大蒜种质资源鉴定评价及优异种质筛选

齐传东 周 洁 符家平 吴方华 李 辉 吴金平 郭凤领*

（1 湖北省农业科学院经济作物研究所，蔬菜种质资源与遗传改良湖北省重点实验室，湖北武汉 430064；2 湖北省当阳市两河镇农业服务中心，湖北宜昌 444100；3 房县尹吉甫镇农业技术服务中心，湖北十堰 442100）

大蒜（L.）是百合科（Liliacaea）葱属（）一年生草本植物，在我国已有2 000多年的种植历史，青蒜（蒜苗）、蒜薹和鳞茎均可作为蔬菜和调味品，同时具有良好的医疗保健作用。目前我国大蒜每年种植面积约90 万hm，年产量约1 300 万t，种植范围广泛，面积和产量均居世界首位（石瑜 等，2018）。我国大蒜种质资源丰富，国家无性繁殖多年生蔬菜种质圃保存678份资源，其中国外引进资源294 份（王海平 等，2014）。进行种质资源评价有利于资源的高效利用和遗传信息的挖掘。近年来，我国在大蒜种质资源方面开展了大量研究工作，为构建大蒜种质资源库，筛选、培育优质大蒜品种奠定了基础。管梦娇等（2021）利用简化基因组测序（GBS）技术对233 份大蒜种质资源进行了群体进化分析，基于获得的SNPs 标记进行主成分分析将大蒜群体划分为4 大类，基于系统进化树分析将大蒜群体划分为8个亚群，研究结果表明大蒜种质间的亲缘关系主要受地理起源影响。

根据不同生长时期可将大蒜食用产品分为青蒜、蒜薹和蒜头。根据不同的大蒜产品，选择的品种和田间管理方式也不同。我国有关大蒜种质资源的研究主要集中在适宜北方种植及适宜蒜头生产的种质资源方面，而有关适宜我国南方地区种植及青蒜、蒜薹生产的大蒜种质资源研究及品种筛选较少。湖北省位于我国长江中游地区，大蒜种植广泛，常年播种面积3.3 万hm以上，主产区主要集中在宜昌市当阳市，随州市广水市，孝感市孝南区、云梦县，黄冈市黄州区，襄阳市等地（郭凤领 等，2018）。青蒜、蒜薹、蒜头等大蒜产品均具有较大市场需求。湖北省也有丰富的大蒜地方品种和种质资源，自2015 年第三次全国农作物种质资源普查与收集行动开展以来，湖北省农业科学院经济作物研究所特色蔬菜课题组通过普查和系统调查，在湖北省各地共收集大蒜资源81 份，同时引进国内外优良大蒜品种资源19 份，在湖北省农业科学院蔬菜基地进行种植，对其农艺性状、产量及部分资源的营养成分进行测定分析和比较，以期为大蒜优质种质资源利用及品种选育提供基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试100 份大蒜种质资源编号、名称及来源见表1。2020 年9月中旬播种，种植株距15 cm，行距20 cm，小区面积9 m，3 次重复，随机区组排 列，田间管理按常规管理方式进行。

表1 供试大蒜种质资源编号、名称及来源

1.2 农艺性状观测

大蒜不同生长时期的农艺性状根据相关标准进行调查（李锡香 等，2006），共调查36 个大蒜农艺性状指标，其中数量性状23 个，质量性状13 个，具体见表2。农艺性状测定时采取小区内随机抽样调查，数量性状每组5 个生物学重复，质量性状每组3 个生物学重复，测定后计算其平均值。青蒜于2020 年12月30日前采收时进行指标（C1～C13）测定，蒜薹于适宜采收期进行指标（C14～C23）测定，蒜头于2021 年5月中旬收获时进行指标（C24～C36）测定。

