王紅寶， 朱 潔， 王丹陽， 陶書田

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)梨工程技術(shù)研究中心，江蘇南京 210095)

通信作者：陶書田，副教授，主要從事果樹栽培生理與發(fā)育生物學(xué)研究。Tel：(025)84399961；E-mail：taost@njau.edu.cn。

梨(Pyrus)屬于薔薇科(Rosaceae)梨亞科(Powaceae)梨屬(PymyL.)植物，是世界上重要的落葉果樹之一[1]。梨果實(shí)肉脆多汁，香甜可口，含有蛋白質(zhì)、脂肪、維生素和多種礦質(zhì)元素等多種人體所必需的營養(yǎng)物質(zhì)。我國梨品種繁多，栽培廣泛，果實(shí)口感和風(fēng)味各具特色。對梨果品質(zhì)構(gòu)成，影響因素比較多，有糖酸含量、水分含量、肉質(zhì)粗細(xì)、石細(xì)胞含量等[2]。石細(xì)胞屬于短石細(xì)胞，是由薄壁組織細(xì)胞在其初生壁上沉積木質(zhì)素等而形成的，單個(gè)或成群地存在于梨果實(shí)中特有的一類厚壁組織細(xì)胞[3]。石細(xì)胞含量直接影響著果肉的粗細(xì)，石細(xì)胞含量少，肉質(zhì)好；石細(xì)胞含量高，肉質(zhì)粗糙[4]。因此，降低石細(xì)胞含量對改善梨的品質(zhì)和產(chǎn)量至關(guān)重要。

目前有關(guān)梨石細(xì)胞的研究已經(jīng)有很多報(bào)道[5-6]，田路明等對10個(gè)梨品種果實(shí)的石細(xì)胞發(fā)育進(jìn)行了動(dòng)態(tài)研究[7]；Yan等研究了石細(xì)胞在不同梨品種的分布[8]；李曉剛等測定了70個(gè)梨品種果肉的石細(xì)胞含量[5]；Tao等觀察了梨果肉石細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)[3]。綜合前人研究來看，雖然梨果實(shí)石細(xì)胞含量、對品質(zhì)影響等方面有很多研究成果，但相關(guān)分析方法較簡單，選擇材料相對單一，缺乏種內(nèi)相關(guān)性分析。為此，本試驗(yàn)對白梨、秋子梨、砂梨及種間雜交品種等4個(gè)栽培種的88個(gè)梨果實(shí)石細(xì)胞含量進(jìn)行測定，并對其進(jìn)行了頻度分析和聚類分析等，為進(jìn)一步改善梨的品質(zhì)及育種提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

材料為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)梨工程實(shí)驗(yàn)中心江浦實(shí)驗(yàn)基地的梨成熟果實(shí)，在2013—2015年內(nèi)完成。供試的梨品種包括白梨品種18個(gè)、砂梨品種36個(gè)、秋子梨品種5個(gè)和種間雜交品種28個(gè)，共計(jì)88個(gè)。

1.2 試驗(yàn)方法

石細(xì)胞含量的測定采用冷凍分離法[9]。每個(gè)品種在不同株、不同方位隨機(jī)取樣，將梨去除果皮和果核，并采用四分法取距離果皮0.2～0.5 cm之間的果肉進(jìn)行混合，果肉切塊1 cm3左右，取樣100 g。然后將樣品放于-20 ℃冰箱中冷凍20～30 h，樣品解凍后加入少許水，用組織搗碎機(jī)2 200 r/min勻漿2 min，將勻漿轉(zhuǎn)移至 1 000 mL燒杯中，加水至800 mL，用玻璃棒攪拌1 min，靜置片刻，倒出上層懸浮液，如此反復(fù)漂洗石細(xì)胞5～6次，直至洗凈。合并所得石細(xì)胞，用粗濾紙過濾。將石細(xì)胞鋪開，連同濾紙置烘箱中60～65 ℃烘干，干燥器中冷卻至室溫。收集石細(xì)胞，稱量，精確到1 mg，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，測定重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 16.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)數(shù)量分類法原則，以品系和石細(xì)胞含量為聚類指標(biāo)，運(yùn)用歐氏組內(nèi)連接距離法對88個(gè)梨品種進(jìn)行聚類分析，得出聚類樹。

