做为重要多目的树种之一的银杏(Ginkgo biloba), 其种核(白果)是我国的传统干果及药用品, 它是在未认识到从中可提药物之前人工长期栽培的重要目的产品。其种核的营养成分, 大量和微量元素含量究竟如何, 遗传变异模式怎样, 至今系统研究很少。故对其营养和药用价值的宣传还具一定盲目性, 理由是过去文献所载白果营养成分测定结果相当矛盾。另外迄今未见有关其营养物质和元素含量遗传变异研究的报道。如许慕农等(1993)在综述已有白果营养成分的文献后就说:“白果营养成分的数值差异极大, 自相矛盾的也不少”。史继孔等(1996)近年曾对贵州省14株初选银杏优树的主要营养物质做过测定, 但结果与中国银杏(1998)一书中所附材料相差甚大。同为鲜白果的测定结果, 赵宗方等(1994)用江苏泰兴白果分析后看到淀粉含量31.5%, 蛋白质含量5.3%, 脂肪含量1.5%, 而胡桂娟等(1988)的分析结果却为淀粉28.5%, 蛋白质9.47%, 脂肪9.48%。至于磷的含量文献差异更大, 边文华(1988)的数据为2.18 g·kg^-1, 山东郯城白果罐头厂的仅0.897 g·kg^-1。这些矛盾除与测定样品的产地、年份、分析方法、统计方法有关外, 不同基因型间差异也可能是重要的原因。因此, 为确切认识我国银杏核仁的营养成分和无机元素含量, 就必须按同一标准广泛的采样, 并采用同一测定方法进行测定。这样不仅能更确凿揭示由树种遗传性制约的营养成分的真实情况, 还能在某种程度上揭示这些成分的地理和个体变异模式, 为未来的品质育种提供依据。本文首次介绍了我们在这一方面所作初步尝试的结果。

1 种核采集和测定 1.1 种核采集

1994年秋在各地银杏正常成熟期, 从全分布区13个地区采集200余株百年生以上实生母株的种核进行白果性状表型的地理变异研究。为减少研究费用, 又能得到必要信息, 本研究仅以13个采种点各随机抽取的3或4株共计42株母树的种核进行。测定项目为3种重要营养物质及大量和微量元素。由各母树的2 kg种核混合样本中随机抽取20粒发育正常的种核, 去壳后在60℃烘箱中烘干后, 粉碎制样进行各项测定。

1.2 测定方法

全部测定工作由中南林学院化学分析中心完成。无机元素分析用半微量凯氏法测定N, 矶钼磺比色法测定P, 火焰光度计测定K, 原子吸收分光光度计测定Ca、Mg、Cu、Fe、Zn和Mn。有机营养成分用凯氏法测定蛋白质, 索氏抽提法测定脂肪, 酸水解法测定淀粉。

1.3 统计分析

首先计算所测全部母树的平均值以及各成分间的简单相关, 用广泛的个体和地区代表性从种的总体显示我国银杏种仁的营养成分及元素含量和它们之间的相关关系。然后把母株按采种地点分13群进行方差分析、变异系数计算和相关分析, 以探讨各测定成分是否有地区间差异, 以及差异与产地经、纬度的相关关系。最后分采种点计算分析母树所含成分的变异系数, 并把它们与分地区计算出的变异系数比较, 以揭示成分含量的地区和个体差异的相对程度。

2 结果 2.1 全分布区母树种仁的平均表现

为在总体上把握银杏种仁的主要营养成分和无机元素含量特点, 便于与其它干果树种进行比较, 表 1给出13个地点42株母树种仁主要营养成分和无机元素的平均含量、极值和变异系数。

表 1表明, 银杏种仁以含淀粉为高, 其次为蛋白质和脂肪, 应属富淀粉的干果类。从所列极值和变异系数看, 不仅各成分有很大的差异, 而且相同成分不同个体间的遗传变异程度也极大。如高蛋白株与低蛋白株, 高脂肪株和低脂肪株间含量差值分别超过54.2%和52.2%;淀粉含量的株间差异即使较小, 最高含量株也比最低含量株高出15.9%。在所有无机元素中以Ca的株间差异最大, 42株母树间含量的变异系数达57.5%, 其次为Zn和Cu, 变异系数为26.3%和23.8%;P含量的株间差异最小, 变异系数为6.9%。但要指出的是, 各含量株出现的频度为正态分布, 极值株的出现机会很低。

各元素和成分间相关计算表明(表 2), 在可能组成的66对相关数值中, 只有20对的相关系数达显著或极显著水平。其间脂肪和蛋白质含量与常量元素含量有极显著相关关系, 而与微量元素相关极弱。脂肪与常量元素含量为负相关, 蛋白质与常量元素含量为正相关。有趣的是淀粉含量与多数元素含量都为负向的不显著相关。3种主要营养成分间均无显著相关, 属独立遗传, 这为通过遗传改良同时提高它们的含量提供了可能。矿质元素间虽多为正相关, 但一般多不显著, 只Mg含量与N、P和K, Zn与K、Mg、Cu和Fe含量间达极显著水平。

2.2 不同产地种仁营养成分和无机元素含量的变异

为探讨银杏种仁成分含量有否地区特异性, 表 3给出了13个产地各成分含量的方差分析结果和产地间含量差异的变异系数。

从表 3看到, 所测定的12种成分中, 产地间N、Ca、Mg、Cu、Zn、蛋白质和脂肪含量上有极显著差异, P、K、Fe和淀粉含量上差异达不到统计学显著水平。这种结果为评价不同地区白果的营养价值提供了参考。如山东郯城和江苏吴县的白果含蛋白质就比含量最低的浙江富阳的高出30%, 绝对含量相差29.5g·kg^-1。广西兴安白果淀粉含量比含量最低的江苏吴县高出7.9%, 绝对含量相差48g·kg^-1。做为对人体有重要生命功能的微量元素的Zn和Fe, 湖南安化、浙江富阳和贵州盘县的含量都高出总平均值18.7%和15.8%。据此似可认为不同产地白果的营养和保健功能是不等值的, 而从3种主要有机营养成分含量看, 河南嵩县、山东郯城和湖北安陆的应属前列。广西兴安和灵川的蛋白质和淀粉含量虽也较高, 但脂肪含量却是各产地中最低的。

