黃皮種質(zhì)資源果實(shí)糖組分及其含量特征分析

陳慧瓊，彭 程，常曉曉，陳 喆，陸育生，邱繼水

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南亞熱帶果樹生物學(xué)與遺傳資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省熱帶亞熱帶果樹研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640）

【研究意義】黃皮〔Clausena lansium(Lour.)Skeels〕為蕓香科黃皮屬植物，是我國南方特有的水果［1-2］。黃皮果實(shí)風(fēng)味獨(dú)特、營養(yǎng)豐富，且具有抗氧化、防衰老、抑腫瘤等功效［3-5］，是深受消費(fèi)者喜愛的食藥兩用型水果。近年來，我國南方地區(qū)黃皮產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，已成為推動鄉(xiāng)村振興發(fā)展的重要支撐力量［6］。隨著生活水平的提高，人們對黃皮果實(shí)品質(zhì)的要求也越來越高。已知可溶性糖的組分、含量及構(gòu)成比例不僅是果實(shí)風(fēng)味形成的重要基礎(chǔ)，而且是果實(shí)品質(zhì)的關(guān)鍵評價指標(biāo)以及消費(fèi)者接受度的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)［7-9］。分析不同黃皮資源果實(shí)可溶性糖含量特點(diǎn)及遺傳多樣性，可為黃皮果實(shí)品質(zhì)性狀及育種親本的選擇提供科學(xué)依據(jù)，對推動黃皮產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】甜度是果實(shí)風(fēng)味的重要衡量指標(biāo)，受可溶性糖組成及構(gòu)成比例的影響［10］。研究表明，不同水果果實(shí)中的可溶性糖種類大同小異，以蔗糖、果糖和葡萄糖為主，構(gòu)成比例因樹種不同存在顯著差異［8-9］。例如，柿果實(shí)和櫻桃果實(shí)糖組分以葡萄糖為主，其次為果糖和蔗糖［11-12］；梨果實(shí)糖組分以蔗糖為主，其次為山梨醇和果糖［13］；蘋果果實(shí)糖組分含量由大到小依次為果糖、蔗糖、葡萄糖、山梨醇［14］；芒果果實(shí)糖組分以蔗糖為主，果糖和葡萄糖次之［15］。近年來，黃皮果實(shí)糖、酸含量的研究也陸續(xù)被報(bào)道，主要集中在總糖和有機(jī)酸，關(guān)于可溶性糖組成的研究甚少。張澤煌等［16］利用高效液相色譜法（HPLC）分析了大雞心黃皮和無核黃皮兩個品種的果實(shí)糖、酸含量，發(fā)現(xiàn)成熟果以檸檬酸為主、蘋果酸含量較少。孫德權(quán)等［17］分析了9 種黃皮果實(shí)中的糖酸組分，發(fā)現(xiàn)可溶性糖中果糖含量最高，屬于單糖積累型。陸育生等［18］分析了78 份不同黃皮種質(zhì)果實(shí)中的糖含量、酸含量、單果質(zhì)量、果形指數(shù)等14 項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)不同黃皮種質(zhì)的果實(shí)品質(zhì)性狀存在豐富的多樣性，其中糖酸比的變異系數(shù)達(dá)105.24%，多樣性顯著；該研究通過相關(guān)性分析還發(fā)現(xiàn)，可滴定酸（TA）和可溶性糖組分在不同種質(zhì)果實(shí)中的含量差別可能在一定程度上決定了黃皮果實(shí)風(fēng)味的差異，為后續(xù)果實(shí)風(fēng)味評價提供了理論依據(jù)。彭程等［19］分析了184 份黃皮種質(zhì)資源的有機(jī)酸成分，結(jié)果顯示黃皮果實(shí)以檸檬酸為主，且絕大部分資源總酸含量偏高?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】糖是果實(shí)生長發(fā)育過程中的基礎(chǔ)物質(zhì)，其含量和種類是決定果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的重要指標(biāo)［20］。然而，目前針對黃皮種質(zhì)資源風(fēng)味評價的研究主要集中在總糖含量、糖酸比分析、固酸比分析或有機(jī)酸成分及含量分析等方面，存在種質(zhì)資源數(shù)量不具代表性且對糖組分的分析不夠全面等問題?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廣州黃皮資源圃中篩選的核心種質(zhì)資源果實(shí)為研究材料，采用蒽酮比色法和酸堿滴定法分析果實(shí)總糖和總酸含量，利用HPLC 法分析果實(shí)糖組分及含量，通過主成分分析方法綜合分析核心黃皮種質(zhì)品質(zhì)，篩選出綜合品質(zhì)高的優(yōu)良品系，為后續(xù)以優(yōu)質(zhì)黃皮選育為目的的分子遺傳改良提供重要的材料基礎(chǔ)，也為黃皮產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以課題組前期利用SSR 分子標(biāo)記對農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廣州黃皮資源圃保存的黃皮種質(zhì)資源進(jìn)行基因分型后，篩選出的64 份黃皮核心種質(zhì)資源果實(shí)為試驗(yàn)材料（表1），該核心種質(zhì)最大程度保持了原群體的遺傳多樣性。試驗(yàn)材料均種植在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廣州黃皮資源圃（地理位置113°22′E、23°09′N，海拔20 m）和育種圃中，種質(zhì)資源樹齡均在15 年以上，土肥管理一致，每年能夠正常開花結(jié)果。本研究以2020、2021 年兩年數(shù)據(jù)作為分析依據(jù)，這兩年氣候條件接近，果實(shí)表型數(shù)據(jù)特征一致。

