

1

Variation

analysis

of

characters

of

wolfberry指标Index变幅/%平均值/%Range

of

changeAverage

value极差Range0.949.733.81标准差Standard

deviation基础值Base

value0.899.713.480.16〜1.09Anthocyanin多酚

Polyphenol

3.20-12.93花青素0.667.280.232.430.73黄酮

Flavone1.24〜5.052.75表2黑果枸杞综合评分法各指标评分标准Table

2

Scoring

standard

of

each

index

of

black

fruit

wolfberry

comprehensive

scoring

method花青素

Anthocyanin范围Range/%0.14〜0.230.23〜0.330.33〜0.420.42〜0.510.51〜0.610.61〜0.700.70〜0.790.79〜0.890.89〜0.990.99〜1.071.07〜1.17多酚

Polyphenol黄酮

Flavone范围/%Range1.20〜1.581.58〜1.961.96〜2.342.34〜2.722.72〜3.103.10〜3.483.48〜3.863.86〜4.244.24〜4.624.62〜5.005.00〜5.39分值

Score范围/%Range2.90〜3.873.87〜4.844.84〜5.825.82〜6.796.79〜7.767.76〜8.748.74〜9.719.71〜10.6810.68〜11.6611.66〜12.6312.63〜13.60分值

Score分值

Score1011

第2期贺

盼等:

黑果枸杞优树选择初步研究表3黑果枸杞候选优树各指标得分Table

3

Index

scores

of

candidate

excellent

treesof

wolfberry181编号Number花青素含量/%Anthocyanin

content0.810.960.90花青素得分Anthocyaninscore多酚含量/%Polyphenol

content多酚得分Polyphenolscore黄酮含量/%Flavonoidcontent4.19黄酮得分Flavonoidscore总分Totalscore19-689910.745.3-837362693.454.144.1219-1219-1319-1519-1819-278.915.308861.020.911.274.037.783.282.992.760.951.030.925537553736441091619-3019-3919-5019-5111.222.133.672.843.062.0418250.810.928999912.133.715.761011818260.930.970.94391119-5519-5719-6311.2512.934.053.552.143.222.69280.871.091.19-6619-6719-6810.089.009.227.3581.950.910.892.383.062.96192119-6919-717544.646.227.359.88161919-7619-7719-781.07109112.382.012.300.971.080.9019-8019-8219-83910.257.692.583.462.942.643.423.090.850.970.830.971.8.253.645419-8419-8619-8919-9419-958913228.035.816610889..870.850.9410.865.207.831.962.2935.603514均值2.9518.63对初步入选的候选优树进行K-S(

Kolmogorov-

Smirnov)检验[33],其总体数值服从正态分布。根据

表4黑果枸杞入选优树得分值Table

4

Scores

of

selected

excellent

trees

of

wolfberry优树编号Number总体候选优树得分平均数进行单样本平均数假设

检验,确定显著低于平均分数的上限值为18.07,即:G

=

G

-

t0.05

8/

-Jn总分Totalscore25优树编号Number总分Totalscore2622优树编号Number总分Totalscore2819-3919-6619-6919-8019-8619-5519-6719-5719-6819-7819-8324211926式中,G为候选优树得分的平均值(18.6)

,t0.05为p值

19-7619-8219-94191921在0.05水平的检验值(0.666)

,8为候选优树的得分

202219标准差(4.303)

,n为候选优树的株数(30),代入公

式得G

=

18.07。最终,选择得分大于18.07分的候

选优树作为初选优树(表4),最终从30株候选优树

中选出

14

株。2.3相关性分析3讨论3.1黑果枸杞优良品种选育方法的探讨育种的方式[34]有自然变异选优、杂交育种、诱

变育种、航天育种、生物技术育种等,但优树选择是

育种的重要步骤。那么如何进行黑果枸杞选优工

作呢?考虑到黑果枸杞丰富的天然变异及其营养

从图2和表5中可以看出,回归系数(R)与相

关系数相同,即3个指标间的回归分析与相关分析

的结果一致。花青素与黄酮含量呈极显著正相关

(p<0.01);花青素与多酚含量呈显著正相关(p

<

0.05);黄酮与多酚含量呈弱相关,说明所选的3个

价值的重要性,本研究采用种植户荐优和项目组实

地调查相结合的传统选优方法,开展优树单株外业

指标具有合理性。调查、登记,详细调查产地条件、表型性状,测定其营

182干旱地区农业研究第39卷上通过K-S检验,将总体分值大于18.07的14株确

定为复选优树。因此,本研究所用方法在统计学理

论上依据充分。3.2黑果枸杞优良品种选育的可持续性果实的营养成分含量和产量决定着植株的优

y=0.505

0.022x

/?2

=

0.054

/?=0.232良程度,对果实内营养成分的测定和分析可以作为

评判果实品质好坏的依据。强日照、高海拔、寒冷、

土壤盐渍化、干旱等特殊的自然条件诱导黑果枸杞

1.2果实积累大量花青素,白红进等[36]测得花青素含量

为0.15%〜1.09%,汪洋等[37]对青海、新疆、内蒙、北

1.0喩S札三0.80.60.40.2y=0.0429+0.0582X/?2=0.074

/?

