蒲桃(Syzygium cumini Skeels)种质资源的多维评价:形态、生化与SSR分子标记揭示其育种潜力与工业应用价值

《Scientific Reports》:Morphological, biochemical, and SSR molecular insights of jamun (Syzygium cumini Skeels)

【字体: 时间:2026年02月07日 来源:Scientific Reports 3.9

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  本研究针对蒲桃(Jamun)系统性改良不足的问题,通过整合形态学(DUS指南)、生化指标(TSS、维生素C、总酚等)和SSR分子标记技术,对23种基因型进行多维度评价。结果表明基因型CHESHJ-XI/3、CHESHJ-V/1等具显著营养保健价值,SSR标记揭示高多态性(PIC=0.687),为蒲桃的功能性食品开发与育种提供关键资源。

  
在热带水果家族中,蒲桃(Syzygium cumini Skeels)以其深紫色的果实和独特的酸甜口感闻名,但更引人注目的是它作为“营养宝库”的潜力。研究表明,这种水果富含抗氧化物质、总酚类化合物、花青素和维生素C,这些成分不仅赋予其出色的保健功能,还使其成为食品、制药和化妆品行业的重要原料。然而,尽管蒲桃具有如此广阔的应用前景,其系统性品种改良工作却长期滞后,种质资源评价体系不完善,优异基因型挖掘不足,严重限制了这一珍贵资源的产业化开发。
为破解这一瓶颈,研究人员于2023至2025年间,在印度班加罗尔的ICAR-IIHR和Hirehalli的IIHR-CHES两个实验站,展开了一项针对23个蒲桃基因型的综合性评价研究。该研究创新性地融合了形态学、生物化学和分子生物学三大维度,旨在全面揭示蒲桃的遗传多样性,筛选出具有高产、优质、高抗氧化物含量等优良性状的基因型,为后续育种和工业化应用奠定基础。相关成果已发表在学术期刊《Scientific Reports》上。
本研究采用的关键技术方法包括:依据DUS(特异性、一致性和稳定性)指南进行系统形态学表征;对总可溶性固形物(TSS)、可滴定酸度、维生素C、总酚、花青素及抗氧化活性进行生化分析;利用50对SSR(简单序列重复)分子标记进行基因分型;并运用多元统计方法对基因型进行聚类分析,以揭示其亲缘关系和性状关联。
形态学多样性
研究对果实的重量、果肉比例等关键农艺性状进行了精确测量。结果发现,不同基因型间存在显著差异,单果重范围在1.97克至18.32克之间,果肉率介于66.50%至92.26%,而总可溶性固形物(TSS,即糖度指标)则在10 °Brix到18.2 °Brix之间波动。这种广泛的形态变异为选育大果、高果肉率、高糖度的鲜食优良品种提供了丰富的材料基础。
生化特性多样性
在营养与功能成分方面,蒲桃基因型展现出更大的多样性。可滴定酸度在0.43%到2.67%之间,影响了果实的风味平衡。维生素C(抗坏血酸)含量范围为23.40至65.07毫克/100克鲜重。尤为突出的是其功能成分:总酚含量(以没食子酸当量GAE计)高达120.78至936.26毫克/100克;花青素含量在42.59至268.50毫克/100克之间;其抗氧化活性(以抗坏血酸当量抗氧化能力AEAC计)更是达到了307.78至2493.91毫克/100克的高水平。这些数据证实了蒲桃作为天然抗氧化剂来源的巨大潜力。
多元统计分析
通过对形态和生化性状进行多元统计分析,研究人员将23个基因型划分为三个主要聚类。其中,基因型CHESHJ-XI/3、CHESHJ-V/1和CHESHJ-Wd-1在聚类中表现出最高的营养保健(Nutraceutical)成分富集度,意味着它们是开发功能食品或提取生物活性物质的理想候选材料。
分子多样性分析
利用50对SSR引物进行的分子标记分析结果显示,蒲桃种质资源具有高度的遗传多态性,平均多态性信息含量(PIC)为0.687,表明所采用的SSR标记能有效区分不同基因型。基因型CHESHJ-Wd-1被鉴定为遗传背景最为独特的材料,这可能与其卓越的抗氧化潜力相关。这种分子水平的多样性评估为理解性状差异的遗传基础和保护稀有等位基因提供了科学依据。
综合以上研究结果可以得出结论,本研究通过对23个蒲桃基因型的多维度评价,成功揭示了其巨大的形态、生化和遗传多样性。研究不仅明确了多个在特定性状上表现优异的基因型——例如Kaithnal和AJG-85适合鲜食,CHESHJ-XI/3和CHESHJ-V/1富含营养保健成分,CHESHJ-Wd-1抗氧化能力突出,CHESHJ-Wt-1具有矮化株型和高TSS——更重要的是,它构建了一套完整的蒲桃种质资源评价体系。该研究有力地证明了蒲桃作为功能性食品和工业原料的巨大价值,其成果将为蒲桃的定向育种、种质资源保护以及产业链延伸(如果汁、色素、保健品开发)提供精准的数据支持和材料保障,对于提升热带水果产业价值、促进食品营养安全和营养保健创新具有重要的理论与实践意义。
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