全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(3): 398408 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-07-12[1]5-A1)和农业部作物种质资源保护项目(NB2012-2130135-25-06-1)资助。
 通讯作者(Corresponding author): 陆平, E-mail: zaliang@sina.com, Tel: 010-62186625
第一作者联系方式: E-mail: liuminxuancaas@163.com, Tel: 010-82105751
Received(收稿日期): 2012-07-04; Accepted(接受日期): 2012-11-16; Published online(网络出版日期): 2013-01-04.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130104.1734.014.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.00398
中国谷子育成品种维生素 E含量分布规律及其与主要农艺性状和类胡
萝卜素的相关性分析
刘敏轩 陆 平*
中国农业科学院作物科学研究所, 北京 100081
摘 要: 采用正相高效液相色谱法测定 200份不同省份来源的谷子育成品种籽粒中的 4种维生素 E(α-VE、β-VE、γ-VE
和 δ-VE)及叶黄素和玉米黄素 2种类胡萝卜素组分的含量, 并分析了谷子维生素 E含量与类胡萝卜素含量和主要农艺
性状的相关性。结果显示, 我国谷子育成品种籽粒中 VE总量、α-VE含量及(β+γ)-VE含量均呈正态分布, δ-VE含量呈
偏态分布, 且(β+γ)-VE是维生素E的主要组分; 陕西和吉林谷子的VE总量和(β+γ)-VE含量显著高于其他省份品种, 东
北三省谷子的 α-VE含量显著高于其他省份, 而不同省份谷子品种中 δ-VE含量差异不显著; 不同省份谷子品种间叶黄
素含量差异达极显著(P<0.01), 玉米黄素含量差异不显著, 类胡萝卜素总含量差异显著(P<0.05)。相关分析表明, 参试
品种籽粒中叶黄素含量与 VE 总量呈显著正相关, 与 α-VE 含量呈极显著正相关, 与 δ-VE 含量呈极显著负相关, 与
(β+γ)-VE含量不相关; 玉米黄素与 VE总量和 α-VE含量呈显著正相关, 与 δ-VE含量呈极显著负相关, 与(β+γ)-VE含量
不著相关; VE总量和(β+γ)-VE含量与千粒重呈显著负相关, δ-VE含量与粒重和穗重呈极显著正相关, 类胡萝卜素各组
分与草重呈极显著正相关。
关键词: 谷子育成品种; 维生素 E; 类胡萝卜素; 高效液相色谱; 相关分析
Distribution of Vitamin E Content and Its Correlation with Agronomic Traits
and Carotenoids Content in Foxtail Millet Varieties in China
LIU Min-Xuan and LU Ping*
Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
Abstract: We determined vitamin E (VE) and carotenoid contents in 200 foxtail millet (Setaria italica Beauv.) developed varieties
from different provinces with high performance liquid chromatography (HPLC) to explore distribution and screen varieties with
high VE and carotenoid contents, as well as analyze correlations among total VE content, α-VE content, (β+γ)-VE content, δ-VE
content, carotenoid content and agronomic traits. The results showed that the distribution of total VE content, α-VE content and
(β+γ)-VE content in foxtail millet varieties were normal, while that of δ-VE content was skwe. (β+γ)-VE content was the most
abundant fraction in china foxtail millet varieties. The foxtail millet varieties from Shaanxi and Jilin had the highest total VE con-
tents with significant difference from those of other provinces; those from Heilongjiang, Jilin and Liaoning had highest (β+γ)-VE
contents also with significant difference from those of other provinces. There was no significant difference in δ-VE content among
varieties of different provinces. Lutein and zeaxanthin were two main carotenoids in foxtail millet varieties. The contents of these
carotenoids were extremely different among foxtail millet varieties which came from different provinces. Correlation analysis
showed that lutein and zeaxanthin contents were significantly and positively correlated with the total VE content and α-VE content,
while significantly and negatively correlated with the δ-VE content. There was no significant correlation between lutein content
and (β+γ)-VE content. Total VE content and (β+γ)-VE content were all negatively correlated with 1000-seed weight at 0.05 prob-
ability level, δ-VE content was positively correlated with weed weight per plant and spikelet weight at 0.01 probability level. Ca-
rotenoid contents were all positively correlated with grass weight at 0.01 probability level.
Keywords: Foxtail millet varieties; Vitamin E; Carotenoids; HPLC; Correlation analysis
第 3期 刘敏轩等: 中国谷子育成品种维生素 E含量分布规律及其与主要农艺性状和类胡萝卜素的相关性分析 399