为探讨元素和营养成分含量的地区差异有否地理规律性, 计算了它们与产地地理座标的相关系数。结果是除K、Zn和Fe外, 其它无机元素含量都不存在地理变异规律性。K和Zn含量是低纬度的高于高纬度的, 且与经度不相关; Fe的含量与纬度不相关, 与经度成显著负相关。3种有机成分中只脂肪含量表现出极明显的地理变异模式, 即高纬度地区和东部产区的含量要高些, 四川、贵州和广西的含量一般都偏低。这一结果与沙拉波夫(1965)对油料植物脂肪及蛋白质含量与地区及气候因子间的关系的多年研究结果却不一致, 他认为降雨量和温度在油分和蛋白质的形成过程中于质和量两个方面都有决定性作用, 生长期内土壤水分充足将提高大豆和向日葵的含油率, 大陆性气候有利于蛋白质积累。

2.3 同一地区不同基因型各测定成分变异的特点

为探讨在一个产区内通过选择进行营养成分和元素利用效率改良的可能性大小, 计算了各产区内母株间各成分含量的变异系数(表 4)。

从表 4所列变异系数可知: (1)从统计学角度看, 所测银杏种仁各元素和营养物质含量的变异水平都是比较低的, 而且产区内个体间的变异比产区间的更低些。(2)不同性状的变异程度不同, 如不论从产区间群体水平或产区内个体水平, 淀粉含量的变异水平都比脂肪和蛋白质含量的变异水平低得多, 这预示把淀粉含量做为选种性状时其改良潜力不如对脂肪和蛋白质含量选择有效。在无机元素含量上常量元素含量的变异比微量元素的要小得多, 说明在基因型间做微量元素含量的选择会更有效。根据所测各性状的变异系数看, 在同一产区内进行种仁营养成分的改良要比在产区间进行改良更困难。因此现阶段银杏种用的选种目标以着重单株产量的提高更为合理, 营养成分的改良只能在产量改良的基础上适当兼顾。当然, 对这一结论要持慎重态度, 因为在每一产区内我们分析取样过少, 所得结论的可靠性还需通过在产区内同时测定大量个体来检验。

3 讨论

由于国内早期所做银杏种仁营养成分的测定取样有很大的偶然性, 分析样本的地区和个体代表性均很小, 这是造成不同作者测定结果相当矛盾的可能原因。即使近年史继孔等(1996)以贵州省选出的14株优树为材料进行的测定与本研究有较大的相似性, 但由于只分析了一个省范围的样本, 所以差异仍相当大。如他们测定的淀粉含量平均为732.4g·kg^-1, 极值在668.1~783.3g·kg^-1之间, 我们的平均含量却只有634.8g·kg^-1, 极值在589.7~662.2g·kg^-1之间, 我们所得的最高值比他们的最低值还低些。他们测定的脂肪平均值为39.3g·kg^-1, 极值在29.2~45.9g·kg^-1之间, 我们的相应为85.7g·kg^-1和68.2~104.1g·kg^-1之间, 同样, 我们所测的最低值比他们所测的最高值还高许多。另外, 我们和史继孔等所测的银杏种仁蛋白质含量虽一致, 但却与江苏农学院所测江苏泰兴5株银杏种仁蛋白质含量差别极大(许慕农等, 1993)。把我们所测得的无机元素含量值与文献资料比较, 在一些元素上差异可达10倍以上(郭善基, 1993)。根据沙拉波夫等(1965)的多年研究, 认为农作物种子中贮藏物质因气候条件的变化比因品种不同而引起的变化要大得多, 采摘时的成熟度对脂肪和蛋白质含量影响极大。一些研究也表明, 土壤成分的地区差异, 也影响植物的化学成分。因此, 目前文献中有关银杏营养物质和无机元素含量的矛盾, 以及我们所测值与文献资料中的矛盾, 显然与分析所用样本的产地、年份、种仁成熟度和遗传基础不同有关。鉴于矛盾很大, 故目前还难以对银杏种仁的营养成分和无机元素含量作出肯定的结论。尽管我们的测定由于更有地区和个体的代表性, 而且所得个体间的重复性也较高, 用这些结果来代表银杏的营养物质和无机成分含量来表示我国主要地区白果的食用价值的遗传本性似应有更高的可信性。

4 结论

银杏种仁富含淀粉, 蛋白质次之, 脂肪含量更少些。微量元素中以Fe和Zn较高。

不同产区种仁营养物质含量有较大差异, 浙江、江苏和山东产的白果蛋白质和脂肪含量要比广西和湖北省产的高些, 这对商品果利用有现实意义。

同一产区内个体间营养物质和无机元素含量的差异要比产区间的小些, 如把营养成分作为改良目标似应在高含量产区内进行个体选择形成无性系品种才为有效。

银杏各营养物质含量的遗传变异水平均不高, 所以在目前的遗传改良起始阶段, 把改良目标确定为单株产量的提高是妥当的, 以特种营养物质为目标的选种, 只能随着多世代改良进展逐步开展。

由于文献资料间, 文献资料与我们测得结果间仍有较大矛盾, 所以更多地开展类似研究, 特别是产区内个体变异的研究, 为正确认识银杏的营养价值和未来开展品质育种仍有必要。