红小豆种质资源多酚谱系与抗氧化活性的形态学关联分析及育种应用价值

《Food Bioscience》：Evaluating polyphenol profile and antioxidant activity in relation to seed morphology in a collection of red lentils

本研究针对红小豆种质资源中多酚成分与种子形态关联性不明的问题，通过分析59个基因型的多酚谱系、抗氧化活性及形态特征，发现种皮色素模式与类黄酮含量显著相关，子叶颜色与总多酚含量关联，并建立OPLS-DA模型实现表型精准分类，为高功能成分品种选育提供理论依据。

　　

随着人们对健康饮食需求的提升，红小豆因其高含量的多酚类物质而备受关注。这些天然抗氧化剂具有预防慢性疾病的潜力，但红小豆种子形态（如种皮颜色、子叶色泽）与多酚成分之间的关联机制尚不明确，限制了高功能品种的选育效率。以往研究多局限于少量种质或单一指标分析，缺乏系统性的多维度关联研究。为此，研究团队对59个红小豆基因型展开综合解析，成果发表于《Food Bioscience》。

研究采用高效液相色谱（HPLC-DAD）定量8种多酚单体（如儿茶素、表儿茶素、花青素等），结合福林酚法测定总多酚含量（TPC），并通过ABTS法评估提取物（ABTS）和全麦粉（ABTS_dir）的抗氧化活性。种子形态学指标包括CIELab色度空间参数（L、a、b*）、百粒重（HKW）及种皮色素模式（TPP）。所有数据通过方差分析（ANOVA）、主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）进行多元统计建模。样本来源于国际干旱地区农业研究中心（ICARDA）提供的全球多样性种质。

3.1 理化成分、种子形态与抗氧化活性的关联

红小豆基因型间多酚含量差异显著（TPC范围3.012–5.499 mg GAE/g），且ABTS与ABTS_dir活性无相关性，表明全麦粉中可能存在未被提取的抗氧化成分。花青素（如飞燕草素、矢车菊素）和黄烷醇（如儿茶素、表儿茶素）是主要功能性成分，其中儿茶素含量与a*值（红度）显著正相关，提示其可作为颜色标记物。

3.2 形态与生化性状的多元分析

PCA显示复合型与斑点状种皮基因型在多酚组成上明显分离，而聚类分析将变量分为三类：黄酮醇（木犀草素、杨梅素）集群、花青素-抗氧化活性集群以及颜色参数-总多酚集群。子叶黄色基因型普遍具有更高的儿茶素和TPC，而种皮色素复杂性（如复合图案）与花青素含量升高相关。

3.3 基于OPLS-DA的颜色表型判别建模

针对子叶颜色（黄 vs 橙）的OPLS-DA模型分类准确率达94.5%，百粒重和L（亮度）是主要判别因子；而种皮颜色（棕橙 vs 粉红）分类中a值（红度）VIP评分最高（约2），没食子酸和木犀草素次之。模型证实形态特征可间接反映多酚组成，尤其种皮色素模式对花青素含量的预测力最强。

结论与展望

本研究首次建立红小豆形态-生化性状的关联图谱，明确种皮色素模式与子叶颜色可作为多酚富集的表型标记。通过OPLS-DA实现的精准分类为育种家提供了高效筛选工具，有望加速高抗氧化活性品种的选育进程，推动红小豆在功能性食品开发中的应用。