谷子是起源于中国的古老农作物 [1], 在中国广
为栽培, 在日本、南亚和中欧一些地区也有种植。
我国谷子栽培历史悠久, 在漫长的自然选择和人工
选择条件下形成了丰富多样的种质资源, 目前保存
在国家中长期种质库中的谷子资源有 27 000余份[2-3]。
谷子脱壳后称小米 , 小米营养丰富 , 搭配合理 , 蛋
白质含量和粗脂肪含量高于其他禾谷类作物。人体
必需的 8 种氨基酸中, 小米有 7 种含量高于其他粮
食作物, 尤其是蛋氨酸和色氨酸含量最为突出; 而
脂肪中的不饱和脂肪酸占 85%, 对于防止动脉粥样
硬化和软化血管具有重要的意义[4-5]。除了常规营养
元素, 小米中含有丰富的人体生命活动不可缺少的
维生素 E、类胡萝卜素以及微量元素等, 其中维生素
E含量最高可达 31.36 mg 100 g–1, 类胡萝素含量为
0.19 mg 100 g–1 [6]。
维生素 E, 又称生育酚, 是一类人体不能合成,
需从外界摄入补充的微量营养元素, 在植物体内主
要以 4种(α-、β-、γ-和 δ-VE)不同分子结构和功能的
形式存在, 其中 α-VE的生理活性最强, 而 γ-VE的抗
氧化能力最强[7]。维生素 E 是维持人类多种正常生
理活动的重要营养物质[8-9], 主要体现在促进生殖、
清除体内自由基[10]、延缓衰老和防治心血管疾病和
皮肤疾病等方面[11], 对人体正常生长和生殖有着非
常重要的作用。人体缺乏维生素 E, 会影响精子的生
成和卵巢的正常功能, 导致不育症、轻微贫血、肠
胃不适、弱视等[12]。维生素 E除对人体具有有益功
效外, 还对维持植物自身正常的生命活动意义重大,
如参与植物体内信号转导和基因表达调控[13]、维持
膜的稳定性[14]、阻止种子发芽过程中的脂质氧化[11]
以及抗低温胁迫[15]等。
类胡萝卜素是广泛存在于各类果蔬中的一类生
物活性物质, 主要包括 β-胡萝卜素、α-胡萝卜素、叶
黄素、玉米黄质、隐黄素、番茄红素等。类胡萝卜
素的生物活性功能主要包括以下几个方面：(1)作为
人体内维生素 A 合成的前体物质[16-17], 分别为发展中
国家和发达国家提供了 70%和 30%的 VA来源[18-19]。
(2)抗氧化功能。几乎所有的类胡卜素都具有抗氧化
功能, 大量体外试验、动物模型和人体试验证明类
胡萝卜素可以猝灭自由基、防止低密度脂蛋白的氧
化[20]。(3)抗癌功能。Peto等[21]首次提出膳食中类胡
萝卜素可能降低人类癌症发生率 , 众多的流行病
学、组织培养、动物试验和人体试验研究证明摄入
类胡箩卜素含量高的蔬菜和水果可以降低癌症的发
生率[22]。(4)降低心血管发病率。番茄红素、叶黄素
和玉米黄素均具有降血压、减少冠心病发生率以及
减少局部缺血性中风发生率的作用[23-25]。(5)对眼睛
的保护作用。叶黄素和玉米黄素是视网膜黄斑的主
要组成色素 , 摄入叶黄素可以提高黄斑色素含量 ,
消除自由基, 预防白内障[26]; 玉米黄素可吸收蓝光,
防止对眼睛的损伤[27]并对长期荧屏光暴露者的视功
能有明显的改善作用[28]。随着类胡萝卜素制品在人
们生活、保健、医疗上的重要性逐渐被人们所认识,
以及需求量日益增大, 开发利用天然类胡萝卜素资
源已成为一个发展趋势[29]。以往关于水果、蔬菜中
类胡萝卜素的研究报道很多, 而近年来, 有关禾谷
物类作物, 如水稻、玉米、小麦籽粒中类胡萝卜素
含量测定方法和组分分析的研究逐渐增多[30-32], 但
对谷子籽粒类胡萝卜素含量的测定尚未见报道。
由于维生素 E 与类胡萝卜素等只能在高等植物
和微生物体内合成, 动物以及人类需通过日常饮食
等途径摄取 [33], 因此研究主要粮食作物, 如谷子籽
粒中维生素 E与类胡萝卜素的组成与含量分布情况,
挖掘富含维生素 E 与类胡萝卜素的谷子资源, 具有
非常重要的现实意义。目前有关谷子维生素 E 含量
和类胡萝卜素含量的研究较少, 而对近 20年我国育
成谷子品种品质方面的评价尤显缺乏, 因此本研究
选用 200份近 20年谷子主要育成品种调查其籽粒中
维生素 E 组分含量与分布规律, 以期挖掘和筛选高活
性维生素 E 含量和类胡萝卜素含量的谷子资源, 为谷
子功能保健食品的开发以及品质育种提供优异品种。
1 材料与方法
1.1 试验品种
由中国农业科学院国家种质保存中心中期库供
种, 具体品种、来源见表 1。
1.2 田间试验
2010年于中国农业科学院作物科学研究所防鸟
网室种植, 每份品种 2行, 行长 2 m。成熟后每行随
机收取 5株进行室内拷种, 籽粒置国家中期库保存。
1.3 样品预处理与试样制备
清选籽粒, 去除杂质, 每品种取 20 g 样品以粉
碎机粉碎至全部通过 0.25 mm孔径样品筛。参照李
国营等[34]方法, 准确称取 1.000 g粉碎后试样于试管
中, 分别加入 2,6-二叔丁基对甲酚(BHT) 10 mg、乙
醇 10 mL、10%抗坏血酸溶液 1 mL, 置于超声波清
洗器中提取 10 min 后, 再加入 50%氢氧化钾溶液 2
mL, 并充入氮气封口。然后于 70℃水浴中皂化 30
min (其间以旋涡振荡器混合数次), 取出后冰浴冷
400 作 物 学 报 第 39卷