2 結(jié)果與分析

2.1 梨不同品種果實(shí)石細(xì)胞含量組分的頻率分析

測定了88份品種資源的石細(xì)胞含量(表1)，其中石細(xì)胞含量最高達(dá)10.24 g/kg，最低的只有0.50 g/kg(表1)。以0.50 g/kg為單位，將全部供試品種石細(xì)胞含量分為21組，88份梨品種石細(xì)胞含量在各組所占的份數(shù)如圖1所示。圖1可見，供試?yán)嫫贩N的各組分布差異較大，第4組(石細(xì)胞含量>1.50～2.00 g/kg)所包含的品種份數(shù)明顯高于其它各組，共20份，占全部供試品種的22.72%；第3組(石細(xì)胞含量 ≥1.00～1.50 g/kg)和第5組(石細(xì)胞含量>2.00～2.50 g/kg)包含的份數(shù)略低于第4組，分別為12份和15份，占全部供試品種的13.63%和17.04%；第1、2、6、7、8、9、10組(石細(xì)胞含量在<1.00、>2.50～5.00 g/kg區(qū)間)數(shù)量分布較平均，共39份，品種份數(shù)平均為5.6份，占全部供試品種的44.31%；而第12、21組的石細(xì)胞含量份數(shù)均為1份，在>5.00～5.50 g/kg和6.00～10.0 g/kg區(qū)域的9組石細(xì)胞含量份數(shù)都為0。

供試品種中石細(xì)胞含量較低(石細(xì)胞含量 ≤0.050 g/kg)的品種共有5個(gè)，分別是六月酥(0.32 g/kg)、滿天紅(0.35 g/kg)、龍泉19(0.46 g/kg)、中1A3(0.49 g/kg)、豐水(0.50 g/kg)，其中六月酥(四百目×早酥)和甘梨早8(庫爾勒×早酥)的父本同為早酥；供試品種中所測得的石細(xì)胞含量較多(石細(xì)胞含量>4.50 g/kg)品種有4個(gè)，分別是金川野生梨2號(10.24 g/kg)、白皮酥(5.61 g/kg)、紅香酥(4.77 g/kg)、八月酥(4.90 g/kg)。

表1 88份梨品種石細(xì)胞含量

注：B為白梨；S為砂梨；Z為種間雜交種；Q為秋子梨。

2.2 不同品種的石細(xì)胞含量的聚類分析

根據(jù)聚類分析結(jié)果(圖2)，可將所有的梨品種分為兩大類群。梨果實(shí)中總石細(xì)胞含量的變化范圍是從0.32 g到 10.24 g/kg(圖3)，平均值是2.27 g/kg，變異系數(shù)為76%。

第一大類分為砂梨、秋子梨2大品系，其根據(jù)石細(xì)胞含量又細(xì)分為不同的亞群，即砂梨Ⅰ、砂梨Ⅱ、砂梨Ⅲ、砂梨Ⅳ。砂梨品種共37個(gè)，石細(xì)胞含量的平均值為2.24 g/kg，變化范圍為0.46～10.24 g/kg(圖3)，變異系數(shù)為86.85%；秋子梨品種只有5個(gè)，石細(xì)胞含量的平均值為3.46 g/kg，變化范圍為1.18～4.25 g/kg(圖3)，變異系數(shù)為34.32%。

砂梨品系Ⅰ的石細(xì)胞含量區(qū)間為0.46～0.65 g/kg，共5個(gè)，如龍泉19，豐水、黃金梨等；砂梨品系Ⅱ的石細(xì)胞含量區(qū)間為1.01～1.43 g/kg，有杭青、翠冠、西子綠等8個(gè)品種；砂梨品系Ⅲ的石細(xì)胞含量區(qū)間為1.55～1.96 g/kg，共8個(gè)，如湘南、南月、大葉雪等；砂梨品系Ⅳ的石細(xì)胞含量區(qū)間為 2.08～3.08 g/kg，有新高、晚三吉、黃花等10個(gè)品種；砂梨品系Ⅴ的石細(xì)胞含量區(qū)間為3.63～4.24 g/kg，共5個(gè)，如長十朗、今秋村等；砂梨品系Ⅳ石細(xì)胞含量區(qū)間的只有1個(gè)，金川野生梨2號，是最低石細(xì)胞含量的32倍(圖3)。

