梁艷萍,丁仁展,楊書宇,陳 瑤,陶 虹,李坤明

(1 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝作物研究所,昆明,650205;2 國家林業(yè)和草原局昆明勘察設(shè)計(jì)院,昆明 ,650216;3 普洱學(xué)院農(nóng)林學(xué)院,云南普洱,665000)

獼猴桃原產(chǎn)于我國,隸屬獼猴桃科(Actinidiaceae)獼猴桃屬(ActinidiaLindl.),該屬現(xiàn)有54個(gè)種,21個(gè)變種,共約75個(gè)分類群[1]。目前栽培中利用較多的是中華獼猴桃(A.chinensisPlanch.var.chinensis)和美味獼猴桃(A.chinensisPlanch.var.deliciosa)。自1904年新西蘭從中國引種獼猴桃,到1930年第一個(gè)獼猴桃栽培果園建立,至1970年后商業(yè)化栽培在全球迅速展開,獼猴桃的馴化栽培被認(rèn)為是近代由野生到人工商品化栽培最為成功的植物馴化范例[2]。我國于20世紀(jì)八九十年代起通過野生資源普查先后選育出一些優(yōu)良品種,選育出的中熟耐貯黃肉品種“金桃”于21世紀(jì)初實(shí)現(xiàn)了國際授權(quán)開發(fā),成功實(shí)現(xiàn)了中華獼猴桃由野生到大規(guī)模商業(yè)栽培的馴化過程,也改變了全球獼猴桃產(chǎn)業(yè)依賴單一新西蘭品種“海沃德”的局面[3]。因此,野生資源在獼猴桃馴化栽培和育種中具有重要的作用。

種質(zhì)資源品質(zhì)性狀鑒定評價(jià)是作物種質(zhì)資源研究的重要組成部分,也是優(yōu)異資源挖掘和利用的基礎(chǔ),對育種工作和農(nóng)產(chǎn)品加工起到積極的推動作用[4]。獼猴桃果實(shí)性狀包含外觀性狀和內(nèi)在品質(zhì)。外觀性狀主要有果實(shí)形狀、果肉顏色、果實(shí)毛被、果實(shí)橫截面形狀等。內(nèi)在品質(zhì)包含可溶性固形物含量、總糖、總酸、維生素C及干物質(zhì)含量等。目前獼猴桃果實(shí)性狀的主要評價(jià)方法是主成分分析法。鐘彩虹等[5]對國家獼猴桃種質(zhì)資源圃保存的44個(gè)栽培品種(系)的果實(shí)相關(guān)性狀進(jìn)行主成分分析,結(jié)果表明,果實(shí)成熟時(shí)間、果肉質(zhì)地、果面毛被和果實(shí)后熟天數(shù)、果肉顏色是區(qū)分品種(系)的主要特征。仇占南等[6]采用主成分分析法對11份北京野生軟棗獼猴桃果實(shí)品質(zhì)性狀進(jìn)行綜合評價(jià),發(fā)現(xiàn)野生軟棗獼猴桃個(gè)體間果實(shí)品質(zhì)差異大,評價(jià)果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)是果實(shí)的總酚含量、維生素C含量、固酸比、平均單果質(zhì)量、可溶性固形物和可滴定酸。陳璐等[7]利用主成分分析與聚類分析對江西奉新縣21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)主要果實(shí)性狀進(jìn)行了綜合評價(jià),篩選出在當(dāng)?shù)鼐C合品質(zhì)表現(xiàn)較好的品種。劉磊等[8]也采用該方法對30個(gè)獼猴桃品種(單株)主要果實(shí)品質(zhì)特征進(jìn)行分析及綜合評價(jià)。