表 1 参试 200份谷子育成品种来源、产地与所属生态区
Table1 Two hundred developed varieties and their origins used in this study
省份
Province
品种数
No.
原产地
Origin
所属生态区
Ecotope
山西
Shanxi
49 太原, 大同, 长治, 汾阳, 吕梁
Taiyuan, Datong, Changzhi, Fenyang, Lüliang
黄土高原
Loess Plateau
陕西
Shaanxi
2 延安
Yan’an
黄土高原
Loess Plateau
甘肃
Gansu
11 平凉, 兰州, 安西
Pingliang, Lanzhou, Anxi
黄土高原
Loess Plateau
河北
Hebei
39 张家口, 衡水, 怀来, 石家庄, 沧州, 承德
Zhangjiakou, Hengshui, Huailai, Shijiazhuang, Chuangzhou, Chengde
华北平原
North China Plain
河南
Henan
17 安阳, 郑州
Anyang, Zhengzhou
华北平原
North China Plain
山东
Shandong
10 济南, 潍坊
Jinan, Weifang
华北平原
North China Plain
黑龙江
Heilongjiang
15 嫩江, 哈尔滨
Nenjiang, Ha’erbin
东北平原
Northeastern plain
吉林
Jilin
34 百城, 公主岭, 吉林
Baicheng, Gongzhuling, Jilin
东北平原
Northeastern plain
辽宁
Liaoning
8 辽阳, 朝阳
Liaoyang, Chaoyang
东北平原
Northeastern plain
内蒙古
Inner Mongolia
15 赤峰, 呼和浩特
Chifeng, Huhehaote
内蒙古高原
Inner Mongolian Plateau

却。将冷却后的试样皂化液全部转移到分液漏斗中,
加入 2%氯化钠溶液 20 mL, 再用 10 mL正己烷-乙酸
乙脂(85∶15, V/V) 溶液萃取 2次。收集 2次萃取液
的有机相, 并在有机相中加入少量无水硫酸钠。然
后吸取有机相 5 mL 移入试管, 于氮吹仪上吹至近
干。复溶于 1 mL乙醇, 过 0.45 μm滤膜后置 HPLC
小瓶上机测定。
1.4 不同省份谷子品种籽粒中维生素 E含量测定
将 200 份谷子育成品种按所属省份分类, 分析
其维生素 E各组分含量分布差异。
采用正相高效液相色谱法测定谷子籽粒中维生
素 E 含量。维生素 E 标准样品 α-VE、γ-VE和 δ-VE
标准样品购自美国 Sigma公司, 色谱纯。
定性分析采用外标法, 依据 α-VE、γ-VE和 δ-VE
标准样品的保留时间及文献报道的 β-VE 保留时间
进行。
参照 Huang等[35]的方法进行定量分析。外标法
及定量分析条件为高效液相色谱仪(型号：Waters
2695); 双泵系统(LC-10ATvp); 荧光检测仪(型号：
Waters 475 Scanning Fluorescence Detector); 色谱柱
为 Phenomenex Luna 5 μ Silica (4.62505 μ); 流动
相为正己烷-异丙醇(98∶2, V/V); 柱温 40℃; 进样
量 5 μL; 洗脱梯度流速 0.7 mL min–1, 时间 32 min。
1.5 高 VE总量谷子资源的鉴定
依据李国营等[3]提出的确定谷子高生育酚含量
分类标准分类。
1.6 谷子籽粒类胡萝卜素含量测定
采用高效液相色谱法测定谷子籽粒中类胡萝卜
素含量。类胡萝卜素标样包括叶黄素和玉米黄素 ,
均购自美国 Sigma公司, 色谱纯。
取 1 g粉碎好的样品, 加入 0.5 g抗坏血酸以及
10 mL提取液(丙酮∶甲醇=7∶3)提取 2~3 次, 合并
提取液, 在 2500g下离心 10 min后过 0.45 μm的微
孔滤膜。
采用 SHIMADZU Prominence LC-20A (Shima-
dzu Corporation, Kyoto, Japan)色谱仪和 YMC-caro-
lenoid (5 μm, 25 cm4.6 mm)色谱柱进行定量分析。
流动相 B为乙腈∶甲醇=3∶1加 0.5 mL三乙胺; 流
动相 A为 1000 mL甲叔丁基醚+0.5三乙胺, 检测波
长为 475 nm; 洗脱梯度为：100%流动相 B (20
min)+45%流动相 B以及 55%流动相A (5 min)+100%
流动相 B (10min)。
1.7 统计分析
采用 SPSS17.0 统计软件中的单因素方差分析
(One-Way ANOVA)方法对测定数据进行统计分析,
并利用 Pearson 相关分析对维生素 E 各组分以及类
胡萝卜素各组分进行相关分析。
2 结果与分析
2.1 近 20年我国谷子主要育成品种籽粒中维生
素 E各组分含量分布特征
由图 1-a可见, 200份谷子育成品种的VE总量呈
第 3期 刘敏轩等: 中国谷子育成品种维生素 E含量分布规律及其与主要农艺性状和类胡萝卜素的相关性分析 401




图 1 谷子育成品种籽粒中维生素 E各组分分布情况
Fig. 1 Distribution of VE content in 200 developed foxtail millet varieties

