野生仙人掌果實(shí)主要農(nóng)藝性狀與果實(shí)可食率關(guān)系的多重分析

張慧君，葛 宇

（1淮北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，安徽235000；2中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院?？趯?shí)驗(yàn)站，海南570102）

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野生仙人掌果實(shí)主要農(nóng)藝性狀與果實(shí)可食率關(guān)系的多重分析

張慧君1，葛 宇2*

（1淮北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，安徽235000；2中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院海口實(shí)驗(yàn)站，海南570102）

摘 要：為了深入了解海南野生仙人掌果實(shí)農(nóng)藝性狀變異特征，為馴化野生仙人掌，選育出適合加工、可食率高的品種提供理論依據(jù)，調(diào)查了野生仙人掌果實(shí)的12個(gè)農(nóng)藝性狀，并進(jìn)行相關(guān)分析、通徑分析及主成分分析。結(jié)果表明：野生仙人掌果實(shí)12個(gè)性狀均存在較大遺傳變異，變異系數(shù)為5.49%—45.07%；降低果實(shí)外皮重，減小果實(shí)縱徑，增加果實(shí)橫徑是提高可食率的首選育種目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：仙人掌；果實(shí)；農(nóng)藝性狀；可食率；相關(guān)分析；通徑分析；主成分分析

仙人掌（Opuntia dillenii Haw.），又名仙桃，為仙人掌科（Cactaceae）仙人掌屬（Opuntia）多肉植物。仙人掌原產(chǎn)于美洲，現(xiàn)廣泛分布在美國西南部、墨西哥北部、拉丁美洲、非洲南部及地中海地區(qū)［1-2］。我國海南省西部及南部屬于干熱氣候，沿海沙灘、山坡疏灌叢及巖山地區(qū)均有野生仙人掌分布，具有耐高濕、抗旱、抗鹽、抗風(fēng)、抗病蟲害等特性［3］。仙人掌常叢生呈灌木狀，高1—3.5 m，漿果肉質(zhì)，倒卵圓或橢圓形，頂部有一圓坑，果皮疏生銳刺，成熟果實(shí)為紅色或黃色［4］。仙人掌熟果汁多，味清甜，富含人體必需的蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)、胡蘿卜素等成分，可用于鮮食、釀酒或制成果醬、蜜餞和飲料［4-6］。

植株果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)與果實(shí)形態(tài)特征有著緊密關(guān)系，因此，確定植株果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)與果實(shí)形態(tài)性狀的關(guān)系，有利于選育具有高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)潛力的品種。本研究通過對海南省野生仙人掌果實(shí)主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，以期明確植株果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)與果實(shí)形態(tài)性狀的關(guān)系，為野生仙人掌種質(zhì)資源鑒定評價(jià)及利用提供理論依據(jù)，同時(shí)可為培育可食性仙人掌奠定基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試野生仙人掌果實(shí)于2014年9月6日采自海南省昌江黎族自治縣昌化鎮(zhèn)棋子灣海灘（圖1）。共隨機(jī)選取30株野生仙人掌果實(shí)，每株隨機(jī)采集3個(gè)成熟果實(shí)。

圖1　野生仙人掌果實(shí)Fig.1 Wild cactus fruit

1.2性狀調(diào)查

每個(gè)野生仙人掌果實(shí)取出果肉后，擠出汁液、混合，用吸管吸3 mL汁液滴到糖度儀測試表面測定糖度。果肉裝入沙布袋中反復(fù)揉搓，清洗果肉，得到種子，將種子與果皮涼干。

用游標(biāo)卡尺分別測量野生仙人掌果實(shí)縱徑（cm）、果實(shí)橫徑（cm）、種子長度（cm）、種子寬度（cm），果形指數(shù)=果實(shí)縱徑/果實(shí)橫徑；用電子天平分別測量野生仙人掌果實(shí)總重（g）、果實(shí)外皮重（g）、種子重（g），可食率=（果實(shí)重-果實(shí)外皮重-種子重）/果實(shí)重×100%，百粒重=種子重/種子數(shù)×100；用糖度儀測量野生仙人掌果實(shí)糖度。

1.3數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計(jì)分析方法：（1）通過DPS 7.55軟件進(jìn)行性狀平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、相關(guān)分析和通徑分析。（2）通過SPSS 17.0軟件進(jìn)行性狀主成分分析。

2　結(jié)果與分析

由表1可以看出，野生仙人掌果實(shí)主要農(nóng)藝性狀變異較為豐富，其中以種子數(shù)變異系數(shù)最大，達(dá)45.07%，其次為果實(shí)外皮重，達(dá)到43.84%，而可食率變異系數(shù)最小，為5.49%。

表1　野生仙人掌果實(shí)的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)Table 1 Agronomic traits of wild cactus fruit

