不同气候区域白桑（Morus alba L.）基因型物理化学、营养和生化多样性的评估

《Applied Food Research》：Assessment of physicochemical, nutritional, and biochemical diversity of white mulberry ( Morus alba L.) genotypes across distinct climatic regions

　　

白桑（Morus alba L.）是桑科（Moraceae）中一种广泛适应的果树物种，在不同种植区域表现出显著的表型和生化变异性。本研究旨在表征从伊朗西阿塞拜疆省五个主要产区（乌尔米耶、霍伊、米扬多阿布、奥什纳维耶和马哈巴德）采集的20个白桑基因型的果实品质相关性状的多样性。研究人员评估了果实颜色属性（L*、a*、b*、色调角（Hue）和色度（Chroma））、果实重量（FW）、pH、可滴定酸度（TA）、总可溶性固形物（TSS）、总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）、抗氧化能力（DPPH和FRAP测定）、抗坏血酸（AsA）和总可溶性碳水化合物（TSC）。在所有测量性状中观察到基因型间显著差异（p < 0.01），表明存在显著的表型变异。来自奥什纳维耶的基因型通常表现出比其他地区基因型更优的生化性能。特别是，基因型Ro4显示出最高的总黄酮含量（136.6 mg儿茶素100 g^-1 FW）和总可溶性碳水化合物（11.27 mg g^-1 FW），反映了其突出的果实品质潜力。聚类分析基于综合品质属性将基因型分为六个不同的聚类。观察到的变异性凸显了所选基因型在旨在改善果实营养品质和适应区域环境条件的育种计划中的潜力。

**论文解读：不同气候区域白桑（Morus alba L.）基因型物理化学、营养和生化多样性评估**

**研究背景与目的**

白桑（Morus alba L.）是桑科（Moraceae）中一种广泛适应的果树，其果实富含酚类化合物、黄酮类、花青素、有机酸、可溶性糖和抗坏血酸（AsA），具有抗炎、降血糖、保肝、神经保护和抗菌等潜在健康功效。然而，在伊朗西北部，尤其是西阿塞拜疆省，本地白桑种质资源的表型和生化多样性尚未得到系统记录。该地区涵盖多种微气候条件，可能导致本地基因型间存在显著的表型与生化差异。此前研究多集中于有限品种或商业基因型，缺乏对本地种质资源的综合评价。为此，本研究旨在评估来自西阿塞拜疆省五个主要产区（乌尔米耶、霍伊、米扬多阿布、奥什纳维耶和马哈巴德）的20个白桑基因型的物理化学性质、抗氧化相关植物化学性状及果实品质，以鉴定优良种质资源，为种质保护、基因型选择和未来育种计划提供依据。

**主要技术方法**

研究人员从西阿塞拜疆省五个主要产区采集20个白桑基因型（每个产区4个代表基因型），于2024年7月盛果期取样。采用色差计测定果实颜色参数（L*、a*、b*、色调角（Hue）和色度（Chroma）），用数字天平称量果实重量（FW），用pH计和滴定法测定pH、可滴定酸度（TA），用手持折光仪测定总可溶性固形物（TSS）。通过Folin-Ciocalteu法测定总酚含量（TPC），氯化铝比色法测定总黄酮含量（TFC），DPPH自由基清除法和铁还原抗氧化能力（FRAP）法评估抗氧化能力，DCPIP法测定抗坏血酸（AsA），蒽酮-硫酸法测定总可溶性碳水化合物（TSC）。采用完全随机设计（3个生物学重复），通过SAS 9.4进行方差分析（ANOVA）和Duncan多重比较（p≤0.05），利用Statgraphics 19和OriginPro 2025进行主成分分析（PCA）、聚类分析（Ward法）和相关分析。

**研究结果**

**3.1 果实颜色属性**
方差分析表明，所有基因型在L*、a*、b*、色度（Chroma）（p<0.01）和色调角（Hue）（p<0.05）上均存在显著差异。基因型Ru4具有最高L*值（61.68），表明果实亮度最大；Rma2最低（45.99）。Rmn2的b*（19.36）和色度（19.7）最高，Rma2最低（11.75和11.91），显示颜色强度差异显著。这些变异与基因型依赖的花青素、黄酮类等酚类物质合成积累有关。