我國獼猴桃的自然生境和物種的地域分布從南到北可分6個(gè)區(qū)域,其中云南的獼猴桃物種最為豐富,僅種就有45個(gè)種,還包括10個(gè)特有種[9]。胡忠榮等通過20世紀(jì)80年代末對云南獼猴桃資源的系統(tǒng)調(diào)查及90年代初的補(bǔ)充調(diào)查,初步掌握了云南野生獼猴桃種、變種、變型的數(shù)量以及分布,并進(jìn)行了初步鑒定[10],但目前關(guān)于云南野生中華獼猴桃果實(shí)品質(zhì)性狀的綜合評價(jià)還未見報(bào)道。本研究以國家果樹種質(zhì)云南特有果樹及砧木圃多年收集保存的野生中華獼猴桃為試材,通過前期的觀測,選取28個(gè)樹勢較強(qiáng)、結(jié)果穩(wěn)定的野生中華獼猴桃單株進(jìn)行連續(xù)兩年的果實(shí)外觀性狀觀測,測定果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)并進(jìn)行變異分析、相關(guān)分析、主成分分析和綜合評價(jià),以期構(gòu)建一個(gè)科學(xué)合理的野生中華獼猴桃果實(shí)品質(zhì)評價(jià)體系,為種質(zhì)創(chuàng)新和育種利用提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料采自位于云南省昆明市嵩明縣小街鎮(zhèn)的國家果樹種質(zhì)云南特有果樹及砧木圃,所選試驗(yàn)材料均為野生中華獼猴桃實(shí)生樹,樹齡7年。實(shí)生苗播種所用種子均來源于野外同一母株。采用水平架露地栽培,園地土壤肥力和管理水平中等。通過前期的觀測,分別于2020年9—10月和2021年9-10月選取其中樹勢較強(qiáng)、結(jié)果穩(wěn)定的28個(gè)野生中華獼猴桃單株,每個(gè)單株隨機(jī)選取30～40個(gè)無機(jī)械損傷、無病蟲的果實(shí)進(jìn)行觀測。單果質(zhì)量、果實(shí)縱橫徑、可溶性固形物含量測10個(gè)重復(fù),其他果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)測3個(gè)重復(fù)。

1.2 方法

1.2.1 果實(shí)品質(zhì)性狀鑒定方法 采用電子天平測量果實(shí)單果質(zhì)量(X1);用游標(biāo)卡尺測量果實(shí)縱橫徑,計(jì)算果形指數(shù)(X2);可溶性固形物含量(X3)采用手持式糖度計(jì)測定;可溶性糖含量(X4)采用蒽酮法測定;可滴定酸含量(X5)采用酸堿滴定法測定;維生素 C 含量(X6)采用2,6-二氯靛酚法測定;糖酸比=可溶性糖含量/可滴定酸含量(X7);干物質(zhì)含量(X8)采用烘干法測定。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理及分析 利用WPS office進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和變異分析,用R語言軟件進(jìn)行皮爾遜相關(guān)分析。在主成分分析之前,參考劉科鵬[11]的方法采用隸屬函數(shù)法對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,之后利用R語言軟件進(jìn)行主成分分析和可視化處理。利用主成分分析的結(jié)果計(jì)算綜合評價(jià)得分,公式如下:

式中,Dn為綜合評價(jià)得分,Ei為第i個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率,Fi代表各獼猴桃單株第i個(gè)主成分得分。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實(shí)品質(zhì)性狀變異分析

28個(gè)野生中華獼猴桃果實(shí)性狀及變異分析結(jié)果見表1。在8個(gè)果實(shí)性狀指標(biāo)中,果實(shí)單果質(zhì)量在12.4～40.2 g之間,變異系數(shù)最大,為34.86%。其次是維生素C含量,最大值為369.8 mg/100 g,最小值為122.5 mg/100 g,變異系數(shù)為19.99%。糖酸比變化范圍在5.3～9.82之間,變異系數(shù)為14.40%,排第三位?？傻味ㄋ岷孔畲笾凳?.99%,最小值是1.23%,變異系數(shù)為11.90%。干物質(zhì)含量最高值是24.78%,最低值是14.07%,變異系數(shù)為10.75%?？扇苄怨绦挝锖?、可溶性糖含量的變異系數(shù)較小,分別為7.98%、9.38%。果形指數(shù)的變異系數(shù)最小,僅為7.93%。從以上結(jié)果可以得出,28個(gè)野生中華獼猴桃的單果質(zhì)量、維生素C含量變異程度較大,具有較為豐富的遺傳變異,可進(jìn)一步挖掘利用。