表1 供試64 份黃皮種質(zhì)資源Table 1 64 wampee germplasm resources for test

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 果實(shí)外在品質(zhì)測定 每份黃皮資源選取30 個果實(shí)，用電子天平稱量單果質(zhì)量，采用游標(biāo)卡尺測量果實(shí)縱徑和橫徑（測量部位為果實(shí)中心處十字切面），計(jì)算果形指數(shù)（果形指數(shù)=縱徑/橫徑）。

1.2.2 果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)測定 每份黃皮種質(zhì)資源，選取長勢一致的3 棵黃皮樹，在每棵樹的東、南、西、北4 個方位選取大小一致、成熟度一致的15 個果實(shí)，將采集到的180 顆黃皮果實(shí)充分混勻，分成3 等份，為3 個生物學(xué)重復(fù)。將每個生物學(xué)重復(fù)的60 顆果實(shí)去核，果肉切碎混勻，在組織研磨儀中磨成勻漿，分別測定TA 和可溶性固形物（TSS）含量；將用于測定可溶性糖和糖組分的勻漿用液氮速凍，-80 ℃保存?zhèn)溆?。TSS 含量采用Atago PAL-1手持型可溶性固形物測定儀測定，可溶性總糖采用蒽酮比色法測定，TA 含量采用酸堿滴定法測定，每個樣品3 次重復(fù)，糖酸比=可溶性總糖/TA，固酸比=TSS/TA。

1.2.3 糖組分含量測定 采用HPLC 對黃皮果實(shí)中糖組分及其含量進(jìn)行測定，分析儀器為Agilent 1290 超高壓液相色譜儀，色譜柱為Agilent Zorbax Carbohydrate 柱（4.6 mm×150 mm，5 μm）。色譜條件：流動相為乙腈/水（75/25），流速為1.0 mL/min，柱溫箱為30℃，檢測器RID 溫度為30℃，每次進(jìn)樣體積為5 μL。采用外標(biāo)法定量分析每個樣品中糖組分的含量，試驗(yàn)所用果糖、葡萄糖、蔗糖等標(biāo)樣均購自Sigma 公司?？偺呛繛楣恰⑵咸烟呛驼崽侵?。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2019 處理，運(yùn)用SPSS 22.0 進(jìn)行差異顯著性、相關(guān)性和因子分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 64 份黃皮種質(zhì)資源果實(shí)基本品質(zhì)指標(biāo)分析

由表2 可知，64 份黃皮種質(zhì)資源果實(shí)單果質(zhì)量分布在3.82～13.17 g 之間，平均單果質(zhì)量為7.34 g，變異系數(shù)為27.63%；果形指數(shù)為1.57～0.94，平均1.16，變異系數(shù)為12.40%；TSS含量10.96%～24.55%，平均18.08%，變異系數(shù)為14.35%；可溶性總糖含量8.04%～16.96%，平均11.88%，變異系數(shù)為14.70%；TA含量0.11%～1.95%，平均1.01%，變異系數(shù)45.01%；糖酸比變異系數(shù)為130.69%，固酸比變異系數(shù)為125.39%，且糖酸比和固酸比在黃皮種質(zhì)資源間趨勢基本一致。其中，潮州冰糖（119）糖酸比最高，大目埕5 號（222）糖酸比最低。因此，64份黃皮種質(zhì)資源果實(shí)糖酸比變異系數(shù)最大，果形指數(shù)變異系數(shù)最小，表明不同核心種質(zhì)黃皮果實(shí)間品質(zhì)存在較大差異。

表2 64 份黃皮種質(zhì)資源果實(shí)基本品質(zhì)指標(biāo)分析Table 2 Analysis of basic quality indexes of fruits from 64 wampee germplasm resources

