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红葱种质资源主要品质性状的分析研究



全 文 :红葱种质资源主要品质性状的分析研究
吴庆,刘耀峰,方海田*,何建国,王梦娇,刘慧燕,贺晓光
(宁夏大学 农学院,银川 750021)
摘要:以宁夏同心红葱为主要研究对象,并选取了其他地区的5种红葱、市售洋葱和普通白葱,对其主要
品质性状进行研究。通过聚类分析法和主成分分析法对8个样品的6个品质指标(紧实度、干物质、总
糖、蛋白质、氨基酸、香辛油)进行统计分析。结果表明:紧实度与干物质率、总糖、蛋白质、香辛油含量存
在着极显著正相关或相关性,葱紧实度和干物质率是主成分分析的主成分,并且葱紧实度和干物质率主
成分累积贡献率为88.360%,可以综合反映原6个指标的信息,能够准确地描述样本的品质性状;经聚
类分析而成的4个组群间品质性状差异明显,8份样本可分为4大类,遗传变异系数为16.15%~
69.97%。比较分析得出,同心红葱中除氨基酸含量较低之外,其他品质性状指标均高于其他地区的5种
红葱、市售白葱及洋葱。
关键词:红葱;种质资源;聚类分析;相关性分析;主成分分析
中图分类号:TS255.54   文献标志码:A    doi:10.3969/j.issn.1000-9973.2015.10.004
文章编号:1000-9973(2015)10-0011-04
Analysis of the Main Quality Characters of Alium
fisulosum L.var.viviparum Makino
WU Qing,LIU Yao-feng,FANG Hai-tian*,HE Jian-guo,
WANG Meng-jiao,LIU Hui-yan,HE Xiao-guang
(Colege of Agriculture,Ningxia University,Yinchuan 750021,China)
Abstract:Take Ningxia Tongxin Alium fisulosum as the main research object,choose five red
onions,commercialy available onions and common white onions for comparative analysis from the
other regions.Analyze the compactness,dry matter,total sugar,protein,amino acid,spicy oil by
clustering analysis and principal component analysis(PCA).The results indicate that there's a
significant positive correlation among compactness and the other characters,including dry matter,
total sugar,protein and spicy oil,the results of PCA indicate the compactness and dry matter are the
main elements,their contribution rate is 88.360%by PCA.The compactness and rate of dry matter
can reflect six original indexes comprehensively,and describe the quality characters of the samples
accurately.There's a significant difference among four groups for clustering analysis and eight samples
can divide into four parts,the genetic variation coefficient is 16.15%~69.97%.It is concluded that
the other quality characters of Alium fisulosum from Tongxin are higher than five kinds of Alium
Fisulosum,commercialy available onions and ordinary spring onion from other regions except lower
amino acid content.
Key words:Alium fisulosum;germplasm resource;clustering analysis;correlation analysis;
principal component analysis
收稿日期:2015-05-21        *通讯作者
基金项目:宁夏大学自然科学基金项目;国家级创新实验项目