表1 28個(gè)野生中華獼猴桃果實(shí)品質(zhì)性狀變異分析

2.2 果實(shí)品質(zhì)性狀間的相關(guān)性

獼猴桃果實(shí)品質(zhì)性狀之間的相關(guān)性見表2。果形指數(shù)與其他性狀有一定的相關(guān)性,但均未達(dá)顯著水平?？扇苄蕴呛颗c可溶性固形物含量呈極顯著正相關(guān)。維生素C含量與單果質(zhì)量呈顯著負(fù)相關(guān),而與可滴定酸含量呈顯著正相關(guān)。糖酸比為可溶性糖含量與可滴定酸含量的比值,因此糖酸比與可溶性固形物含量、可溶性糖含量呈極顯著正相關(guān),與可滴定酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.617,0.453,-0.724。果實(shí)干物質(zhì)含量與可溶性固形物含量呈極顯著正相關(guān),與可溶性糖含量呈顯著正相關(guān)。從以上結(jié)果可以看到獼猴桃各果實(shí)性狀之間有較強(qiáng)相關(guān)性,需進(jìn)行綜合評價(jià)。

表2 28個(gè)野生中華獼猴桃果實(shí)品質(zhì)性狀間相關(guān)性

2.3 果實(shí)品質(zhì)性狀主成分分析

8個(gè)果實(shí)品質(zhì)性狀主成分分析結(jié)果見表3,表中列出了前5個(gè)主成分的特征向量、特征值、貢獻(xiàn)率以及累積貢獻(xiàn)率。第一主成分的特征值是2.79,貢獻(xiàn)率為34.84%,主要由可溶性固形物含量、糖酸比決定;第二主成分的特征值是1.89,貢獻(xiàn)率為23.62%,主要由可溶性糖含量、可滴定酸含量、維生素C含量、干物質(zhì)含量決定;第三主成分的特征值是1.18,貢獻(xiàn)率為14.79%,主要由單果質(zhì)量、果形指數(shù)決定。前3個(gè)主成分的特征值均大于1,累計(jì)貢獻(xiàn)率為73.25%,說明前3個(gè)主成分能夠解釋28個(gè)野生中華獼猴桃果實(shí)品質(zhì)性狀73.25%的信息,因此選取這3個(gè)主成分進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)性狀的綜合評價(jià)。

表3 5個(gè)主成分的特征向量、特征值、貢獻(xiàn)率及累積貢獻(xiàn)率

2.4 果實(shí)品質(zhì)性狀綜合評價(jià)

在前面的主成分分析中,提取出3個(gè)主成分,且每個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率不同,因此還需結(jié)合各主成分的貢獻(xiàn)率和各單株前3個(gè)主成分的得分計(jì)算綜合評價(jià)得分。各樣品前3個(gè)主成分的得分由特征向量和各果實(shí)性狀原始測量值經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值計(jì)算得出:

F1=0.44x1+0.48x2+0.82x3+0.52x4+0.53x5-0.41x6+0.87x7+0.45x8

F2=-0.26x1+0.06x2+0.29x3+0.64x4-0.66x5+0.68x6-0.15x7+0.63x8

F3=-0.66x1-0.51x2+0.17x3-0.19x4+0.47x5+0.25x6+0.31x7+0.19x8

(其中x1～x8分別為樣品各個(gè)性狀原始測量值標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值)。綜合評價(jià)得分(Dn)的計(jì)算公式為:Dn=0.348 4F1+0.236 2F2+0.147 9F3。

28個(gè)野生中華獼猴桃果實(shí)品質(zhì)性狀前3個(gè)主成分得分及綜合評價(jià)得分見表4。在各主成分得分上,第一主成分得分排名前三的樣品是ZH-35、ZH-41、ZH-10,這三者在可溶性固形物含量、糖酸比方面表現(xiàn)突出。第二主成分得分排名前三的樣品是ZH-3、ZH-47、ZH-5,說明這三者的可溶性糖含量、可滴定酸含量、維生素C含量以及干物質(zhì)含量較高?？傮w排名上,樣品ZH-35、ZH-41、ZH-10的綜合評價(jià)得分最高,果實(shí)綜合品質(zhì)表現(xiàn)最佳,可進(jìn)一步作為種質(zhì)創(chuàng)新和育種利用候選資源。