第二大類又分為白梨和種間雜交品種兩大品系，根據(jù)石細(xì)胞含量又細(xì)分為不同的亞群，即白梨Ⅰ、白梨Ⅱ、白梨Ⅲ和種間雜交品種Ⅰ、種間雜交品種Ⅱ、種間雜交品種Ⅲ、種間雜交品種Ⅳ。其中白梨品種共18個(gè)，石細(xì)胞含量的平均值為2.49 g/kg，變化范圍為0.32～5.61 g/kg(圖3)，變異系數(shù)為66.16%；種間雜交品種共28個(gè)，石細(xì)胞含量的平均值為1.96 mg/kg，變化范圍為0.35～4.77 g/kg(圖3)，變異系數(shù)為70.58%。

白砂梨品系Ⅰ的石細(xì)胞含量區(qū)間為0.32～0.72 g/kg，有中1A2、中1A3和六月酥3個(gè)品種；白梨品系Ⅱ的石細(xì)胞含量區(qū)間為1.27～2.68 g/kg，有早冠、金墜梨、晉大等9個(gè)品種；白砂梨品系Ⅲ的石細(xì)胞含量區(qū)間為3.33～5.61 g/kg，共6個(gè)，如金花、大果酥梨、碭山酥梨等。種間雜交品種Ⅰ的石細(xì)胞含量區(qū)間為0.35～0.79 g/kg，共6個(gè)，如新雅、紅香酥、紅太陽等；種間雜交品種Ⅱ的石細(xì)胞含量區(qū)間為1.07～1.92 g/kg，有滿天紅、雅青、甘梨早8等9個(gè)品種；種間雜交品種Ⅲ的石細(xì)胞含量區(qū)間為2.11～2.77 g/kg，有雪英、五九香、金星等7個(gè)品種；種間雜交品種Ⅳ的石細(xì)胞含量區(qū)間為3.26～4.77 g/kg，共6個(gè)，如黃冠、早美酥和新梨7號等。

3 討論

梨不同品種之間石細(xì)胞含量差異很大。本研究結(jié)果表明，以0.50 g/kg為單位對88份供試品種的石細(xì)胞含量進(jìn)行分組，第4組(石細(xì)胞含量>1.50～2.00 g/kg)所包含的品種份數(shù)最多，占全部供試品種的22.72%，第1組(石細(xì)胞≤0.50 g/kg)有5個(gè)品種，第11～20組(石細(xì)胞含量>5.00～10.50 g/kg)僅有2個(gè)品種，分別為白皮酥和金川野生梨2號，白皮酥原產(chǎn)安徽，是碭山酥梨中品質(zhì)最好的品系，具有香、甜、酥、脆的優(yōu)點(diǎn)，金川野生梨2號原產(chǎn)四川金川，褐皮梨，小果型。根據(jù)曹玉芬等的石細(xì)胞含量分級標(biāo)準(zhǔn)，說明石細(xì)胞含量低的品種較多，石細(xì)胞含量極低的品種較少，石細(xì)胞含量高的品種很少。

秋子梨品種主要分布于東北、西北等冷涼半干旱地區(qū)，石細(xì)胞多；白梨品種主要分布于遼寧南部、華北溫暖濕潤地區(qū)，石細(xì)胞較少微有香味；砂梨系統(tǒng)品種主要分布于長江流域等高溫濕潤地區(qū)[10]。本試驗(yàn)中除種間雜交品種以外，秋子梨品種果肉石細(xì)胞含量總體最高，白梨石細(xì)胞含量次之，砂梨石細(xì)胞含量最低。而曹玉芬等提出秋子梨品種果肉石細(xì)胞含量總體最高，砂梨石細(xì)胞含量次之，白梨最低。這說明不同梨果實(shí)石細(xì)胞含量不但與品種特性有關(guān)，還可能與其分布區(qū)域的環(huán)境條件和栽培管理有一定的相關(guān)性。王斌等研究發(fā)現(xiàn)對不同時(shí)期的梨果實(shí)進(jìn)行套袋處理，不僅減少了木質(zhì)素的合成，套袋果的石細(xì)胞含量也顯著降低了[11]；此外，利用植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)(IAA、GA)可有效抑制石細(xì)胞的形成，促進(jìn)果實(shí)吸收同化物，提高梨果實(shí)品質(zhì)。因此，除了選擇優(yōu)質(zhì)的品種資源外，還可利用其他措施來降低石細(xì)胞含量。