表2 大蒜农艺性状测定指标

续表

1.3 大蒜鳞茎营养指标测定

根据前期田间农艺性状及产量指标等，对筛选出的综合性状优良的15 个大蒜品种的鳞茎进行可溶性蛋白、VC 和大蒜素含量等营养品质指标的测定，5 株为1 个生物学重复，共设3 次重复。其中可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝染色分光光度法测定，VC 含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法进行测定，大蒜素含量采用气相色谱法进行测定（郭凤领 等，2018）。

大蒜素含量测定：称取50 g 大蒜样品研磨后过滤，留过滤液于-80 ℃冰箱保存备用。使用气相色谱仪（安捷伦7890，美国）进行测定。以大蒜新素（二烯丙基三硫醚，DATS，CHS）为200 mg·L，大蒜辣素（二烯丙基二硫醚，DADS，CHS）为200 mg·L的标准曲线工作溶液（纯度均大于98%，上海源叶生物科技有限公司）绘制标准曲线，色谱柱型号为DB-5（30 cm × 0.25 mm × 0.25 μm）。测定时采用分流进样，分流比为10∶1，进样量为1 μL。载气为氮气，纯度≥ 99.999%，流量为1.0 mL·min，尾吹气为60 mL·min；燃气为氢气，纯度≥ 99.999%，流量为50 mL·min；助燃气为空气，流量为500 mL·min。

1.4 数据分析

采用Excel 2010 软件进行数据处理，计算各数量指标的平均值、标准差及变异系数，多样性指数的计算采用Shannon-Weaver 信息指数。

式中S 表示总的物种数，P表示第个物种个体数占群落总数的比例（冷家归 等，2021）。

2 结果与分析

2.1 大蒜种质资源农艺性状的差异与多样性

2.1.1 大蒜种质资源数量性状差异与多样性 由表3 可知，100 份大蒜种质资源不同生长阶段的23 个数量性状存在不同程度的差异，变异系数在9.466%～52.619%之间，薹茎基部宽变异系数最小，蒜头单位面积产量变异系数最大，其中地上假茎高、青蒜单株质量、青蒜单位面积产量、鳞芽数、单头鳞茎质量和蒜头单位面积产量等6 个数量性状变异系数均在30%以上，表明大蒜种质资源上述性状的变异性较高，具有明显遗传差异。各数量性状的多样性指数分布在0.594～1.336 之间，蒜头单位面积产量的多样性指数较大，表明不同品种大蒜在蒜头产量性状上存在较大差异。综合考虑各数量性状的极差、变异系数和多样性指数，数量性状中开展度、地上假茎高、青蒜单株质量、青蒜单位面积产量、单薹质量、鳞芽数、单头鳞茎质量、蒜头单位面积产量等指标呈现出明显的遗传差异。

表3 大蒜种质资源数量性状差异与多样性

2.1.2 大蒜种质资源质量性状差异与多样性 13个质量性状的分类和资源分布占比见表4，多样性指数分布在0～1.079 之间。其中叶鞘色多样性指数最高，叶色、抽薹性、鳞芽排列、鳞芽整齐度和保护叶色等表型多样性指数也均在0.8 以上，表现出较为丰富的遗传多样性。

表4 大蒜种质资源质量性状差异与多样性

2.2 适宜青蒜生产的种质资源筛选

在青蒜种植与销售过程中，青蒜单株质量、开展度、株高、株型、叶片挺直度等表型指标均与其产量及品质具有较大相关性。根据调查发现，青蒜单株质量在0.014 kg 以上，单位面积产量在0.6 kg·m以上的资源有14 份。综合分析株型和叶片挺直度指标，排除株型开展及叶片下垂的品种，筛选出适宜青蒜生产的大蒜资源6 份，分别为19 号（彭州大蒜1 号）、22 号（二月早）、25 号（12-7D-917脱毒大蒜）、31 号（彭州大蒜2 号）、47 号（二水早）、99 号（品11）。这6 份大蒜资源的青蒜直立性强，叶片挺直度高，具有良好的外观形态，商品性好且产量高，对南方气候条件适应性强。