正态分布, 其分布区域为 39.66~95.84 μg g–1, 频率
变幅为 1~33, 主要分布区间(平均值±1.96*标准差)
为 43.93~93.34 μg g–1, 分布区间包含品种占总参试
品种的 96.98%。由图 1-b可见, 参试品种籽粒中 α-VE
含量呈正态分布, 其分布区域 5.03~25.05 μg g–1, 频
率变幅为 1~27, 分布区间为 8.98~23.07 μg g–1, 分布
区间包含品种占所有参试品种的 93.47%。由图 1-c
可见 , 参试品种籽粒中 (β+γ)-VE 含量呈正态分布 ,
分布区域 27.72~81.04 μg g–1, 频率变幅为 1~17, 分
布区间 29.90~74.43 μg g–1, 分布区间包含品种占所
有参试品种的 96.99%。由图 1-d 可见, 参试品种籽
粒中 δ-VE含量呈偏态分布, 分布区域 0.03~1.87 μg
g–1, 频率变幅为 1~33, 分布区间 0~0.865 μg g–1, 分
布区间包含品种占总参试品种的 91.46%。
2.2 不同省份来源的谷子育成品种籽粒中维生
素 E组分含量分布特征以及变异情况
从表 2可以看出, 不同省份谷子籽粒中 VE总量
差异极显著(P<0.01); 其中来自陕西的谷子品种籽
粒中 VE总量最高, 变异范围为 77.14~88.70 μg g–1,
平均值达 82.848 μg g–1, 显著高于其他省份品种(P<
0.05); 而甘肃品种籽粒中 VE总量最低, 变异范围为
44.59~77.92 μg g–1, 平均值为 61.579 μg g–1, 显著低
于其他省份(P<0.05)。α-VE 含量在不同省份谷子品
种间明显不同, 黑龙江、吉林、辽宁三省谷子籽粒
中 α-VE含量显著高于其他省份, 其中来自吉林的品
种 α-VE含量最高, 变异范围为 15.92~25.31 μg g–1, 平
均值为 19.965 μg g–1; 陕西谷子品种中 α-VE含量最
低, 仅为 13.569 μg g–1, 显著低于其他省份(P< 0.05)。
陕西谷子品种籽粒中(β+γ)-VE 含量显著高于其他省
份品种(P<0.05), 变异范围为 64.08~73.50 μg g–1, 平
均值为 68.845 μg g–1; 其余省份谷子籽粒中(β+γ)-VE
含量差异不大, 均未达到显著水平。δ-VE 在参试谷
子品种中含量较少, 多数品种籽粒小于 1 μg g–1; 河
南谷子含量最高, 平均含量为 0.574 μg g–1, 辽宁谷
子含量最低, 平均含量为 0.239 μg g–1。
402 作 物 学 报 第 39卷

表 2 不同省份谷子育成品种中 VE含量分布以及变异情况
Table 2 Distribution and variation of VE contents of 200 foxtail millet varieties in different provinces
省份
Province
VE种类
Type of tocopherol
平均值
Average
(μg g–1)
变异范围
Range of
variance
极差
Extreme
difference
标准差
Standard
deviation
变异系数
Coefficient of
variance (%)
α-VE 13.817 d 5.00–24.56 19.56 4.234 30.643
(β+γ)-VE 50.799 bc 27.91–75.24 47.33 9.981 19.648
δ-VE 0.436 abcd 0.05–1.11 1.06 0.260 59.633
山西
Shanxi
VE总量 Total VE 65.053 cd 41.96–92.15 50.19 11.587 17.812
α-VE 13.568 d 12.56–14.82 2.26 1.024 7.547
(β+γ)-VE 68.845 a 64.08–73.50 9.42 4.609 6.695
δ-VE 0.435 abcd 0.37–0.50 0.13 0.070 16.092
陕西
Shaanxi
VE总量 Total VE 82.848 a 77.14–88.70 11.56 5.545 6.693
α-VE 14.238 cd 12.51–18.26 5.75 1.526 10.507
(β+γ)-VE 46.849 c 30.34–63.15 32.81 10.790 22.090
δ-VE 0.492 abc 0.03–1.10 1.07 0.366 76.835
甘肃
Gansu
VE总量 Total VE 61.579 d 44.59–75.92 31.33 10.351 16.392
α-VE 16.015 bc 10.94–23.34 12.40 2.468 15.411
(β+γ)-VE 55.694 b 34.74–84.91 50.17 11.321 20.327
δ-VE 0.542 ab 0.06–1.72 1.66 0.349 64.391
河北
Hebei
VE总量 Total VE 72.250 bc 50.61 96.45 12.095 16.740
α-VE 14.346 cd 5.25–16.80 11.55 2.529 17.629
(β+γ)-VE 41.189 c 33.90–69.85 35.95 12.321 29.913
δ-VE 0.574 a 0.04–1.89 1.85 0.475 82.753
河南
Henan
VE总量 Total VE 62.108 d 49.72–85.51 35.79 11.703 18.843
α-VE 16.645 b 15.06–19.53 4.47 1.532 9.204
(β+γ)-VE 49.179 bc 40.87–67.08 26.21 6.989 14.211
δ-VE 0.486 abc 0.16–1.12 0.96 0.302 62.140
山东
Shandong
VE总量 Total VE 66.309 cd 56.33–86.21 29.88 7.739 11.671
α-VE 16.799 b 12.47–23.64 11.17 2.942 17.513
(β+γ)-VE 48.838 bc 36.15–70.06 33.91 10.495 21.489
δ-VE 0.307 cd 0.04–0.93 0.89 0.228 74.267
黑龙江
Heilongjiang
VE总量 Total VE 65.944 cd 49.67–88.67 39.00 11.729 17.786
α-VE 19.965 a 15.92–25.31 9.39 2.297 11.505
(β+γ)-VE 56.669 b 38.04–77.21 39.17 10.651 18.795
δ-VE 0.434 abcd 0.03–1.12 1.09 0.260 59.908
吉林
Jiling
VE总量 Total VE 77.068 ab 59.49–96.37 36.88 10.628 13.790
α-VE 17.180 b 13.42–20.24 6.82 1.970 11.467
(β+γ)-VE 50.719 bc 30.19–70.68 40.49 13.657 26.927
δ-VE 0.239 d 0.06–0.45 0.39 0.154 64.435
辽宁
Liaoning
VE总量 Total VE 68.138 cd 43.96–88.36 44.40 14.729 21.616
α-VE 15.901 bc 10.52–20.49 9.97 2.762 17.370
(β+γ)-VE 50.498 bc 27.03–73.76 46.73 11.913 23.591
δ-VE 0.337 bcd 0.04–0.98 0.94 0.285 84.570
内蒙古
Inner
Mongolia
VE总量 Total VE 66.735 cd 38.75–92.62 53.87 13.611 20.396
不同小写字母表示该组分在不同省份间呈显著差异(P<0.05)。
Values followed by different small letters are significantly different at 0.05 probability level among provinces.
第 3期 刘敏轩等: 中国谷子育成品种维生素 E含量分布规律及其与主要农艺性状和类胡萝卜素的相关性分析 403