（續(xù)表2）

2.2 64 份黃皮種質(zhì)資源果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析

對64 份黃皮核心種質(zhì)果實(shí)果形指數(shù)、單果質(zhì)量、TSS 含量、可溶性總糖含量、TA 含量、糖酸比、固酸比進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果（表3）表明，果形指數(shù)與單果質(zhì)量、TA 含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與糖酸比、固酸比呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；糖酸比與固酸比呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。

表3 64 份黃皮種質(zhì)資源果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficient among basic quality indexes of fruits from 64 wampee germplasm resources

2.3 64 份黃皮種質(zhì)資源果實(shí)糖含量分析

由表4 可知，64 份黃皮種質(zhì)資源果實(shí)葡萄糖、果糖和蔗糖三者總含量分布在41.15～134.40 mg/g之間，平均86.93 mg/g，變異系數(shù)為15.61%，其中早豐黃皮（010）總糖含量最高、二蝥雞心（125）總糖含量最低。64 份黃皮種質(zhì)資源果實(shí)蔗糖含量分布在18.65～74.85 mg/g 之間，平均44.28 mg/g，變異系數(shù)為16.39%，蔗糖占比平均為50.94%；果糖含量分布在11.15～46.85 mg/g之間，平均22.56 mg/g，變異系數(shù)為16.53%，果糖占比平均為25.95%；葡萄糖含量介于9.70～32.10 mg/g，平均20.00 mg/g，變異系數(shù)為16.39%，葡萄糖占比平均為23.11%。由此可知，黃皮種質(zhì)資源果實(shí)糖組分中以蔗糖含量最高、占比最大，果糖含量次之，葡萄糖含量最低，表明黃皮種質(zhì)資源果實(shí)糖組分以蔗糖為主。

表4 64 份黃皮種質(zhì)資源果實(shí)糖含量分析Table 4 Analysis of sugar contents of fruits from 64 wampee germplasm resources

2.4 64 份黃皮種質(zhì)資源果實(shí)糖組分含量與總糖含量的相關(guān)性分析

為進(jìn)一步了解黃皮果實(shí)中各糖組分含量之間的關(guān)聯(lián)度，對3 種糖組分含量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果（表5）表明各糖組分含量之間的相關(guān)程度較高。其中，果糖含量、葡萄糖含量、蔗糖含量以及總糖含量相互間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，蔗糖含量與總糖含量之間的相關(guān)系數(shù)最高為0.701，也進(jìn)一步證實(shí)蔗糖為黃皮果實(shí)糖組分的主成分。

表5 各糖組分含量之間的相關(guān)性分析Table 5 Analysis of correlation among various sugar components contents

2.5 主成分分析

對64 份核心黃皮種質(zhì)基本品質(zhì)指標(biāo)和糖組分進(jìn)行主成分分析，結(jié)果（表6）表明前5 個主成分的累積貢獻(xiàn)率為87.231%，可以基本表達(dá)10個品質(zhì)指標(biāo)所代表的遺傳信息。第1 主成分貢獻(xiàn)率為32.645%，主要是總TA含量、糖酸比、固酸比；第2 主成分貢獻(xiàn)率為21.710%，主要是果糖含量、葡萄糖含量和蔗糖含量。第3 主成分貢獻(xiàn)率為13.660%，主要是單果質(zhì)量。第4 主成分貢獻(xiàn)率為11.059%，主要是可溶性總糖含量。第5 主成分貢獻(xiàn)率為8.157%，主要是果形指數(shù)和TSS 含量。

表6 各主成分的特征值、貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率Table 6 Characteristic value,contribution rate and accumulative contribution rate of main components

（續(xù)表4）

以主成分貢獻(xiàn)率為權(quán)重，計(jì)算各樣品前5 個主成分的分值與相應(yīng)權(quán)重之積的累加之和，得到綜合分值和排名（表7）。從綜合品質(zhì)性狀上來看，綜合分值越高，排名越靠前。綜合排名前10 位（綜合分值＞3.5）的分別是遲熟雞心（021）、海珠尖嘴（098）、鷹嘴黃皮（008）、早豐黃皮（010）、大果雞心（046）、金豐黃皮（067）、叢城甜黃皮（050）、塔下甜皮（086）、瓊15 號（101）、祿田獨(dú)核（091）。

表7 主成分得分及排名Table 7 Scores and rankings of main components

3 討論

蕓香科黃皮屬植物在全球約有30 種，主要見于亞洲、非洲及大洋洲。我國約有10 種及2 個變種，分布于長江以南地區(qū)，其中以廣東、廣西以及云南栽培種類最多［21-22］。我國有長期的黃皮栽培歷史，是世界黃皮遺傳資源多樣性中心，僅農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廣州黃皮資源圃就保存有250 多份黃皮種質(zhì)資源，這些種質(zhì)資源的遺傳多樣性極其豐富［23-24］。本研究選取其中64 份黃皮特色種質(zhì)資源，這些種質(zhì)資源涵蓋許多特色優(yōu)良種質(zhì)，能夠充分代表原始種質(zhì)的多樣性。因此，分析黃皮核心種質(zhì)資源的基本品質(zhì)和糖組分及含量，可為黃皮的遺傳改良和新品種的培育提供依據(jù)。