作者简介:吴庆(1989-),女,宁夏银川人,硕士,研究方向:微生物发酵与代谢工程;
方海田(1976-),男,内蒙古人,副教授,博士,研究方向:微生物发酵与代谢工程。
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第40卷 第10期
2015年10月
               中 国 调 味 品
China Condiment 基础研究  
    红 葱 (Alium fisulosum L.var.viviparum
Makino),又名楼葱,具有抗旱性强、营养丰富和葱香
味浓郁等特点,是一种非常受欢迎的调味品蔬菜[1]。
宁夏同心县地处干旱少雨带,光照周期长、土壤呈碱
性,在这特殊的地理环境和气候条件下培育出的红葱
具有口感好、入味强和品质佳等优势,已发展成为全国
红葱龙头产品,作为当地的特色支柱产业,具有非常好
的市场前景。但目前红葱在市场中存在品种混杂,品
质低、产量差、不易储藏等问题。
本文通过研究宁夏三个不同产地的成熟红葱、三
个省外红葱品种、市售洋葱和普通白葱的品质性状指
标,采用主成分分析和聚类分析的统计方法,主要分析
了8个样品的6个品质指标,即紧实度、水分、蛋白质、
氨基酸、脂肪、碳水化合物,比较分析同心红葱与其他
地区红葱及市售洋葱之间的品质差异,对红葱种质的
鉴别、保护、杂种后代的早期预选与区分、种质资源间
亲缘关系分析、起源进化研究均有借鉴意义,同时增进
人们对红葱品种和食用品质的认识,为确定同心红葱
的地理遗传信息标记及品种引选、改良及建立种质资
源圃奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
红葱样品分别来源于同心红葱、中宁红葱、西藏红
葱、内蒙红葱、长山头红葱、火葱,市售洋葱和普通大
葱,共8种样品。
1.2 设备与仪器
数显恒温水浴锅 国华电器有限公司;紫外分光
光度计 尤尼克上海仪器有限公司;烘箱 上海实贝
仪器设备厂;离心机 湘仪离心机仪器有限公司;索氏
提取器 郑州兴华玻璃仪器厂;其他玻璃仪器。实验
中所用的化学试剂均为分析纯。
1.3 实验方法
红葱紧实度的测定采用排水法测定;干物质的测
定 采用烘干法测定;总糖含量测定采用蒽酮比色法[2]
测定;可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250染色
法[3,4]测定;游离氨基酸含量 采用茚三酮比色法[5]测
定;香辛油含量测定 采用索氏提取法[6]测定。
1.4 数据统计方法
对基础数据进行处理后,采用SPSS20.0进行聚
类分析、回归分析、主成分分析[7,8]。
2 结果与分析
2.1 葱资源品质性状测定结果分析
对8份葱种质资源6个品质性状的统计分析结果
表明,不同种质资源性状间存在丰富变异,表现出不同
程度的多样性见表1。
表1 葱种质资源品质多样性的基本统计数据和方差分析
编号
紧实度
(g/cm2)
干物质
(%)
总糖
(g/100g)
蛋白质
(g/100g)
氨基酸
(g/100g)
香辛油
(g/100g)
1  0.592  10.06  5.36  1.26  0.58  0.43
2  0.897  20.27  17.34  1.91  0.47  0.57
3  0.805  19.48  10.94  1.33  0.52  0.50
4  0.584  8.48  2.05  1.25  0.31  0.29
5  0.621  9.25  2.25  1.31  0.18  0.23
6  0.746  15.27  3.88  1.42  0.21  0.31
7  0.643  9.79  6.13  1.00  0.25  0.48
8  0.660  11.03  6.78  1.10  0.38  0.33
平均数 0.346  12.95  6.84  1.32  0.37  0.39
变幅 0.548~0.897 8.48~20.27 2.05~17.34  1~1.91  0.19~0.58  0.23~0.57
标准差 0.12  4.74  5.11  0.27  0.14  0.11
变异系数 16.15% 36.60% 69.97% 20.56% 37.84% 30.53%
  其中,紧实度为0.548~0.897g/cm2,平均值为
0.346g/cm2,变异系数为16.15%;干物质率为8.48%
~20.27%,平均值为12.95%,变异系数为36.60%;总
糖 含 量 为 2.05 ~ 17.34g/100g,平 均 值 为
7.34g/100g,变异系数为69.97%;可溶性蛋白质含
量为1~1.91g/100g,平均值为1.32g/100g,变异
系数 为 20.56%;游 离 氨 基 酸 含 量 为0.19~
0.58g/kg,平均值为0.37g/kg,变异系数为37.84%;
香辛油含量为 0.23~0.57g/100g,平均值为
0.39g/100g,变异系数为30.53%。
根据变异系数大小判断得出葱品质性状变异度大
小顺序为:总糖含量>氨基酸含量>干物质率>香辛
油含量>蛋白质含量>紧实度。
2.2 葱资源品质性状的聚类分析