2.3 高 VE总量谷子资源的鉴定
经 SPSS软件统计分析, 200份谷子育成品种的
VE 总量平均值( x )为 68.632 μg g–1, 标准差(SD)为
12.605, 则( x +SD)为 81.237 μg g–1, ( x –SD)为 56.027
μg g–1, ( x +SD)–( x –SD)为 56.027~81.237 μg g–1。为
了统计方便 , 计算结果按数值修约规则(GB 8170-
1987)中 0.5单位修约规定(即将修约间隔指定数位修
约到 0.5单位)修约。获得的高 VE总量阈值为大于等
于 81.24 μg g–1, 低 VE总量阈值为小于等于 56.03 μg
g–1, 中等 VE总量阈值为 56.03~81.24 μg g–1。依据上
述标准, 对不同省份的谷子育成品种进行 VE总量分
类(图 2)。从图 2可以看出, VE总量大于等于 81.24 μg
g–1 的高 VE 种质共有 36 份 , 占所有参试品种的
18.0%; 中等VE总量品种有 126份, 占总参试品种的
63.0%; 低 VE总量品种共有 38份, 占总数的 19.0%。
因此, 参试品种的 VE总量多数在中等水平。在筛选
出的高 VE品种当中, 来自吉林和河北的谷子品种最
多, 分别为 12份和 9份, 占总数的 33.3%和 25.0%;
其次为来自山西的品种, 共 4 份, 占总数的 11.1%;
黑龙江、辽宁、内蒙古、河南四省的高 VE品种都为
2 份, 而山东、陕西和甘肃各有一份高 VE品种。部
分高VE谷子品种的名称、主要农艺性状如表 3所示。



图 2 不同省份来源谷子品种籽粒中 VE总量的类别与分布
Fig. 2 Classes and distribution of VE content in developed
foxtail millet varieties

表 3 部分高 VE谷子的统一编号、品种名称以及主要农艺性状
Table 3 Conservation number, name, and agronomic traits of foxtail millet with rich VE
编号
Number
品种名称
Name
VE总量
Total VE
(μg g–1)
穗重
Spikelet
weight (g)
粒重
Seed weight
per plant
草重
Grass
weight (g)
千粒重
1000-seed
weight (g)
穗长
Spikelet
length (cm)
穗粗
Spikelet
diameter (cm)
20590 龙谷 26 Longgu 26 86.93 9.5 7.8 5.9 2.95 22.0 1.59
20564 嫩选 12 Nenxuan 12 87.73 19.2 14.3 12.6 2.73 23.6 2.51
27856 公谷 74 Gonggu 74 82.46 17.5 13.5 20.1 2.8 22.7 1.99
27863 公谷 67 Gonggu 67 94.27 9.4 6.5 10.9 3.37 20.1 1.92
27866 九谷 9号 Jiugu 9 88.31 8.9 5.6 10.8 3.23 23.3 1.81
20962 公谷新 7号 Gongguxin 7 95.83 13.8 10.6 14.3 2.82 21.9 2.17
20965 公谷 23 Gonggu 23 92.79 14.0 11.5 14.2 2.61 22.3 2.20
27871 辽谷 1号 Liaogu 1 83.72 28.7 25.0 26.0 2.70 20.9 2.40
27872 辽谷 3号 Liaogu 3 87.77 23.8 19.7 25.2 2.96 20.5 2.40
27879 内谷 4号 Neigu 4 92.55 17.2 12.1 15.3 3.27 32.0 2.64
27882 蒙旱谷 9号 Menghangu 9 82.40 14.3 11.4 11.5 3.03 20.5 2.20
27888 沧谷 3号 Canggu 3 86.96 19.3 15.4 20.1 3.10 22.1 2.28
27896 黑谷子 Heiguzi 86.83 10.0 5.1 14.1 3.02 28.1 1.84
27901 承谷 9号 Chenggu 9 91.40 16.8 12.7 17.0 2.81 23.2 2.72
27912 冀谷 29 Jigu 29 86.03 22.0 18.9 18.0 2.79 22.6 2.13
27950 安 93-15 An 93-15 84.75 24.0 20.2 21.2 3.19 21.7 2.60
27952 豫谷 13 Yugu 13 82.86 28.3 24.1 21.3 3.05 24.8 2.20
27991 长谷 2号 Changgu 2 82.97 17.0 13.6 17.7 3.26 21.9 2.10
27992 长谷 4号 Changgu 4 85.27 20.1 14.5 21.9 3.31 20.4 2.40
28011 延谷 11 Yangu 11 87.52 23.0 18.2 26.1 2.80 24.6 2.40

