時羽杰，汪志燚 ，糜加軒，肖 徐，萬雪琴

（四川農(nóng)業(yè)大學林學院，成都 611130）

核桃系胡桃科（Juglan daceae）胡桃屬（Juglans）與山核桃屬（Carya）一些具有經(jīng)濟和栽培價值的種的統(tǒng)稱[1]，包括核桃（Juglans regia）[2]、山核桃（Carya cathayensis）[3]、長山核桃（Carya illinoensis）[4]和泡核桃（J.sigillata）[5]4個種。核桃為世界四大干果（核桃、扁桃、腰果、榛子）之首，素有“木本油料之王”的稱號，是重要的食用干果和油料樹種，在我國糧油安全和新能源戰(zhàn)略中有重要地位[6]。核桃仁富含脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物及多種維生素，具有極高的營養(yǎng)價值，還含有微量生物活性物質(zhì)，具有醫(yī)療保健作用[7]。通過加工、提煉生產(chǎn)的核桃油中飽和脂肪酸含量極低，一般不到脂肪酸總量的10%，而不飽和脂肪酸含量極其豐富，一般占總量的90%以上，尤其是亞麻酸和亞油酸，是AA、DHA和EPA等重要代謝產(chǎn)物的前體物質(zhì)，對預防疾病維持人體健康，調(diào)節(jié)生理機能具有重要作用[8-10]。我國是核桃的起源中心，距今已有2000多年的栽培歷史，核桃在我國分布區(qū)域甚廣，幾乎遍布我國各省，其中以云南、貴州、四川西部和西藏南部為最主要的栽培區(qū)[11]。

我國核桃的選優(yōu)工作最早于20世紀60年代在東北地區(qū)開展，科研人員首先在遼寧和山西等地方篩選出大量優(yōu)質(zhì)品種核桃株系，率先引種到西北地區(qū)栽培。并從那時起各地都在結(jié)合鄉(xiāng)土樹種的資源，栽培選育出適地適樹的核桃良種[12]。西南方地區(qū)雖然栽培核桃歷史悠久，但品種選育嚴重滯后，科技支撐十分薄弱，產(chǎn)業(yè)化水平低。西南方地區(qū)氣候溫暖濕潤，病蟲害易發(fā)生且擴散快，使核桃長勢、產(chǎn)量和品質(zhì)性能降低，甚至植株死亡[13]，嚴重遏制了核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

四川省作為我國核桃主產(chǎn)地之一，種植歷史悠久，種植面積大，分布廣泛，但由于缺乏良種和盲目引種，導致產(chǎn)量和質(zhì)量始終沒有很大的提升。近年來，隨著國家對核桃產(chǎn)量的大力支持，這一地區(qū)核桃栽培面積迅速擴大，但產(chǎn)業(yè)效果仍然不理想。第一，由于該區(qū)域核桃育種起步較晚，基地化栽培較少，實生繁殖占絕大多數(shù)[14]，只有極少數(shù)地方實行良種的推廣。實生苗遺傳穩(wěn)定性差，開花結(jié)實晚，后代分離廣泛，果實良莠不齊，存在著果殼厚、取仁難、出仁率低、產(chǎn)量差等缺點，嚴重缺乏市場競爭力[15]。第二，由于缺少適宜的良種，科技支撐薄弱，未做到適地適樹，致使該地區(qū)大量引種北方和云南的核桃品種進行栽培[16]。而四川氣候與北方差異較大，該地區(qū)夏季高溫、濕潤、多雨，使得這些品種無法適應，出現(xiàn)嚴重病蟲害、落花落果等不良癥狀，產(chǎn)量和效益急劇下降。針對該地區(qū)特殊的自然地理條件，選育出適宜該地區(qū)栽培，具有較高抗性的品種來解決核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展中出現(xiàn)的問題，對于打造可持續(xù)發(fā)展的核桃產(chǎn)業(yè)體系具有重要的意義。因此，在課題組前人研究的基礎(chǔ)上對初篩后的核桃無性系的17個主要性狀指標進行測試[13，15]，并采用主成分分析法，分析出各成分性狀和綜合性狀優(yōu)良的核桃無性系，評價其相應的利用類型及綜合表現(xiàn)，為核桃資源的分類利用和選優(yōu)提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