表2　野生仙人掌果實(shí)農(nóng)藝性狀間的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficients between wild cactus fruit’s agronomic traits

由表2可知，果實(shí)縱徑分別與果實(shí)橫徑和果實(shí)總重呈極顯著正相關(guān)（0.92、0.58）；果實(shí)橫徑與果實(shí)總重之間呈極顯著正相關(guān)（0.53）；果實(shí)總重分別與果實(shí)外皮重、種子重和種子數(shù)呈極顯著正相關(guān)（0.63、0.71、0.64）；果實(shí)外皮重與可食率呈極顯著負(fù)相關(guān)（-0.73）；百粒重分別與種子重和種子數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（-0.49、-0.69），但與種子長度和種子寬度呈極顯著正相關(guān)（0.62、0.80）；種子重與種子數(shù)之間呈極顯著正相關(guān)（0.96）；種子數(shù)與種子寬度呈極顯著負(fù)相關(guān)（-0.46）；種子長度與種子寬度之間呈極顯著正相關(guān)（0.66）。相關(guān)系數(shù)分析表明：11個(gè)農(nóng)藝性狀中只有果實(shí)外皮重與可食率呈極顯著負(fù)相關(guān)，但由于各農(nóng)藝性狀間存在著較為復(fù)雜的數(shù)量關(guān)系，需進(jìn)一步結(jié)合主成分分析，以便找出綜合影響果實(shí)可食率的主要因子。另外，為進(jìn)一步評價(jià)各農(nóng)藝性狀對可食率的作用，在相關(guān)分析的基礎(chǔ)上還需進(jìn)行通徑分析，把各農(nóng)藝性狀與可食率的相關(guān)系數(shù)分解為直接作用和間接作用，以明確各性狀對可食率的影響效應(yīng)。

對12個(gè)野生仙人掌果實(shí)農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析，從表3可以看出，在所有主成分構(gòu)成中，信息主要集中在前4個(gè)主成分，對可食率的貢獻(xiàn)率分別為32.684%、23.037%、15.695%和10.713%，其積累貢獻(xiàn)率達(dá)82.129%，這表明4個(gè)主成分已基本覆蓋所有性狀的主要信息。

表3　野生仙人掌果實(shí)農(nóng)藝性狀的主成分分析Table 3 Principal component analysis of wild cactus fruit’s agronomic traits

在第1主成分的特征向量中，特征向量值較高且為正的性狀有果實(shí)總重、種子重和種子數(shù)，但可食率特征向量值為負(fù)，表明野生仙人掌果實(shí)越重、種子越重，種子數(shù)越多，可食率越低。在第2主成分的特征向量中，特征向量值較高且為正的性狀有果實(shí)外皮重、百粒重、種子長度和種子寬度，但可食率特征向量值為負(fù)，表明野生仙人掌果實(shí)外皮越重，種子百粒數(shù)越重并且種子越大，可食率越低，該結(jié)果與相關(guān)分析結(jié)果較為一致。在第3主成分的特征向量中，特征向量值較高且為正的性狀為果實(shí)橫徑，而特征向量值較高且為負(fù)的性狀為果形指數(shù)，但可食率特征向量值為正，表明野生仙人掌果實(shí)橫徑越大，果形指數(shù)越小，則可食率越高。在第4主成分的特征向量中，特征向量值較高且為負(fù)的性狀為果實(shí)縱徑，但可食率特征向量值為正，表明野生仙人掌果實(shí)縱徑越小，可食率越高。

表4的通徑分析結(jié)果表明，果實(shí)總重對可食率的直接通徑系數(shù)是0.5446，為最高正值，但通過果實(shí)縱徑、果形指數(shù)、果實(shí)外皮重、種子長度和種子寬度對可食率的間接通徑系數(shù)均為負(fù)值，表明果實(shí)總重對可食率的整體效應(yīng)為負(fù)向，在以后選育適合加工的品種時(shí)，在考慮其直接作用所起到的增產(chǎn)作用時(shí)，同時(shí)也需考慮減少間接作用帶來的負(fù)面影響，使之達(dá)到最佳的動態(tài)平衡。果實(shí)外皮重對可食率的直接通徑系數(shù)是-1.0227，為最高負(fù)值，表明果實(shí)外皮重對可食率的直接負(fù)效應(yīng)最大，這與相關(guān)系數(shù)及主成分分析結(jié)果較為一致。

表4　野生仙人掌果實(shí)農(nóng)藝性狀對果實(shí)可食率的通徑分析Table 4 Path analysis of agronomic traits to edible rate of wild cactus fruit