以8个样品为研究对象,用紧实度、干物质率、总
糖、蛋白质、氨基酸、香辛油为考察依据,采用离差平方
和法聚类分析后可以将8个样品分成4类,性状与含
量的差异在聚类分析中得到体现。
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基础研究  第40卷 第10期
2015年10月
               中 国 调 味 品
China Condiment
OB1 OB7 OB8 OB6 OB4 OB5 0B2 OB3
Name of Observation or Cluster
Se
m
iP
ar
tia
lR
Sq
ua
re
d
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
图1 8份葱种质品质性状数据统计结果聚类
  注:中宁大战场红葱(OB1)、同心红葱(OB2)、中宁长山头
红葱(OB3)、西藏红葱(OB4)、内蒙古红葱(OB5)、火葱(OB6)、
洋葱(OB7)、白葱(OB8)。
  由图1可知:(1)B2和B3干物质率相差0.79%,
含糖量都在10%以上,较为接近,合并一类;(2)B4和
B5在氨基酸上存在较大差异,但其余五个品质指标相
近合为一类;(3)总糖、紧实度、蛋白质相近的B7和B8
合为一类,由于它们干物质率和紧实度相似又与B1
合成一大类;(4)B6它的干物质率与B2、B3接近,总
糖、氨基酸含量又与B4、B5接近,但是B2、B3与B4、
B5之间存在很大差别,故成孤立一类。
葱种质资源品质性状分组资料见表2。
表2 葱种质资源品质性状分组资料
群组 种源
紧实度
(g/cm2)
干物质
(%)
总糖
(g/100g)
蛋白质
(g/100g)
氨基酸
(g/100g)
香辛油
(g/100g)
1(2份)
长山头
同心 0.851  19.88  14.14  1.62  0.50  0.54
2(2份)
内蒙古
西藏 0.603  8.87  2.15  1.28  0.25  0.26
3(3份)
大战场
大葱、洋葱 0.632  11.34  6.09  1.12  0.40  0.41
4(1份) 火葱 0.746  15.27  3.88  1.42  0.21  0.31
2.3 葱资源品质性状的主成分分析
2.3.1 葱资源品质性状的相关性分析
数量性状相关性是作物资源研究和利用的重要内
容,也是组配杂交组合过程中所要考虑的重要因素。
通过对性状间相关性研究,确定不同性状之间的关系。
葱种质主要数量性状间均存在显著和极显著相关性,
且同一性状受其他多个性状变化的影响。葱资源不同
品质性状间相关性密切见表3。
表3 葱种质资源品质性状相关矩阵
性状 X1 X2 X3 X4 X5 X6
X1 1.000
X2 0.972** 1.000
X3 0.870**0.837** 1.000
X4 0.771* 0.728* 0.684  1.000
X5 0.274  0.406  0.567  0.263  1.000
X6 0.671  0.681  0.870** 0.424  0.630  1.000
  注:**置信度为0.01时,相关性显著;*置信度为0.05
时,相关性显著。
如紧实度与干物质率、总糖存在极显著正相关,与
蛋白质含量存在相关性,相关系数分别为0.972**,
0.870**,0.771*,干物质率、总糖与紧实度的关系
最为密切。干物质率与总糖、蛋白质含量存在极显著
或显著正相关,相关系数分别是0.837**,0.728*,
其中干物质率对总糖含量影响较大。总糖的含量与香
辛油之间存在极显著正相关,相关系数为0.870**,
糖是品质形成和风味物质形成的主要成分,也是形成
芳香物质、维生素和色素等的基础原料,因此,糖类和
香辛油存在一定的关系。
2.3.2 葱资源品质性状的主成分量贡献率分析
根据8份葱种质的特性指标数据应用主成分分析
方法(PCA)分析不同数量性状在葱产量构成中的重要
性,得到葱性状特征值的贡献率和累计贡献率,见表4。
表4 葱品质主分量性状的特征值、贡献率、累计贡献率
性状 特征值 贡献率(%) 累积贡献率(%)
1  4.306  71.764  71.764
2  1.096  16.595  88.360
3  0.415  6.911  95.270
4  0.213  3.556  98.826
5  0.070  1.161  99.987
6  0.001  0.013  100.000
  由表4可知,第1个主成分的特征值为4.306,方
差贡献率是 71.764%,代表了全部性状信息的
71.764%,是最主要的主成分;第2个主成分的特征值
为1.096,方差贡献率是16.595%,代表了全部性状信
息的88.360%,其他成分的贡献率逐步减少。在所有
品质成分构成的主分量性状中,前2个主成分累积方
差贡献率为88.360%,可以综合反映原6个指标的信
息。在实际性状选择中按照累积贡献率大于85%的
原则,采用紧实度(PC1)、干物质率(PC2)2个主成分
作为选择依据进行综合性状选择即可基本达到目的。