2.3 适宜蒜薹生产的种质资源筛选

在蒜薹生产中，大蒜抽薹早晚是影响商品价格的关键因素，上市期较早的蒜薹价格较高，农户利润值更高。本试验调查的100 份大蒜资源中抽薹品种有36 个，其中早抽薹品种28 个，晚抽薹品种8个。在早抽薹品种中有11 个在3月中旬前采收蒜薹，19 号（彭州大蒜1 号）抽薹最早，2月底就能够进行蒜薹采收。综合考虑蒜薹薹茎长、单薹质量、蒜薹单位面积产量等指标，筛选出适宜蒜薹生产的大蒜资源5 份，分别为19 号（彭州大蒜1 号）、22号（二月早）、31 号（彭州大蒜2 号）、47 号（二水早）、81 号（房县大蒜）。这5 份大蒜资源蒜薹产量高，抽薹早，抽薹一致性高，且蒜薹薹茎长、薹茎粗适中，商品性良好。

2.4 适宜蒜头生产的种质资源筛选

蒜头的单位面积产量是衡量大蒜种质优劣的重要指标之一，本试验中100 份大蒜资源的平均蒜头单位面积产量为1.107 kg·m，变异系数为52.619%，品种间差异较大，其中单位面积产量大于2.0 kg·m的有11 个。此外，考虑大蒜销售中鳞芽数、鳞芽排列和鳞芽整齐度都是影响其商品性的重要指标，因此尽量选择鳞芽排列规则整齐的品种。综合各项指标筛选出适宜蒜头生产的大蒜资源8 份，分别为3 号（五峰红蒜）、5 号（南漳大蒜）、20 号（老蒜）、24 号（14-7DS 脱毒大蒜）、40 号（六月蒜）、41 号（百合蒜）、65 号（五峰紫皮蒜）、95 号（莫桑比克3 号），其蒜头表型如图1 所示。其中3 号（五峰红蒜）和5 号（南漳大蒜）虽然单位面积产量不高，但蒜头为规则单轮，鳞芽排列整齐，商品性较好；其余6 份资源蒜头单位面积产量均大于2.0 kg·m。以上8份适宜蒜头生产的大蒜资源均为不抽薹品种，且适宜南方气候条件，产量较高，蒜头大小均匀一致，鳞芽排列规则整齐，商品性良好。

图1 适宜蒜头生产的大蒜资源蒜头表型

2.5 大蒜蒜头营养、功能指标分析

为了进一步筛选营养价值更高的大蒜品种，对筛选出的15 份适宜青蒜、蒜薹和蒜头生产的大蒜优良资源鳞茎中可溶性蛋白、VC 和大蒜素含量等营养指标进行测定，结果如表5 所示。不同大蒜品种可溶性蛋白含量相差不大，24 号（14-7DS 脱毒大蒜）含量最低，为4.44 mg·g；19 号（彭州大蒜1 号）含量最高，为9.62 mg·g。蒜头中VC含量差异较为明显，24 号（14-7DS 脱毒大蒜）和31 号（彭州大蒜2 号）含量最低，均为9.60 μg·g；3 号（五峰红蒜）含量最高，为111.20 μg·g。大蒜素是大蒜的活性成分，包括大蒜新素（二烯丙基三硫醚）、大蒜辣素（二烯丙基二硫醚）两种物质，5 号（南漳大蒜）和22 号（二月早）大蒜素含量较高，两种物质含量均在400 μg·g以上。

