土耳其通杰利中央区野生犬蔷薇（Rosa canina L.）基因型的果实与生化特性评价及优良种质筛选

《Food Science & Nutrition》：Pomological and Biochemical Properties of Rosehip (Rosa canina L.) Genotypes

　　

摘要 犬蔷薇（Rosa canina L.）是一种重要的野生果树种，因其高营养价值和功能特性而备受重视，尤其是在维生素C、酚类化合物（phenolic compounds）和抗氧化活性（antioxidant activity）方面含量丰富。尽管犬蔷薇在土耳其分布广泛，但许多地方遗传资源仍未得到充分鉴定，限制了其在育种、保护和栽培计划中的有效利用。本研究旨在评价通杰利中央区自然生长的犬蔷薇基因型在形态学、果实学（pomological）和生化特性方面的表现，并筛选具有潜在育种和栽培价值的优良基因型。研究人员从海拔1178至1256 m的自然种群中采集了10个犬蔷薇基因型，对其果实和种子特性、果色、可溶性固形物含量（soluble solids content, SSC）、可滴定酸度（titratable acidity）、维生素C、酚类化合物、类黄酮（flavonoids）、花青素（anthocyanins）、抗氧化活性及有机酸组成进行了评价。所有检测性状在基因型间均存在显著差异。果实重量范围为1.00至1.81 g，可溶性固形物含量为45.40%至51.90%，可滴定酸度为1.03%至2.77%，维生素C含量为235.67至1126.30 mg/100 g。总酚含量、总类黄酮含量、总单体花青素含量、FRAP（ferric reducing antioxidant power，铁离子还原抗氧化能力）和DPPH（2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl，2,2-二苯基-1-苦基肼）抗氧化活性值在基因型间也差异显著。有机酸分析显示，尤其是柠檬酸和苹果酸含量存在较大变异。主成分分析（principal component analysis, PCA）解释了总变异的92.4%，并将基因型分为两个主要聚类。基于综合评价，基因型TK2、TK5、TK9和TK10在多个理想性状上表现出优越性能。研究结果证明了通杰利自然犬蔷薇种群中存在的显著遗传多样性，并突显了其在种质资源保护、选择育种和可持续栽培计划中的潜在价值。

犬蔷薇（Rosa canina L.）基因型果实与生化特性研究：通杰利地区优良种质资源的系统评价与筛选

一、研究背景与科学意义

犬蔷薇（Rosa canina L.）隶属于蔷薇科（Rosaceae）蔷薇亚科（Rosaoideae）蔷薇属（Rosa），是全球范围内广泛分布的野生果树种，因其对极端气候和土壤条件的强适应性，从欧洲至非洲、从中亚至俄罗斯均有自然分布。犬蔷薇果实富含维生素C、酚类化合物、类黄酮、花青素、有机酸、果胶、鞣质、氨基酸及多种矿物质和类胡萝卜素等生物活性成分，在食品、制药和化妆品行业具有广泛应用价值。土耳其是犬蔷薇的原生地之一，全国分布有27个犬蔷薇种，尤其在黑海中部和西部地区以及东安纳托利亚的寒冷大陆性气候区域资源丰富。然而，尽管犬蔷薇具有极高的经济价值和营养价值，其在土耳其并未获得应有的重视，生产主要依赖野外采集野生资源，育种工作仅限于少数选择育种研究。更为严峻的是，犬蔷薇因具刺灌木形态占据大面积农田，常被视为农业有害植物而被清除，导致大量有价值的基因型正面临流失风险。因此，通过选择研究鉴定这些基因型并采取保护措施至关重要。通杰利省地处东安纳托利亚幼发拉底河流域，地形以山地为主，河流纵横，形成了具有多样化气候特征的微气候区，蕴藏着丰富的自然犬蔷薇资源，但此前该地区尚未开展任何相关研究。本研究作为该区域首个犬蔷薇研究，旨在系统评价通杰利中央区自然生长犬蔷薇基因型的果实特性，通过选择标准筛选具有理想性状的优良基因型，为该地区种质资源保护、选择育种和可持续栽培提供科学依据。

二、研究设计与技术方法

本研究于2023年9月在通杰利中央区Kars?lar村进行。研究人员在自然分布的野生犬蔷薇种群中，基于果实形状、果实大小、颜色、植株形态、刺性和叶片结构等形态特征，选取了10个相互区别明显的个体作为基因型，编号为TK1至TK10，采样海拔范围为1178至1256 m。每个基因型设三次重复采样，每次重复100个果实，共评价300个果实。主要技术方法包括：果实和种子形态指标测定采用数显卡尺和精密天平；可溶性固形物含量（SSC）采用数字折光仪测定；可滴定酸度采用电位滴定法以氢氧化钠滴定至pH 8.1；维生素C采用Reflectoquant plus 10型仪器结合抗坏血酸测试条测定；总酚含量采用Folin–Ciocalteu比色法；总类黄酮含量采用硝酸铝比色法；抗氧化活性分别采用DPPH自由基清除法和FRAP铁离子还原法；总单体花青素采用pH示差法；有机酸采用高效液相色谱法（HPLC）定量分析。统计分析采用SAS软件进行方差分析和Tukey多重比较检验，主成分分析（PCA）和聚类分析采用JMP Pro 17软件。