依據(jù)四川核桃資源的分布狀況，四川農(nóng)業(yè)大學核桃課題組于2009—2010年在四川馬邊、峨邊彝族自治縣等地進行鄉(xiāng)土核桃種質(zhì)資源調(diào)查評價并收集了185個優(yōu)良單株。并將其穗條經(jīng)嫁接建立優(yōu)樹無性系，2011年3月將1 a生嫁接苗栽植于四川農(nóng)業(yè)大學崇州教學科研基地，作為無性系試驗林，株行距4 m×5 m，造林后只進行摘頂、除草等簡單管理，不進行施肥、打藥和病蟲害防治。并于2011—2013年對185個無性系的幼年期生長狀況進行測評，又于2014—2017年對其進行了初產(chǎn)期測評，在此基礎(chǔ)上篩選出65個較優(yōu)良的無性系作為本試驗研究對象。

1.2 試驗地概況

試驗地位于崇州市榿泉鎮(zhèn)以北與隆興鎮(zhèn)交界處四川農(nóng)業(yè)大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研發(fā)基地。試驗區(qū)主體位于榿泉鎮(zhèn)，總占地面積155.8 hm2，地形平坦。屬于亞熱帶濕潤季風氣候，四季分明，春秋短，冬夏長，雨量充沛，光照偏少，無霜期較長。年平均氣溫15.9℃，最熱月為7月，平均氣溫24.7℃，最冷月為2月，平均氣溫4.9℃，溫差為19.8℃。年平均日照時數(shù)為1 161.5 h，年降雨量1 012.4 mm。降雨多集中于夏季，而冬季較少，夏季為588.0 mm，冬季為29.9 mm。無霜期為285 d，氣候溫和適宜。

1.3 試驗方法

1.3.1 核桃適應性和抗病性的評價

地徑測量：用圍尺測量高于地面20 cm處的樹干周長即為地徑，并分別計算每個無性系號的平均地徑；抗病性測定：初篩后的無性系各選取5個正常單株，在每株中下部高1～2 m的外圍隨機選取20個果子，共計100個，調(diào)查記錄明顯發(fā)病的青果個數(shù)取平均值。黑斑病主要在5月底至6月初（黑斑病發(fā)病高峰期）進行調(diào)查[17]，出現(xiàn)1個或1個以上，長度3 mm的浸漬狀病斑，則記為明顯發(fā)病。炭疽病主要在7月底至8月中旬（炭疽病發(fā)病高峰期）進行調(diào)查[18]，出現(xiàn)1個或1個以上直徑為3 mm以上的圓形病斑，則記為明顯發(fā)病。每10 d調(diào)查1次，共進行3次調(diào)查。將果部發(fā)病率記為N，抗病性評價標準如下：

高抗（HR），0≤N＜5%，表現(xiàn)為無明顯癥狀；

抗（R），5%≤N＜10%，表現(xiàn)為發(fā)病輕微；

感（S），N≥10%，表現(xiàn)為發(fā)病嚴重；

抗戰(zhàn)結(jié)束以后，中國農(nóng)村經(jīng)濟在長期戰(zhàn)亂與自然災害多重打擊之下，風雨飄搖，農(nóng)村經(jīng)濟政策仍以發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，因此合作組織仍以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合作社為組織重點，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)合作社占比進一步增大，同時圍繞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之運銷、消費、供給等合作社也有所發(fā)展。而信用合作社占比則持續(xù)下降，至1949年信用合作社占比已不足30%。

1.3.2 核桃經(jīng)濟指標的測定

單株產(chǎn)量：將初篩后的9個無性系各單株進行編號，成熟后將每個無性系的單株青果全部采摘后進行稱量取平均值；堅果的三徑（腹徑、縫徑、果高）、殼厚、果尖高、縫合線高、內(nèi)種皮厚度：用電子游標卡尺測量，3次重復，精確至0.01 mm；出仁率：測量堅果的單果重、仁質(zhì)量，3次重復并計算出仁率；粗脂肪和粗蛋白質(zhì)含量測定：分別采用索氏提取法和凱氏定氮法[19]；取仁難易、飽滿度、果仁風味、種仁顏色、內(nèi)種皮口感：采用品鑒描述法，成立固定有專業(yè)經(jīng)驗的品鑒小組，對每個無性系核桃進行品鑒評價，3 次重復，每個指標都有 0、1、2、3這4個等級，便于進行主成分分析評價。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應用Excel 2013進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，采用SPSS 26.0軟件對統(tǒng)計后的數(shù)據(jù)進行方差分析、LSD多重比較和主成分分析，再結(jié)合Origin 2019將數(shù)據(jù)進行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)適應性評價