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第40卷 第10期
2015年10月
               中 国 调 味 品
China Condiment 基础研究  
种类
1.00 5.00
2.00 6.00
3.00 7.00
4.00 8.00
2.00
1.00
0.00
-1.00
-2.00



PC
2
-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
主成分 PC1
图2 葱种质数量性状的前2个主成分种质样点分布图
  由图2可知,把8份试材散布于PC1-PC2平面图上。
其中,PC1-PC2可以将不同资源有效分开,如干物质率、总
糖含量高的同心和中宁长山头红葱都分布在PC1 0.5的
右侧,中宁大战场红葱,市售洋葱、白葱在PC1左侧,PC2
上方,因此,PC1-PC2平面可以有效区分葱品质的分布情
况,葱品质性状的前2个主成分反映的信息与基于6个性
状的聚类和相关分析结果基本一致,从而在品质选择的
过程中达到了简化变量的目的。
3 讨论
由表2可知,这8份葱样品品质性状间存在很大
的变异性,主要是在各类葱样成分测定中选用的样品
有较大的差异,来自同心、中宁长山头、大战场三个地
方的红葱是生长成熟的样品,而西藏葱、内蒙古红葱、
火葱是正在成长的葱样。在成熟葱样中,同心红葱和
长山头红葱的紧实度、干物质含量、总糖、香辛油明显
高于中宁大战场红葱,从贮藏越冬和熟食加工考虑来
选择,首选同心和中宁长山头红葱。
由于第二类是两个未成熟样品,所在各品质特性
都较低,暂不做比较。对于第一类和第三类成熟葱样
可以看出香辛油含量存在差异。大蒜、葱、韭菜等百合
科植物中含有的辛辣味物质,均为硫化物,文献报道表
明大葱中挥发油中的主要成分是:二甲基二硫醚、甲基
丙烯基三硫醚、硫醚化合物[9]。这些硫化物的含量决
定了葱的辛辣味强弱,由实验测定结果可以看出辛辣
味强弱依次是同心红葱>中宁长山头红葱>洋葱>中
宁大战场红葱>火葱>西藏红葱>内蒙古红葱。香辛
油含量高的品种具有较强的辣味,适宜熟食,来自宁夏
同心和长山头的红葱香辛油含量高,是具有特色的种
质资源材料,但这些葱在烹饪加工中必须过油才能释
放它的香味,能使香辛油溶于油脂中,香味更持久。而
第三类中的洋葱、白葱、大战场红葱香辛油含量低。
处于不同生长时期的红葱,可能其内部成分存在
较大差异。内蒙古和西藏红葱的品质性状及其相似,
而火葱的干物质、紧实度、总糖都高于这两种葱样,表
现出的特性跟同心和中宁长山头红葱相似,这两种葱
呈鸡腿状。从解剖学角度观察,鸡腿葱与普通短白葱
假茎最大的区别在于其变态叶鞘在基部加厚呈鸡腿
状,而正在生长的火葱假茎部位形成膨大,但是内蒙古
和西藏红葱则无此特征。这说明火葱跟同心和中宁长
山头红葱的遗传性状相似,只是正处于生长期,相比成
熟期的葱样还没有积累更多的糖类和干物质。氨基
酸、蛋白质、糖是红葱农艺性状重要的物质基础,在红
葱生长、发育的各个阶段与各性状密切相关。
通过主成分分析发现,葱样的紧实度和干物质率是
决定葱品种性状的主要成分。在葱种的选择上,用这两
种可以区分葱的品质性状,用来指导种植时选用比较好
的葱种。从这6种品质性状测定值来看,同心红葱中宁
长山头红葱是较优品种,其总糖、干物质率、香辛油含量
分别是市售白葱和洋葱的2.3,1.75,1.32倍。
4 结论
通过对各葱样品的对比分析,在聚成的4类中同
心、长山头红葱一类的干物质、紧实度、总糖、蛋白质、
氨基酸、香辛油的均值为 19.88%,0.851g/cm2,
14.14g/100g,1.62g/100g,0.50g/kg,0.54g/100g都
高于大战场红葱、大葱、洋葱一类的均值11.34%,
0.632g/cm2,6.09g/100g,1.12g/100g,0.40g/kg,
0.41g/100g;而同一类中同心红葱的总糖、蛋白质含量
为17.34g/100g,1.91g/100g高于长山头红葱的总
糖、蛋白质含量10.94g/100g,1.33g/100g。结果表明
同心红葱的品质性状明显优于其它葱样。
通过主成分分析,红葱的6种品质成分中影响葱
品质的因素主要是紧实度和干物质率,这两种成分的
累积贡献率达到了88.360%,这些品质性状也决定葱
品种的贮藏和选育。 (下转第29页)
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基础研究  第40卷 第10期
2015年10月
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(上接第10页)升高,其中多酚含量升高了4.1倍,5-
HMF由0增加到124.67μg/g,其抗氧化能力提高了
3倍多。
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(上接第14页)用聚类分析法可以把同心红葱和中宁长
山头红葱聚为一类,中宁大战场葱和市售白葱、洋葱聚
为一类,相互一类的葱样其品质性状和主成分具有相
似性。
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