甜味是果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)，也是消費(fèi)者判斷果實(shí)成熟度的重要依據(jù)［7］。孫德權(quán)等［17］報(bào)道黃皮果實(shí)中可溶性糖主要由果糖、葡萄糖和蔗糖組成，其中果糖占比最高［17］。但本研究通過分析64 份核心種質(zhì)黃皮果實(shí)中的糖組分發(fā)現(xiàn)，蔗糖為黃皮果實(shí)中主要糖組分，果糖和葡萄糖次之，屬于蔗糖積累型。孫德權(quán)等只選取9 個黃皮品種進(jìn)行研究，而本研究所選試驗(yàn)樣本量較大，且遺傳多樣性豐富，試驗(yàn)結(jié)果更具有代表性。同時，本研究發(fā)現(xiàn)，黃皮果實(shí)蔗糖含量、果糖含量、葡萄糖含量比例約為2 ∶1 ∶1，與柑橘糖組分比例2.5 ∶1 ∶1［25］相近，這可能與黃皮和柑橘同屬于蕓香科柑橘亞科有關(guān)。已有研究表明，柑橘亞科其他屬植物果實(shí)糖組分均以蔗糖為主，其次為果糖和葡萄糖［26-27］，進(jìn)一步表明本研究結(jié)果的可靠性。另外，本研究發(fā)現(xiàn)，供試64 份核心種質(zhì)黃皮果實(shí)糖組分變異系數(shù)在15.61%～16.39%之間，表明不同種質(zhì)黃皮果實(shí)間糖組分含量差異大，也充分表明篩選出的64 份核心種質(zhì)能夠充分代表黃皮種質(zhì)資源的多樣性。目前已知果實(shí)糖、酸含量屬于數(shù)量性狀，由多基因控制，表現(xiàn)型易受到環(huán)境影響［28］，對不同黃皮品種間糖組分含量差異的調(diào)控機(jī)制有待進(jìn)一步探究。

本研究通過對核心黃皮種質(zhì)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)和糖組分含量進(jìn)行降維分析，綜合評價黃皮果實(shí)品質(zhì)情況，并從中篩選出10 份果實(shí)品質(zhì)性狀優(yōu)良的黃皮種質(zhì)。其中，金豐黃皮（067）的肉質(zhì)細(xì)嫩甜酸、風(fēng)味濃，該品種2015 年通過廣東省農(nóng)作物品種審定，為廣東省農(nóng)業(yè)主導(dǎo)品種；早豐黃皮（010）果肉黃色，肉質(zhì)脆嫩，味清甜、有蜜味，果汁含量多，該品種2010 年通過廣東省農(nóng)作物品種審定；叢城甜黃皮（050）口味清甜、有蜜味，該品種2008年通過廣東省農(nóng)作物品種審定，為廣州市從化區(qū)黃皮主要栽培種之一；以上品種的審定及推廣進(jìn)一步表明本研究結(jié)果的可靠性。以主成分貢獻(xiàn)率為權(quán)重的綜合品質(zhì)評分前十名的品種還有遲熟雞心（021）、海珠尖嘴（098）、鷹嘴黃皮（008）、大果雞心（046）、塔下甜皮（086）、瓊15 號（101）和祿田獨(dú)核（091）等，目前這些品種還未進(jìn)行審定及推廣種植，可為后期黃皮產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)調(diào)整和推廣提供優(yōu)質(zhì)的材料基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

黃皮種質(zhì)資源果實(shí)糖組分以蔗糖為主，為蔗糖積累型，且黃皮果實(shí)蔗糖含量、果糖含量、葡萄糖含量比例約為2 ∶1 ∶1。黃皮果實(shí)糖酸比變異系數(shù)最大、達(dá)13.69%，果形指數(shù)變異系數(shù)最小、僅為12.40%，表明不同核心種質(zhì)黃皮果實(shí)間品質(zhì)存在較大差異，糖酸比不同使黃皮不同品種（系）風(fēng)味各異。綜合品質(zhì)評分前十名的品種中，鷹嘴黃皮（008）可溶性總糖含量高達(dá)16.96%，可作為高糖黃皮品種；塔下甜皮（086）果糖占比高達(dá)35.41%、糖酸比高達(dá)102.14，可作特色風(fēng)味黃皮品種。本研究可優(yōu)化黃皮的品種結(jié)構(gòu)，為后續(xù)黃皮雜交育種、新品種選育及黃皮產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供重要的候選材料和理論依據(jù)。