生態(tài)適應性評價一般是通過植物的生長發(fā)育狀況進行評價，具體表現(xiàn)為營養(yǎng)生長狀況，是否正常開花結(jié)實，是否正常越冬越夏。根據(jù)前期研究結(jié)果表明，參試無性系都能正常開花結(jié)實，越冬越夏。因此這些核桃無性系在試驗地生長良好。目前，需要從眾多品系中篩選出綜合價值較高的核桃無性系，營養(yǎng)生長狀況能反映所栽培的無性系對試驗地環(huán)境條件的適應程度。因此，通過測定其地徑作為基礎(chǔ)營養(yǎng)指標篩選出生態(tài)適應性較好的無性系。參試的65個無性系全部植株平均地徑為12.5 cm，各無性系平均地徑的變幅為7.50～18.10 cm。篩選出大于平均地徑的無性系共計33個，分級結(jié)果如表1所示。對篩選后的33個無性系的地徑進行顯著性差異分析，結(jié)果如圖1所示，發(fā)現(xiàn)CZ-86的地徑最大，達到18.1 cm，且與其他無性系間均有顯著性差異（P＜0.05），而 CZ-43、CZ-52、CZ-65、CZ-105、CZ-197、CZ-198的地徑都較小，且無顯著性差異。33個無性系植株地徑整體變異系數(shù)為11.1%，相對較小，說明篩選出的無性系對生態(tài)適應性整體較高。

2.2 抗病性性評價

在核桃黑斑病與炭疽病盛發(fā)期，分別對各無性系果實發(fā)病率進行調(diào)查，結(jié)果如表2、表3所示，各無性系的平均發(fā)病率均呈上升趨勢。其中CZ-66、CZ-81、CZ-197、CZ-198黑斑病較為發(fā)病嚴重外，其余無性系的發(fā)病情況都表現(xiàn)為無明顯癥狀或輕微發(fā)病。而在炭疽病方面，除CZ-69表現(xiàn)為發(fā)病嚴重外，其余無性系的發(fā)病情況都表現(xiàn)為無明顯癥狀或輕微發(fā)病。另一方面，根據(jù)同課題組對核桃無性系葉片黑斑病和炭疽病抗病性研究表明，高抗黑斑病無性系有 CZ-301、CZ-86、CZ-65、CZ-100、CZ-64、CZ-71、CZ-91、CZ-92、CZ-105 和 CZ-199，高抗炭疽病無性系有 CZ-86、CZ-200、CZ-100、CZ-64、CZ-199、CZ-71、CZ-92 與 CZ-91。對比本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然核桃葉片、果實的抗病機制有所不同，且葉片的發(fā)病程度明顯高于果實，但核桃葉片的抗病規(guī)律與果實基本一致。因此，可以用果實的發(fā)病率去統(tǒng)計評價核桃的抗病等級。綜合表2和表3的結(jié)果所示，篩選出9個生長勢及抗病性優(yōu)良的無性系CZ-64、CZ-65、CZ-71、CZ-86、CZ-91、CZ-92、CZ-100、CZ-199、CZ-301，進行核桃綜合品質(zhì)的分析。

表1 不同核桃無性系地徑分級表Table 1 Ground diameter classification table of different walnut clones

圖1 篩選后的不同核桃無性系地徑差異Figure 1 Ground diameter difference of different walnut clones after screening

表2 田間調(diào)查核桃果實黑斑病自然發(fā)病率動態(tài)變化Table 2 Field investigation on the dynamic changes of natural incidence of black spot in walnut fruit

續(xù)表2

表3 田間調(diào)查核桃果實炭疽病自然發(fā)病率動態(tài)變化Table 3 Field investigation on the dynamic changes of natural incidence of anthracnose in walnut fruit

續(xù)表3

2.3 優(yōu)良無性系選育

將篩選后的適應性和抗病性較強的9個核桃無性系中17個重要指標（產(chǎn)量X1、單果重X2、三徑X3、殼厚 X4、出仁率 X5、粗蛋白含量 X6、粗脂肪含量X7、縫合線高 X8、果尖高 X9、飽滿度 X10、取仁難易X11、干果仁風味 X12、種仁顏色 X13、內(nèi)種皮厚度 X14、內(nèi)種皮口感X15、鮮果取仁難易X16、鮮果仁風味X17）進行主成分分析，計算特征值和貢獻率。由表4可以看出，有5個主成分的特征值大于1，累積貢獻率為92.396%，表明這5個主成分已經(jīng)將9個核桃無性系的主要指標92.396%的信息反映出來，因此，可以選取前5個主成分作為核桃無性系選育指標的綜合評定標準。