表5 15 份大蒜资源蒜头营养指标测定结果

3 讨论与结论

大蒜有“植物黄金”之称，既是重要的调味品蔬菜，又是重要的药用植物。本试验对收集到的国内外100 份大蒜种质资源进行相关农艺性状表型调查，其 中23 个数量性状的变异系数在9.466%～52.619%之间，多样性指数在0.594～1.336 之间，而13 个质量性状的多样性指数在0～1.079 之间，不同品种间具有较大遗传差异。前人研究中不同大蒜品种数量性状变异系数在18.94%～56.36%之间，质量性状多样性指数在0～1.47 之间（都真真 等，2019），与本试验中变异系数与多样性指数变化区间相近。本试验中蒜头单位面积产量变异系数最大，为52.619%，多样性指数为1.251；薹茎基部宽变异系数最小，为9.466%，但其多样性指数较高，为1.107。由于多样性指数反映的是多样性的丰度和均匀度，而变异系数反映的是某一性状变异的范围，因此两者在同一性状上可能存在表现不一致的情况。13 个质量性状中花苞色均为绿白色，鳞茎皮色均为浅黄色，鳞芽肉色均为黄白色，多样性指数为0，表明以上3 个质量性状在不同大蒜品种间表型稳定，不存在种间差异。

本试验分别对青蒜期、蒜薹期和蒜头期3 个大蒜不同生长时期的23 个数量性状和13 个质量性状进行调查，各数量性状指标平均值与前人研究结果相近（王海平 等，2014）。综合大蒜不同生长阶段农艺性状表型数据进行分析，筛选得到了适宜南方地区青蒜生产的大蒜资源6 份，青蒜株型直立性强，叶片挺直度高，具有良好外观，商品性好且产量高，分别为19号（彭州大蒜1号）、22号（二月早）、25 号（12-7D-917 脱毒大蒜）、31 号（彭州大蒜2号）、47 号（二水早）、99 号（品11）；适宜南方地区蒜薹生产的大蒜资源5 份，蒜薹产量高，抽薹期早，抽薹一致，且蒜薹薹茎长、薹茎粗适中，具备良好商品性，分别为19 号（彭州大蒜1 号）、22 号（二月早）、31 号（彭州大蒜2 号）、47 号（二水早）、81 号（房县大蒜）；适宜南方地区蒜头生产的大蒜资源8 份，均为不抽薹品种，有利于大蒜鳞茎的营养积累，蒜头每667 m产量1 400 kg 以上，蒜头大小均匀一致，鳞芽排列规则整齐，具有良好商品性，分别为3 号（五峰红蒜）、5 号（南漳大蒜）、20 号（老蒜）、24 号（14-7DS 脱毒大蒜）、40 号（六月蒜）、41 号（百合蒜）、65 号（五峰紫皮蒜）、95号（莫桑比克3 号）。其中19 号（彭州大蒜1 号）、22 号（二月早）、31 号（彭州大蒜2 号）、47 号（二水早）这4 份资源既适合青蒜生产也适合蒜薹生产，前期营养生长旺盛，中期生殖生长较好。本试验筛选出的优质大蒜种质资源可在广大南方地区，尤其是湖北地区进行推广种植，为湖北地区大蒜种植品种的选择提供了理论研究基础。

在保证大蒜产量高及商品性状优良的前提下，大蒜产品的营养物质含量是衡量大蒜品质的重要指标。尤其大蒜素是一类天然存在于大蒜鳞茎中的三硫代烯丙醚类化合物（Mirmiran et al.，2019），具有抑菌，抗病毒，降低血胆固醇、甘油三酯和脂蛋白（Ried et al.，2013），以及抗血小板凝集、抗肿瘤等作用（Turati et al.，2015；Li et al.，2018）。大蒜素含量较高的大蒜种质资源，对于提高大蒜营养价值，开发药用大蒜品种具有重要意义。本试验不同大蒜品种蒜头中VC 和大蒜素含量差异较大，其中3 号（五峰红蒜）VC 含量最高，为111.20 μg·g；5 号（南漳大蒜）和22 号（二月早）大蒜素含量较高，总量分别为973.17 μg·g和916.97 μg·g，可作为高品质大蒜栽培品种资源进行推广。