表4 28個(gè)野生中華獼猴桃果實(shí)品質(zhì)性狀的主成分得分及綜合得分

3 討論與結(jié)論

本研究選取28個(gè)野生中華獼猴桃的單果質(zhì)量、果形指數(shù)、可溶性固形物含量等8個(gè)果實(shí)品質(zhì)性狀進(jìn)行主成分分析及綜合評價(jià),由于各果實(shí)性狀原始數(shù)據(jù)量綱不一樣,因此在分析之前需對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。在果實(shí)品質(zhì)評價(jià)中,主要的轉(zhuǎn)化方法是極差標(biāo)準(zhǔn)化法(隸屬函數(shù)法)[11-13]。此外,有些指標(biāo)對綜合評價(jià)有負(fù)面影響,因此在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的時(shí)候還要根據(jù)指標(biāo)對評價(jià)體系的正、負(fù)影響作用來進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化。根據(jù)以上分析,本研究參考劉科鵬等[11]的方法,對有正向作用的指標(biāo)如單果質(zhì)量、果形指數(shù)、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、維生素C含量、糖酸比以及干物質(zhì)含量采用隸屬函數(shù)法轉(zhuǎn)化,而對可滴定酸含量則采用反隸屬函數(shù)法轉(zhuǎn)化,以使評價(jià)結(jié)果更為客觀合理。

在果實(shí)品質(zhì)評價(jià)中,由于各性狀指標(biāo)無明顯主次之分,如僅簡單選取一個(gè)或幾個(gè)相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)來評價(jià)品質(zhì)優(yōu)劣不甚科學(xué),因此需要進(jìn)行綜合評價(jià)。目前在果實(shí)品質(zhì)綜合評價(jià)中應(yīng)用較為廣泛的是基于主成分分析的綜合評價(jià)方法。主成分分析法是一種數(shù)據(jù)降維的多元統(tǒng)計(jì)方法,它通過幾何投影的方法來降低數(shù)據(jù)的維度,將大量相關(guān)的變量變?yōu)樯贁?shù)幾個(gè)變量的線性組合,同時(shí)最大限度地保留原來變量的絕大多數(shù)信息[14-15]。與其他分析方法比較,主成分分析無需人為地對性狀賦予權(quán)數(shù),客觀性較強(qiáng),可信度高,已被應(yīng)用于蘋果[16]、梨[17]、李[18]、杧果[19]、油梨[20]、無花果[21]等多種果樹種質(zhì)資源的果實(shí)品質(zhì)性狀分析及綜合評價(jià)。在主成分分析中,一般選擇特征值大于1的主成分進(jìn)行分析。本研究中前3個(gè)主成分的特征值均大于1,因此選取前3個(gè)主成分來進(jìn)行分析及后續(xù)的綜合評價(jià)。

獼猴桃果實(shí)富含維生素C,其果實(shí)維生素C含量高于甜橙、草莓、檸檬等,比蘋果和桃等果實(shí)維生素C含量高10倍以上[22]。因此獼猴桃果實(shí)維生素C含量是果實(shí)品質(zhì)評價(jià)中的一個(gè)重要指標(biāo)。目前關(guān)于獼猴桃維生素C含量的動態(tài)變化[23]、合成機(jī)制[24]、調(diào)控基因[25]等已經(jīng)得到廣泛研究。研究表明,“海沃德”的維生素C含量為65.5 mg/100 g鮮重,而大多數(shù)中華獼猴桃品種維生素C含量高于“海沃德”。毛花獼猴桃的維生素C含量是中華獼猴桃的3～4倍[26]。本研究中,28個(gè)野生中華獼猴桃的維生素C含量均值為280.2 mg/100 g鮮重,是“海沃德”的4倍多,有較好的利用價(jià)值。另外,目前獼猴桃生產(chǎn)上主栽品種有“海沃德”“紅陽”“金艷”“金桃”等,這幾個(gè)品種的可溶性固形物含量為12%～20%,可溶性糖含量為8%～14%,總酸含量為0.9%～1.7%[27]。本研究通過綜合評價(jià),篩選出果實(shí)品質(zhì)最佳的ZH-35、ZH-41、ZH-10,可溶性固形物含量分別為20.41%、17.88%、17.66%,可溶性糖含量分別為12.07%、13.12%、13.22%,可滴定酸含量分別為1.23%、1.44%、1.69%,與主栽品種相近,可作為種質(zhì)創(chuàng)新和育種利用候選資源。