核桃無性系選育指標的主成分因子載荷矩陣如表5所示，主成分分析成分矩陣代表解釋變量在各主成分中的權(quán)重和影響方向[20]。第一主成分（PC1）主要綜合了單果重、三徑、殼厚、出仁率、飽滿度、取仁難易的信息，可以看作是對核桃干果描述的指標；第二主成分（PC2）主要綜合了種仁顏色、內(nèi)種皮厚度、內(nèi)種皮口感、鮮果取仁難易的信息，可以看作是對核桃鮮果描述的指標；第三主成分（PC3）主要綜合了產(chǎn)量、縫合線高、果尖高的信息，可以看作是對核桃果形描述的指標；第四主成分（PC4）主要綜合了粗脂肪含量和鮮果仁風味的信息，其中粗脂肪含量擁有較大的正系數(shù)而鮮果仁風味有較大的負系數(shù)，說明PC4得分越高，粗脂肪含量越高，而鮮果仁的風味越差，可以看作是對核桃粗脂肪含量描述的指標；第五主成分（PC5）主要綜合了粗蛋白含量和干果仁風味的信息，其中粗蛋白含量擁有較大的負系數(shù)而干果仁風味有較大的正系數(shù)，說明PC5得分越低，粗蛋白含量越高，而干果仁的風味越差，可以看作是對核桃粗蛋白含量描述的負指標。

表4 主成分分析總方差解釋Table 4 Total variance interpretation of principal component analysis

Y1=0.002X1-0.089X2-0.128X3-0.156X4+0.179X5+0.014X6-0.067X7-0.054X8+0.005X9+0.233X10+0.205X11-0.069X12-0.173X13-0.038X14+0.018X15-0.031X16-0.104X17

Y2=0.067X1-0.055X2-0.069X3+0.102X4+0.002X5-0.038X6+0.042X7+0.015X8-0.261X9-0.126X10+0.054X11-0.056X12+0.189X13-0.199X14+0.295X15+0.366X16+0.022X17

表5 主成分分析旋轉(zhuǎn)成分矩陣Table 5 Principal component analysis rotational component matrix

表6 主成分分析成分得分系數(shù)表Table 6 Principal component analysis component score coefficient table

Y3=0.216X1-0.068X2+0.050X3-0.129X4+0.228X6-0.051X7+0.327X8+0.365X9-0.061X10-0.142X11+0.054X12+0.144X13+0.017X14-0.067X15-0.179X16+0.069X17

Y4=-0.167X1-0.015X2-0.055X3-0.064X4+0.013X5+0.182X6+0.407X7-0.122X8+0.132X9-0.076X10-0.053X11+0.101X12+0.111X13+0.034X14-0.075X15+0.039X16-0.349X17

Y5=-0.147X1-0.050X2-0.011X3+0.030X4-0.067X5-0.492X6+0.161X7-0.131X8+0.208X9-0.041X10-0.055X11+0.655X12+0.091X13-0.006X14-0.073X15-0.035X16+0.062X17

Y綜=0.322 2Y1+0.196 15Y2+0.174 66Y3+0.143 25 Y4-0.087 7Y5

將5個主成分和綜合成分得分計算后進行大小依次排序，可以來權(quán)衡每個因子在每個無性系中所處的位置與分量，從而較直觀地判斷核桃的用途及優(yōu)良性。由表7可知，9個核桃無性系中第1主成分（干果指標）Y1得分排序為 CZ-65＞CZ-100＞CZ-64＞CZ-199＞CZ-71＞CZ-91＞CZ-301＞CZ-86＞CZ-92；第2主成分（鮮果指標）Y2得分排序為CZ-71＞CZ-92＞CZ-64＞CZ-91＞CZ-65＞CZ-100＞CZ-199＞CZ-301＞CZ-86；第 3主成分（果形指標）Y3得分排序為 CZ-64＞CZ-65＞CZ-86＞CZ-92＞CZ-91＞CZ-100＞CZ-199＞CZ-301；第 4主成分（粗脂肪含量指標）Y4得分排序為 CZ-199＞CZ-65＞CZ-100＞CZ-92＞CZ-91＞CZ-86＞CZ-64＞CZ-71＞CZ-301；第 5 主成分（粗蛋白含量負指標）Y5得分排序為CZ-91＞CZ-199＞CZ-64＞CZ-86＞CZ-92＞CZ-301＞CZ-71＞CZ-65＞CZ-100；Y綜綜合得分排序為 CZ-65＞CZ-64＞CZ-100＞CZ-199＞CZ-71＞CZ-91＞CZ-301＞CZ-86＞C Z-92。