=

0.273尹=2.4520.019

+0.041X7?

=

0.139

心10.0

12.0

14.0多酚含量

Polyphenol

content/%图2各指标间的回归分析Fig.2

Regression

analysis

among

indicators表5各指标相关分析Table

5

Correlation

Analysis

of

indicators项目花青素含量多酚含量黄酮含量ProjectAnthocyaninPolyphenolFlavonoidcontentcontentcontent花青素含量Anthocyanin

content1.000多酚含量Polyphenol

content0.232*1.000黄酮含量Flavonoid

content0.273

*

*0.1391.000注*在p

<0.05水平(双侧)上显著相关。*

*在p

<0.01水平

(双侧)上显著相关。Note:

*

was

a

significant

correlation

at

the

level

of

p<0.05

(

bilat­eral

).*

*

was

a

significant

correlation

at

the

level

of

p<0.01

(

bilater­al).养物含量,最终采取综合评分法[35]确定优树。针对

花青素、黄酮、多酚的具体性状数值,以花青素含量

为主要选定目标,以黄酮、多酚为辅助指标,采用综

合评分法进行评定,该方法可以有效地避免单指标

选优存在较大偏差的问题,进而在综合得分的基础

京等地取样测定的黑果枸杞花青素含量为0.07%〜

0.84%,祁银燕等[13]测得柴达木野生和人工栽植黑

果枸杞花青素含量分别为

0.84%

0.90%,

本研究

在选优过程中确定优等黑果枸杞植株的花青素含

量为0.81%〜1.09%,远高于上述含量,说明本研究

2

a的选优工作具有充分的可行性,也为进一步优树

选择提供了数据支撑。且本研究测得与花青素药

理作用相似的多酚、黄酮分别为3.19%〜12.92%和

1.24%〜5.05%,与闫亚美等[38]测得26个不同地区

的黑果枸杞多酚0.

82%〜8.80%、黄酮1.80%〜

6.00%基本相符;另外,花青素、多酚、黄酮三者之间

的相关性与练冬梅等[39]对7个不同品种黄秋葵、刘

佩等[40]对5种寒地果实(白穗醋栗、软枣猕猴桃、草

原樱桃、黑果腺肋花楸和蔓越莓)以及曲文茹[41]测

定的20个品种蓝莓的花青素、多酚、黄酮含量的相

关性结果相一致,而且研究表明[40]抗氧化能力与花

青素、黄酮、多酚含量呈正相关,这正好印证了本试

验优树选择时,以花青素含量为主要目标,黄酮、多

酚为辅助指标的合理性。3.3黑果枸杞优树选择的后续工作该试验通过2

a的表型稳定性观测和实验室测

定其营养成分含量,初步选择出14株优良植株,但

是优良品种是自然选择和人工选择的共同结果,此

次优树选择的过程中只考虑了人工栽培条件的基

本相似,无法考虑其他复杂的外部环境对优树品质

的影响,且黑果枸杞果实是否受大小年的影响也未

知,其他表型指标如何更好地应用于优树的选择还

需要仔细研究。因此,有必要对优树母株进行多世

代观察和测定,下一步优良品种的选育工作应将初

选的100株优树进行无性繁殖,将无性系苗木栽植

到同一环境、同一地块进行家系的进一步表型观测

和营养成分的含量测定,重点对已初选的14株优树

开展再复选,建立黑果枸杞优树园,尽快得到稳定

的黑果枸杞优良品种。

第2期贺

盼等:

黑果枸杞优树选择初步研究[J].中国水土保持科学,2019,17(1):

82-88.1834结论野外表型选定的100株黑果枸杞初优树中,采

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特性的影响研究[D].兰州:兰州大学,2011.[20]

胡相伟,马彦军,李毅,等.黑果枸杞组织培养技术[J

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用综合评分法对其花青素、多酚、黄铜进行综合评

技,2015,(5):73-74.[21]

定,得出编号为

19-39、19-55、19-57、19-66、19-

67、19-68、19-69、19-76、19-78、19-80、19-82、19-

卢文晋,王占林,樊光辉.黑果枸杞在人工栽培条件下的形态变异

[J].经济林研究,2014,32(1):171-174.83、19-86、19-94的14株复选优树,占初选优树的

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