2.4 我国谷子育成品种籽粒中类胡萝卜素含量
分布以及变异情况
采用高效液相色谱法测定组分表明, 我国谷子
育成品种籽粒中的类胡萝卜素主要有叶黄素与玉米
黄素 2 种, 叶黄素在参试品种中的平均含量为 3.02
μg g–1, 玉米黄素的平均含量为 8.61 μg g–1, 总类胡
萝卜素含量平均达 11.63 μg g–1。
比较籽粒中的类胡萝卜素含量发现(表 4), 不同
404 作 物 学 报 第 39卷

表 4 不同省份谷子育成品种中类胡萝卜素含量分布以及变异情况
Table 4 Distribution and variation in carotenoids content of 200 foxtail millet varieties in different provinces
省份
Province
类胡萝卜素种类
Kinds of carotenoids
平均值
Average
(μg g–1)
变异范围
Range of
variance
极差
Extreme
difference
标准差
Standard
deviation
变异系数
Coefficient of
variance (%)
叶黄素 Lutein 2.881 abc 0.11–4.90 4.79 0.848 29.434
玉米黄素 Zeaxanthin 8.797 a 1.56–13.45 11.89 3.049 34.660
山西
Shanxi
总类胡萝卜素 Total carotenoids 11.677 ab 1.67–17.62 15.95 3.688 31.583
叶黄素 Lutein 2.820 abc 2.45–3.12 0.67 0.308 10.922
玉米黄素 Zeaxanthin 7.945 a 6.69–9.24 2.55 1.246 15.683
陕西
Shaanxi
总类胡萝卜素 Total carotenoids 10.765 ab 9.38–12.26 2.88 1.574 14.621
叶黄素 Lutein 2.216 c 0.16–3.54 3.38 0.783 38.195
玉米黄素 Zeaxanthin 8.058 a 0.63–11.96 11.33 3.082 40.356
甘肃
Gansu
总类胡萝卜素 Total carotenoids 10.274 ab 0.78–15.25 14.47 3.780 38.754
叶黄素 Lutein 3.453 a 0.35–5.28 4.93 1.191 34.492
玉米黄素 Zeaxanthin 9.457 a 0.12–17.24 17.12 4.457 47.129
河北
Hebei
总类胡萝卜素 Total carotenoids 12.910 ab 0.84–22.52 21.68 5.560 43.067
叶黄素 Lutein 3.022 ab 1.76–3.75 1.99 0.589 19.490
玉米黄素 Zeaxanthin 7.678 a 2.35–12.02 9.67 3.454 44.986
河南
Henan
总类胡萝卜素 Total carotenoids 10.699 ab 4.10–15.77 11.67 3.979 37.190
叶黄素 Lutein 3.197 ab 1.81–3.87 2.06 0.524 16.390
玉米黄素 Zeaxanthin 7.970 a 1.88–11.45 9.57 3.554 44.592
山东
Shandong
总类胡萝卜素 Total carotenoids 11.167 ab 3.89–15.32 11.43 3.956 35.426
叶黄素 Lutein 2.519 bc 0.91–3.86 2.95 0.789 31.322
玉米黄素 Zeaxanthin 7.308 a 1.46–11.54 10.08 3.471 47.496
黑龙江
Heilong-
jiang
总类胡萝卜素 Total carotenoids 9.827 b 3.12–15.40 12.28 4.175 42.485
叶黄素 Lutein 3.028 ab 0.20–4.61 4.41 1.163 38.408
玉米黄素 Zeaxanthin 8.207 a 0.16–15.99 15.83 4.481 54.600
吉林
Jilin
总类胡萝卜素 Total carotenoids 11.236 ab 0.63–19.85 19.22 5.829 51.878
叶黄素 Lutein 3.474 a 1.90–4.05 3.15 0.643 18.509
玉米黄素 Zeaxanthin 9.989 a 9.75–13.89 10.14 3.111 31.144
辽宁
Liaoning
总类胡萝卜素 Total carotenoids 13.463 a 5.65–17.21 11.56 3.515 26.109
叶黄素 Lutein 3.007 ab 0.96–4.86 3.90 0.981 32.624
玉米黄素 Zeaxanthin 9.271 a 1.52–12.86 11.34 3.295 35.541
内蒙古
Inner
Mongolia
总类胡萝卜素 Total carotenoids 12.277 ab 2.48–17.10 14.62 4.155 33.844
不同小写字母表示该组分在不同省份间呈显著差异(P<0.05)。
Values followed by different small letters are significantly different among provinces at 0.05 probability level.