3 討論與結(jié)論

主成分分析法將多個性狀指標轉(zhuǎn)化為彼此相互獨立的個數(shù)較少的主成分，通過其相應的成分得分來評價植株的優(yōu)良性狀及用途，既能體現(xiàn)個體的特異性優(yōu)點，又能對整體的綜合性狀表現(xiàn)選擇程序進行簡化和量化，同時也避免了性狀間相互作用造成的重復選擇，較人工打分和單一性狀選育更加的快捷且具有科學性[21-22]。楊俊霞等[23]對15個晚熟核桃品系的8個主要經(jīng)濟性狀（堅果產(chǎn)量、橫徑、單果重、殼厚、出仁率、仁重、粗脂肪和粗蛋白含量）進行主成分分析，利用4個主成分得分來綜合選擇優(yōu)良品種；黃曉露等[14]對廣西地區(qū)81株核桃單株的11個性狀（堅果三徑、單果重、出仁率、殼厚、粗脂肪含量、粗蛋白含量、各脂肪酸含量）進行主成分分析，利用4個主成分的單一和綜合得分分別進行單項優(yōu)異性狀和綜合性狀的核桃單株選育；甄知婭等[24]對西南地區(qū)24個良種核桃的7個主要經(jīng)濟指標（殼厚、單果重、仁重、出仁率、三徑、粗蛋白和粗脂肪含量）進行主成分分析，利用2個主成分綜合得分進一步評價不同良種的經(jīng)濟功能及用途；孫 垟 等[1]對44株核桃優(yōu)良單株的16個主要經(jīng)濟性狀（產(chǎn)量、三徑、干果重、殼厚、仁重、出仁率、粗脂肪和粗蛋白含量、果形、色澤、果面、取仁難易、仁顏色、飽滿度、風味、內(nèi)隔壁）進行主成分分析，利用6個主成分得分篩選出不同用途及綜合性狀優(yōu)異的核桃，且評價結(jié)果與實際表現(xiàn)接近；F.Sinesio等[25]對不同歐洲國家的18個核桃無性系品種的15個感官指標（殼顏色、殼白度、殼粗糙度、殼硬度、仁飽滿度、仁形狀、仁硬度、取仁難易、甜味、風味濃度、澀味、苦味、香味、內(nèi)種皮顏色和厚度）進行主成分分析，利用2個主成分得分進行核桃綜合感官評價。

表7 不同核桃無性系的主成分得分Table 7 Principal component scores of different walnut clones

本研究通過對四川地區(qū)65個核桃無性系進行適應性及抗病害能力的初步篩選，選擇適應性和抗病性較強的9個核桃無性系，對其17個經(jīng)濟性狀指標（產(chǎn)量、單果重、三徑、殼厚、出仁率、粗蛋白含量、粗脂肪含量、縫合線高、果尖高、飽滿度、取仁難易、干果仁風味、種仁顏色、內(nèi)種皮厚度、內(nèi)種皮口感、鮮果取仁難易、鮮果仁風味）進行主成分分析，提取了代表原性狀92.396%的5個主成分，分別是干果指標、鮮果指標、果形指標、粗脂肪含量指標和粗蛋白含量負指標，通過其相應的單一和綜合得分來評價核桃的經(jīng)濟性狀及用途。以干果指標評價，CZ-65、CZ-100、CZ-64評價指數(shù)較高，其出仁率高、果實飽滿、果殼較薄且容易取整仁，適合用于核桃干果的開發(fā)；以鮮果指標評價，CZ-71、CZ-92、CZ-64評價指數(shù)較高，其內(nèi)種皮較薄且無苦澀味，口感香甜，易取整仁，適合用于核桃鮮果的開發(fā)；以粗脂肪含量指標評價，CZ-199、CZ-65、CZ-100評價指數(shù)較高，其粗脂肪含量高，但鮮果仁的風味差、較苦澀，適合用于核桃油用果的開發(fā)；以粗蛋白含量負指標評價，CZ-100、CZ-65、CZ-71評價負指數(shù)較高，其粗蛋白含量較高，但干果仁風味較一般，適合用于核桃乳、核桃粉等高營養(yǎng)價值的副產(chǎn)品開發(fā)；以綜合性狀指標評價，CZ-65、CZ-64、CZ-100 綜合評價指數(shù)較高，其整體經(jīng)濟性狀較為突出，可以作為優(yōu)良的種質(zhì)資源進行保存，在今后的實際應用中，進行良種擴繁和應用。