三、主要研究结果

3.1 果实与种子特性

果实重量、果实宽度和果实长度分别在1.00至1.81 g、10.07至13.02 mm和15.87至21.85 mm范围内，基因型间差异显著。TK2基因型果实最大，TK4基因型果实最小。种子重量、种子宽度和种子长度分别在0.27 g（TK4）至0.64 g（TK5）、2.24 mm（TK2）至3.00 mm（TK8）和4.72 mm（TK6）至6.58 mm（TK1）之间。果实重量是影响果实品质和商品价值的关键指标，研究结果与土耳其其他地区犬蔷薇研究相比果实偏小，可能与生态和遗传因素有关。

3.2 果实颜色

果色参数L、a、b、色度（chroma）和色调角（hue°）在基因型间差异显著。TK10基因型L值最高（42.01），TK1最低（34.04）；a值最低为TK5（31.27），最高为TK9（40.16）；b值范围为?18.77至29.88，TK1最低，TK10最高；色度值范围为37.45（TK1）至49.22（TK9）；色调角最低为TK1（30.06），最高为TK7（39.66）。较低的色调角表示颜色偏向红色。

3.3 可溶性固形物、可滴定酸度和维生素C

SSC值范围为45.40%（TK10）至51.90%（TK8），可滴定酸度范围为1.03%（TK8）至2.77%（TK2），维生素C含量范围为235.67（TK6）至1126.30 mg/100 g（TK10）。维生素C含量在不同基因型间差异极大，TK10含量约为TK6的4.8倍。维生素C的降低可能与果实成熟期气温升高、氧浓度增加及采后通风不足等环境胁迫条件有关，通杰利地区山区和半干旱地带的高昼夜温差和有限空气流通可能导致部分基因型维生素C含量偏低。

3.4 总酚、类黄酮、花青素及抗氧化活性

总酚含量范围为38.50 mg GAE/100 g（TK7）至95.29 mg GAE/100 g（TK2），总类黄酮含量范围为18.00 g QE/kg（TK7）至68.40 g QE/kg（TK10），总单体花青素含量范围为188.66 mg花青素-3-葡萄糖苷/kg（TK6）至2998.90 mg花青素-3-葡萄糖苷/kg（TK8）。FRAP值范围为655.27 mmol TE/kg（TK1）至2098.20 mmol TE/kg（TK7），DPPH值范围为124.90 mmol TE/kg（TK8）至154.70 mmol TE/kg（TK10）。研究结果表明，酚类化合物如花青素、类黄酮和酚酸是果实抗氧化活性的主要贡献者，高酚含量果实通常表现出更强的抗氧化活性。

3.5 有机酸

有机酸分析显示基因型间存在显著变异。草酸含量最高为TK1（0.56 g/kg），最低为TK10（0.13 g/kg）；苹果酸含量最高为TK2（3.75 g/kg），最低为TK3和TK7（0.95和1.01 g/kg）；抗坏血酸含量最高为TK10（0.22 g/kg），最低为TK8（0.02 g/kg）；柠檬酸在所有基因型中含量最高，范围为8.26 g/kg（TK8）至19.58 g/kg（TK7）。柠檬酸在食品工业中作为风味增强剂和天然防腐剂具有重要作用，有机酸不仅影响果实香气和风味，还对抗氧化效果和维生素C的保护与稳定性具有积极作用。

3.6 主成分分析（PCA）

基于23个性状的主成分分析提取了6个特征值大于1的主成分，累计解释总变异的92.4%。PC1解释33.1%的变异，主要与果实宽度、颜色参数（L、b、C、hue）、可溶性固形物、维生素C、DPPH和抗坏血酸相关；PC2解释19.0%的变异，与果实长度、果实重量、种子重量、种子长度、可滴定酸度和总酚相关；PC3解释16.9%的变异，与种子宽度、a值、总单体花青素、草酸和柠檬酸相关；PC4解释11.0%的变异，与总类黄酮、FRAP和苹果酸相关；PC5和PC6分别解释6.9%和5.3%的变异。b颜色值（0.92）是PC1的主导性状，种子重量（0.78）是PC2的主导性状。聚类分析将基因型分为两个主要类群：A组包含TK1、TK8、TK9、TK3、TK4和TK6六个基因型，B组包含TK2、TK5、TK7和TK10四个基因型。TK10以L、b、维生素C、总类黄酮、DPPH和抗坏血酸水平突出，TK2以果实宽度、果实重量、可滴定酸度、总酚和苹果酸见长，TK7以果实长度、色调、FRAP和柠檬酸为特征，TK5以种子重量为特征。

四、讨论与结论

讨论部分指出，犬蔷薇果实中维生素、矿物质、酚类、类黄酮、有机酸和花青素等生物活性化合物的含量和浓度因物种、品种和生态条件而异。本研究结果与文献报道的犬蔷薇总酚含量（326至818 mg GAE/100 g）和维生素C含量（106至2712 mg/100 g）范围存在一定差异，这可能是由于方法、果实成熟度或环境条件的不同所致。研究还发现，有机酸不仅对果实风味有贡献，还对抗氧化效果和维生素C的稳定性具有保护作用。研究结论表明，通杰利中央区自然生长的犬蔷薇基因型在果实大小、颜色特征、可溶性固形物含量、可滴定酸度、维生素C、酚类化合物、类黄酮、花青素、抗氧化活性和有机酸组成方面均存在显著差异，其中TK2、TK5、TK9和TK10基因型在多个理想性状上表现优越。研究结果证明了通杰利自然犬蔷薇种群是宝贵的遗传资源，在种质资源保护、选择育种和未来栽培计划方面具有巨大潜力。研究人员建议开展分子表征和多地点评价的进一步研究，以支持这些遗传资源的有效利用和保护。