省份谷子品种间具有显著的差异(P<0.05), 其中辽
宁品种含量最高, 变异范围为 5.65~17.21 μg g–1, 平
均含量达 13.463 μg g–1; 河北、内蒙古品种分布在
12~13 μg g–1 之间, 山西、山东和吉林品种分布在
11~12 μg g–1, 陕西、甘肃和河南的品种分布在 10~11
μg g–1, 黑龙江谷子育成品种含量最低, 仅为 9.827
μg g–1, 显著低于辽宁谷子品种(P<0.05), 与其他省
份品种间的差异未达到显著水平。我国谷子籽粒中
玉米黄素的含量显著高于叶黄素, 其中辽宁的谷子
含量最高, 变异范围为 9.75~13.89 μg g–1, 平均值达
9.989 μg g–1; 黑龙江谷子含量最低 , 平均值仅为
7.308 μg g–1; 不同省份间玉米黄素的含量差异均不
显著。叶黄素含量在不同省份谷子品种间具有极显
著的差异 ; 其中 , 辽宁品种的叶黄素含量最高 , 变
第 3期 刘敏轩等: 中国谷子育成品种维生素 E含量分布规律及其与主要农艺性状和类胡萝卜素的相关性分析 405


异范围为 1.90~4.05 μg g–1, 平均值达 3.474 μg g–1;
甘肃谷子的含量最低, 变异范围为 0.16~3.54 μg g–1,
平均值仅为 2.216 μg g–1。
2.5 参试品种籽粒维生素 E含量与主要农艺性状
以及类胡萝卜素含量的相关分析
从表 5 可以看出, 谷子育成品种籽粒中总类胡
萝卜素含量与 VE总量呈显著正相关, 与 α-VE含量
呈极显著正相关, 与 δ-VE 含量呈极显著负相关, 与
(β+γ)-VE含量不显著相关。叶黄素含量与 VE总量呈
显著正相关, 与 α-VE含量呈极显著正相关, 与 δ-VE
含量呈极显著负相关, 与(β+γ)-VE含量不显著相关。
玉米黄素与 VE 总量和 α-VE含量呈显著正相关, 与
δ-VE 含量呈极显著负相关, 与(β+γ)-VE 含量不显著
相关。
维生素 E组分与主要农艺性状的相关分析显示,
VE 总量和(β+γ)-VE 含量与千粒重呈显著负相关, 与
穗长、穗粗、穗重、粒重、草重无显著相关性; δ-VE
含量与粒重和穗重呈极显著正相关, 与穗长、穗粗、
草重以及千粒重无显著相关性; δ-VE 含量与各农艺
性状均无显著相关性。类胡萝卜素各组分与草重呈
极显著正相关, 与其他农艺性状无显著相关性。
3 讨论
谷子是我国传统的粮食作物[36], 谷子籽粒中除
含有人体需要的大量营养成分外, 还富含人体正常
生命活动所必需且体内不能合成的维生素 E[37]。本研
究结果显示, 参试品种籽粒中 VE总量平均值为 68.63
μg g–1, 显著高于王尧琴等[38]在 1984年对 16省的 101
个谷子品种测定得到的维生素 E 含量(32.80 μg g–1),
以及熊凤麒等[39]利用高效液相色谱法对我国华北、
东北 10 个省区的 1040 个谷子品种籽粒中维生素 E
的测定含量(43.48 μg g–1), 同时高于李国营等[3,35]利
用高效液相色谱法对 466 份谷子初级核心种质中维
生素 E 含量的测定结果(52.32 μg g–1), 说明我国近
20 年谷子主要育成品种籽粒中 VE 总量较地方品种
有了显著提高。VE 总量的变幅在 39.66~95.84 μg g–1
之间 , 极差为 56.18, 大于王尧琴等 [38]的测定结果
(14.55~60.52 μg g–1), 但显著小于熊凤麒等[39](11.79~
95.48 μg g–1)和李国营等[3](12.74~ 90.97 μg g–1)的结
果, 这可能是育种家长期向食用优质米目标选育的结
果, 也与测定样本的群体大小有关。
本研究还发现, (β+γ)-VE 是育成谷子品种维生
素 E 的主要组成成分, 其次为 α-VE, δ-VE含量最少,
该结论与李国营等的结论一致。此外, 陕西谷子籽
粒中 VE总量最高, 吉林、河北次之; 而东北三省谷
子籽粒中 α-VE含量显著高于其他省份, 该结果也与
李国营等对谷子初级核心种质的测定结果相一致 ,
说明育成品种的维生素 E 含量存在地域差异, 与育
种亲本的选择有关。依据李国营等[3]提出的谷子高
VE 总量分类标准对 200 份谷子育成品种分类, 总共
筛选出 36 份高 VE谷子资源, 这些品种可用于功能
保健食品的开发并为选育优质高 VE 品种提供亲本
品种。
类胡萝卜素是谷子中最重要的一类色素, 与小
米色泽等感官品质有关, 而且具有多种生物活性功
能 , 如清除体内的自由基 , 预防和修复细胞损伤 ,
抑制 DNA 氧化, 预防癌症的发生, 同时提高机体的
免疫功能[40-41], 与人类健康关系密切。本研究建立
了采用高效液相色谱法测定谷子籽粒中类胡萝卜素
的技术方法, 为高类胡萝卜素谷子资源的挖掘鉴定
提供技术支持; 分析了 200 份谷子育成品种和重要
创新种质中类胡萝卜素组分含量, 结果显示, 谷子
中主要存在叶黄素和玉米黄素两种类胡萝卜素组分,
其中玉米黄素的含量显著高于叶黄素, 但不同省份
间谷子类胡萝卜素各组分差异均不显著。与其他禾谷
类作物相比, 谷子籽粒中类胡萝卜素的平均含量为
11.63 μg g–1, 显著高于小麦[29](5.89 μg g–1)和玉米[31]
(9.57 μg g–1)等作物; 其中, 谷子籽粒中玉米黄素平
均含量为 3.02 μg g–1, 与玉米[31]籽粒中玉米黄素含
量(3.05 μg g–1)非常接近, 但谷子籽粒中叶黄素的平
均含量为 8.61 μg g–1, 显著高于玉米籽粒中叶黄素
的平均含量(5.30 μg g–1)。叶黄素是一种具有独特生
物活性的类胡萝卜素, 对于动脉粥样硬化等心血管
疾病[42]以及老年性黄斑变性的慢性疾病的治疗[43]具
有非常重要的作用。谷子籽粒中叶黄素含量不但显
著高于其他禾谷类作物, 同时还高于部分油料作物
以及柑橘等水果[44-45], 因此谷子可作为一种重要的
天然叶黄素供体加以挖掘利用。
本研究表明, 谷子育成品种籽粒中类胡萝卜素
含量与 VE总量呈显著正相关, 与 α-VE含量呈极显
著正相关 , 与 δ-VE 含量呈极显著负相关 , 与 (β+
γ)-VE含量不存在显著相关关系。因此, 类胡萝卜素
含量可作为高 VE总量以及高 α-VE含量谷子品种的
筛选指标, 这一结论与修妤等[46]在小麦中得出的结
果一致。但是对于维生素 E 含量和色素含量与环境
条件之间的关系, 还需进一步研究。谷子 VE总量和