本研究采用聚類分析法對不同品系石細(xì)胞含量進(jìn)行研究。聚類分析的目的是將一批樣品或變量依據(jù)它們的相似程度進(jìn)行“自然分組”的一種分類方法[12]。聚類分析也是一種研究分類問題的數(shù)量方法，利用多元統(tǒng)計(jì)分析和當(dāng)代分類學(xué)結(jié)合對一些質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀進(jìn)行考察， 可根據(jù)研究對象和研究目的而調(diào)整，使分類在定量和定性方面得到統(tǒng)一，分類結(jié)果更加客觀和科學(xué)[13]。在本研究中，根據(jù)不同品系和石細(xì)胞含量的聚類分析，可將88個(gè)梨品種分為兩大類，其中砂梨和秋子梨分布在第一大類，白梨和種間雜交種為第二大類。對于白梨，柴明良等研究表明白梨栽培品種群是秋子梨和砂梨等復(fù)雜系統(tǒng)的雜種；姚改芳等在對不同梨品種有機(jī)酸組分研究中發(fā)現(xiàn)白梨分別與秋子梨和砂梨聚為同一組群[14]。此外，黃禮森等通過孢粉形態(tài)觀察到白梨花粉形態(tài)兼有砂梨和秋子梨的性狀，認(rèn)為白梨可能是砂梨與秋子梨的天然雜交種[15]。本研究中聚類結(jié)果顯示白梨和種間雜交品種聚為組群，這為白梨是否為砂梨和秋子梨的雜交種提供了一些科學(xué)依據(jù)，但還需進(jìn)一步探究和證實(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Australian Department of Agriculture and Water Resources. Import of Asian(Shandong) pear[Pyruspyrifolia(Burm.) Nakai andP.ussuriensisvar.viridisT. Lee]fruit from Shandong Province in the People’s Republic of China[R]. Canberra：Australian Department of Agriculture and Water Resources，2003.

[2]Cai Y P，Li G Q，Nie J Q，et al. Study of the structure and biosynthetic pathway of lignin in stone cells of pear[J]. Scientia Horticulturae，2010，125(3)：374-379.

[3]Tao S T，Khanizadeh S，Zhang H，et al. Anatomy，ultrastructure and lignin distribution of stone cells in twoPyrusspecies[J]. Plant Science，2009，176(3)：413-419.

[4]吳少華. 梨果肉石細(xì)胞的研究[J]. 福建農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，25(1)：29-32.

[5]李曉剛，盛寶龍，藺 經(jīng)，等. 梨不同品種果肉石細(xì)胞含量研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004(4)：65-67.

[6]Lu X P，Liu Y Z，An J C，et al. Isolation of a cinnamoyl CoA reductase gene involved in formation of stone cells in pear (Pyrus pyrifolia)[J]. Acta Physiologiae Plantarum，2011，33(2)：585-591.

[7]田路明，董星光，曹玉芬，等. 10個(gè)梨品種果肉石細(xì)胞的發(fā)育動(dòng)態(tài)[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，56(8)：1202-1206.

[8]Yan C C，Yin M，Zhang N，et al. Stone cell distribution and lignin structure in various pear varieties[J]. Scientia Horticulturae，2014，174(174)：142-150.

[9]聶繼云，李 靜，楊振鋒，等. 冷凍法測定梨的石細(xì)胞含量[J]. 果樹學(xué)報(bào)，2006，23(1)：133-135.

[10]滕元文，柴明良，李秀根. 梨屬植物分類的歷史回顧及新進(jìn)展[J]. 果樹學(xué)報(bào)，2004，21(3)：252-257.

[11]王 斌，張 楠，閆沖沖，等. 套袋對碭山酥梨果實(shí)石細(xì)胞發(fā)育及木質(zhì)素代謝的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2013，40(3)：531-539.

[12]王 駿，王士同，鄧趙紅. 聚類分析研究中的若干問題[J]. 控制與決策，2012，27(3)：321-328.

[13]余家林. 農(nóng)業(yè)多元試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)[M]. 北京：北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1993：144-145.

[14]姚改芳，楊志軍，張紹鈴，等. 梨不同栽培種果實(shí)有機(jī)酸組分及含量特征分析[J]. 園藝學(xué)報(bào)，2014，41(4)：755-764.

[15]黃禮森，李樹玲，傅倉生，等. 中國梨屬植物花粉形態(tài)的比較觀察[J]. 園藝學(xué)報(bào)，1993(1)：17-22.