**3.2 果实重量**
FW在不同基因型间差异显著（p<0.01），最高为Rk3（3.71 g），最低为Ro4（1.07 g），极值相差近3倍，表明表型变异大。FW变异受细胞分裂、膨大、库强和同化物分配等基因型控制因素影响。

**3.3 pH、可滴定酸度（TA）和总可溶性固形物（TSS）**
果汁pH在基因型间显著差异（p<0.01），范围4.40（Rmn3）至5.72（Rk3）；TA无显著差异。TSS差异显著（p<0.01），范围10.45°Brix（Rmn2）至23.25°Brix（Ro2），表明糖积累能力差异大，甜度是主要区分因子。

**3.4 总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）和抗氧化能力（FRAP和DPPH）**
TPC（p<0.05）、TFC（p<0.05）及DPPH和FRAP（p<0.01）在基因型间显著差异。Rk2的TPC最高（434.7 mg GAE·100 g^-1 FW），Rk3最低（214.46 mg GAE·100 g^-1 FW）。Ro4的TFC最高（136.6 mg Cat·100 g^-1 FW），Ru2最低（50 mg Cat·100 g^-1 FW）。DPPH活性范围17.62（Rma4）至44.03 mg AsA·100 g^-1 FW（Rmn3），FRAP范围0.27（Ro3）至1.63 mg Fe²⁺·g^-1 FW（Rk1）。TPC/TFC与DPPH、FRAP呈正相关，证实酚类和黄酮类对果实氧化稳定性的贡献。

**3.5 抗坏血酸（AsA）**
AsA含量在基因型间差异显著（p<0.01），最高为Ro1（26.22 mg·100 g^-1 FW），最低为Rmn4（17.91 mg·100 g^-1 FW），表明抗氧化代谢和营养品质存在差异。

**3.6 总可溶性碳水化合物（TSC）**
TSC在基因型间差异显著（p<0.01），最高为Ro4（11.27 mg·g^-1 FW），最低为Rma2（8.2 mg·g^-1 FW），甜度与消费者偏好密切相关。

**3.7 相关性分析**
颜色参数间：L*与b*、色度（Chroma）强正相关（r=0.61），a*与b*、色度负相关（r=-0.57、-0.64），b*与色度完全正相关（r=1.0）。生化参数间：pH与AsA正相关（r=0.67），TSS与TSC正相关（r=0.68），表明糖积累是TSS的主要决定因素。

**3.8 主成分分析（PCA）**
基于Kaiser准则保留6个主成分，累计解释79.73%总方差。PC1（24.06%方差）主要由L*、a*、b*、色度（Chroma）决定，代表果实颜色属性；PC2（17.52%）与Hue、TSS、TSC相关，对应糖积累和颜色变异；PC3（13.00%）与pH、AsA正相关，与TPC强负相关。PC4、PC5、PC6分别由TA、FRAP/TFC、FW主导。颜色参数（尤其是色度和b*）是区分基因型的最有效特征。

**3.9 聚类分析**
层次聚类将20个基因型分为6个组。第一组仅含Ru1，第二组含Rk3、Rk4、Rmn2，第三组含Ru2、Rk2、Rma4、Rma1、Rma3、Rk1，第四组仅含Rmn3，第五组含Rmn1、Rmn4、Rma2，第六组含Ru3、Ro3、Ru4、Ro4、Ro1、Ro2（均来自奥什纳维耶）。聚类结果与PCA和相关分析一致，确认了颜色属性在基因型区分中的关键作用。

**结论**
本研究揭示了西阿塞拜疆省20个白桑基因型在物理、品质和生化特性上的显著变异。鉴定出的优良基因型（如Rk2、Ro1、Ro4）是未来育种计划中提升果实品质和植物化学组成的有前景的遗传资源。其中，Ro4在综合评估中表现最优，具有高TFC和TSC；Ro2因高TSS适合鲜食和果汁加工；Rk2可作为酚类抗氧化剂来源；Ro1适用于提高AsA含量的育种。颜色参数（特别是色度（Chroma）和b*）是基因型区分的最有效描述符。观察到的变异可能反映遗传差异及采样区域环境影响的综合作用。未来需开展多年多点及分子研究以量化基因型与环境互作，并验证这些发现的广泛适用性。