表 5 维生素 E各组分含量与主要农艺性状以及籽粒类胡萝卜素的相关性分析
Table 5 Correlation among total VE, α-VE, (β+γ)-VE, δ-VE, lutein, zeaxanthin, total carotenoids, and agronomic traits
项目
Item
VE总量
Total VE
α-VE (β+γ)-VE δ-VE 叶黄素Lutein
玉米黄素
Zeaxanthin
总类胡萝卜素
Total carotenoids
穗长
Spikelet
length
穗粗
Spikelet
diameter
穗重
Spikelet
weight
粒重
Seed weight
per plant
草重
Grass
weight
α-VE 0.468**
(β+γ)-VE 0.961** 0.207**
δ-VE 0.017 –0.155** 0.040
叶黄素 Lutein 0.128* 0.184** 0.088 –0.146**
玉米黄素 Zeaxanthin 0.107* 0.116** 0.088 –0.184** 0.813**
总类胡萝卜素 Total carotenoids 0.115* 0.134** 0.091 –0.182** 0.880** 0.992**
穗长 Spikelet length –0.009 0.046 –0.021 –0.088 –0.127 –0.035 –0.055
穗粗 Spikelet diameter –0.029 0.042 –0.048 0.077 0.107 0.005 0.027 –0.050
穗重 Spikelet weight 0.028 –0.027 0.032 0.237** 0.115 0.046 0.062 –0.124 0.565*
粒重 Seed weight per plant 0.028 –0.059 0.041 0.253** 0.094 0.037 0.050 –0.183* 0.516* 0.985*
草重 Grass weight 0.115 0.096 0.094 0.102 0.251** 0.147* 0.173* –0.057 0.491* 0.679* 0.626*
千粒重 1000-seed weight –0.167* –0.035 –0.175* 0.020 –0.032 0.038 0.024 0.286* 0.091 0.059 0.022 0.082
*和**分别表示相关达 0.05和 0.01概率显著水平。*, ** denote significant at P<0.05 and P<0.01, respectively.

第 3期 刘敏轩等: 中国谷子育成品种维生素 E含量分布规律及其与主要农艺性状和类胡萝卜素的相关性分析 407


(β+γ)-VE 含量与千粒重呈显著负相关, 而刘焕成等
研究认为百粒重与大豆VE总量呈显著正相关[47], 因
此, 部分研究结果需要进一步试验验证。
4 结论
我国谷子育成品种籽粒中维生素 E 的主要组成
成分是(β+γ)-VE, 其次为 α-VE, 还含有少量 δ-VE。维
生素 E 各组分含量在不同省份谷子品种间存在显著
的差异, 其中吉林的谷子籽粒中 VE总量和各单体含
量均显著高于其他省份。我国谷子育成品种籽粒中
主要含有叶黄素和玉米黄素 2 种类胡萝卜素组分 ,
可作为一种重要的天然类胡萝卜素供体加以挖掘。
我国谷子 VE 总量与类胡萝卜素含量呈显著正相关,
与千粒重呈显著负相关。这些结果为今后筛选高VE、
高类胡萝卜素的高品质谷子资源, 培育高 VE谷子品
种提供了有益信息。
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