3　結(jié)論與討論

綜合上述分析結(jié)果，可以看出要馴化野生仙人掌，選育出適合加工、可食率高的品種應(yīng)以降低果實(shí)外皮重，減小果實(shí)縱徑，增加果實(shí)橫徑作為首要選擇指標(biāo)，而不宜把提高果實(shí)總重作為主要方向。另外，果實(shí)外皮重的變異系數(shù)大，為43.84%，僅次于種子數(shù)，這說明該性狀可能存在較大遺傳變異，人工定向選育過程中通過選擇外皮較輕的品種來降低果實(shí)外皮重，進(jìn)而提高可食率的潛力較大。

由于在馴化野生品種及定向選育過程中所涉及的主要農(nóng)藝性狀多數(shù)為數(shù)量性狀，其在表現(xiàn)型上呈連續(xù)性分布，并且不同農(nóng)藝性狀之間常常相關(guān)度不一致，所以在馴化及定向選育過程中應(yīng)綜合考慮各性狀間的相互關(guān)系。從野生仙人掌果實(shí)可食率與其他11個(gè)農(nóng)藝性狀的相關(guān)、通徑及主成分分析結(jié)果得出，提高果實(shí)可食率的主要方向是提高果實(shí)總重及降低果實(shí)外皮重，這與可食率的計(jì)算公式有很大關(guān)系。但相關(guān)分析表明，提高果實(shí)總重同時(shí)也會相應(yīng)提高果實(shí)外皮重、種子重和種子數(shù)，根據(jù)通徑間接系數(shù)分析，提高果實(shí)總重會對可食率帶來間接的負(fù)面影響，而主成分分析則直接表明，果實(shí)和種子越重、種子數(shù)越多，可食率越低。

本研究供試的仙人掌果實(shí)由于屬于野生品種，12個(gè)果實(shí)農(nóng)藝性狀存在較大變異幅度，變異系數(shù)分布在5.49%—45.07%，除了種子長度、種子寬度和可食率，其他農(nóng)藝性狀均達(dá)到10%以上。其中種子數(shù)變異系數(shù)最高，這可能與在野外環(huán)境下自然授粉期間受環(huán)境因素影響較大有關(guān)。劉遵春等［7］在研究新疆野蘋果性狀的遺傳變異及相關(guān)性分析時(shí)，也發(fā)現(xiàn)13個(gè)性狀中有9個(gè)均存在較大遺傳變異，其中變異系數(shù)最大為384%。

前人在研究番茄時(shí)發(fā)現(xiàn)，番茄果實(shí)品質(zhì)，如番茄紅素與可溶性糖含量，與果實(shí)形態(tài)特征有著緊密關(guān)系［8-9］。2008年，劉維俠等［10］在其收集的315份番茄材料中，也發(fā)現(xiàn)小果型番茄糖酸比、含糖量都較大果型番茄高。本研究對果實(shí)糖度與其他果實(shí)農(nóng)藝性狀做了相關(guān)分析，但并未發(fā)現(xiàn)緊密關(guān)聯(lián)。曲瑞芳等［11］和梁梅等［9］發(fā)現(xiàn)番茄紅素與除果實(shí)外的其他形態(tài)指標(biāo)同樣存在顯著相關(guān)性。但本試驗(yàn)未對野生仙人掌除果實(shí)外的其他形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行測定，需要進(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)分析，研究野生仙人掌果實(shí)可食率與除果實(shí)外的其他形態(tài)指標(biāo)是否存在顯著相關(guān)。

參 考 文 獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：程智強(qiáng)）

Multiple analysis of relationship between main agronomic traits and edible rate of wild cactus fruit

ZHANG Hui-jun1，GE Yu2*
（1School of Life Science，Huaibei Normal University，Anhui 235000，China；2Haikou Experimental Station，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Hainan 570102，China）

Abstract：In order to understand the characteristics of variations in agronomic traits of wild cactus fruit（O-puntia dillenii Haw.）and lay the theoretical basis for domesticating wild cactus and breeding the variety being high in edible rate and suitable for processing，wild cactus fruit’s 12 agronomic traits were investigated by correlation，path and principal component analyses.The results indicated that there were great genetic variations in the 12 agronomic traits and their variation coefficients ranged from 5.49%to 45.07%；Decreasing the fruit peel weight and longitudinal fruit diameter and increasing the lateral fruit diameter were the first chosen breeding objectives of improving the edible rate.

Key words：Cactus；Fruit；Agronomic traits；Edible rate；Correlation analysis；Path analysis；Principal component analysis

中圖分類號：Q949.911

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1000-3924（2016）03-036-04

DOI：10.15955/j.issn1000-3924.2016.03.07

收稿日期：2015-03-30

作者簡介：張慧君（1982—），男，博士，講師，研究方向：園藝植物遺傳育種。E-mail：zhhuijun@126.com

*通信作者：葛宇（1982—），男，在讀博士，助理研究員，研究方向：園藝植物生物技術(shù)。Tel：15208981239；E-mail：geyu198224@gmail.com