山核桃果實(shí)主要經(jīng)濟(jì)性狀和養(yǎng)分含量的差異分析

季琳琳，陳素傳*，吳志輝，常 君，陶汝鵬，周米生，蔡新玲

(1.安徽省林業(yè)科學(xué)研究院，安徽 合肥 230031；2.寧國(guó)市林業(yè)局，安徽 寧國(guó) 242300；3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 杭州 311400)

山核桃(Caryacathayensis)和大別山山核桃(C.dabieshanensis)屬胡桃科(Juglandaceae)山核桃屬(Carya)植物，主要栽培范圍集中在天目山山脈、黃山余脈及大別山山區(qū)，主產(chǎn)區(qū)在浙江的西部、安徽的南部及西部、湖北的東部等地[1-4]。山核桃作為我國(guó)重要的干果和木本油料樹(shù)種，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值。山核桃仁中含有不飽和脂肪酸等物質(zhì)，具有降低膽固醇、疏通血管及健腦等作用，目前暢銷市場(chǎng)的手剝山核桃及山核桃仁制品深受百姓青睞；山核桃含油率較高，其不飽和脂肪酸含量超過(guò)油茶4倍，可作為高檔的食用油開(kāi)發(fā)資源[5-10]。目前，關(guān)于山核桃的研究主要是種群表型、脂肪酸組成、果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及繁殖栽培技術(shù)等方面：張深梅等[11]發(fā)現(xiàn)大別山山核桃表型變異主要來(lái)自種群間；王正加等[12]利用RAPD分子標(biāo)記了大別山山核桃3個(gè)天然群體，研究發(fā)現(xiàn)其種群內(nèi)具有較豐富的遺傳多樣性；常君等[13]選取11個(gè)山核桃無(wú)性系對(duì)其果實(shí)性狀及營(yíng)養(yǎng)成分分析，認(rèn)為可從果用和食用油利用方向開(kāi)展無(wú)性系選育。筆者通過(guò)對(duì)從安徽寧國(guó)市篩選的13個(gè)山核桃優(yōu)株及金寨縣復(fù)選9個(gè)大別山山核桃優(yōu)株的果實(shí)進(jìn)行主要經(jīng)濟(jì)性狀和營(yíng)養(yǎng)成分含量差異的研究，旨在初步篩選出研究區(qū)優(yōu)良的山核桃優(yōu)株，為山核桃良種選育與開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

寧國(guó)市位于安徽東南部(118°36′～119°24′E,30°16′～30°47′N)，為皖南山地丘陵區(qū)，屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，是我國(guó)山核桃主產(chǎn)區(qū)之一。該區(qū)氣候溫和，雨量充沛，四季分明，年均氣溫15.4 ℃，年均日照1 889 h以上，年均降雨量1 590 mm，無(wú)霜期226 d，氣候、土壤等條件非常適宜山核桃生長(zhǎng)，其中南極、萬(wàn)家等鎮(zhèn)(鄉(xiāng))以低山、中山為主，屬天目山山脈，土壤主要由花崗巖、閃長(zhǎng)巖、花崗斑巖發(fā)育而成，并有少部分石灰?guī)r；甲路、胡樂(lè)等鎮(zhèn)(鄉(xiāng))屬黃山余脈，土壤主要由泥質(zhì)巖、硅質(zhì)砂巖發(fā)育而成，pH 5.5～6.5。

金寨縣位于皖西地區(qū)、大別山腹地(115°22′～116°11′E、31°06′～31°48′N)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨量充沛，年均氣溫15.1 ℃，年均日照1 750 h，年均降雨量1 300 mm，無(wú)霜期220 d。大別山山核桃主要分布于金寨縣關(guān)廟、果子園、天堂寨及燕子河等十幾個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)海拔500 m以上的陰坡和半陰坡，600～800 m地區(qū)較集中，為天然次生林。土壤主要由花崗巖、石灰?guī)r、板巖發(fā)育而成，pH 5.5～6.5。

1.2 供試材料

共選取寧國(guó)市南極、萬(wàn)家、甲路、胡樂(lè)等鎮(zhèn)(鄉(xiāng))決選出的13株優(yōu)株，金寨縣關(guān)廟和果子園等鄉(xiāng)鎮(zhèn)9株優(yōu)株。每年果實(shí)成熟時(shí)，在優(yōu)株向陽(yáng)面中部樹(shù)冠采收青果5 kg進(jìn)行果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀測(cè)定，連續(xù)測(cè)定3 a。

1.3 指標(biāo)測(cè)定及數(shù)據(jù)處理

經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)包括青果單果質(zhì)量、堅(jiān)果鮮質(zhì)量、堅(jiān)果干質(zhì)量、干仁單仁質(zhì)量、鮮出籽率、干出籽率、干出仁率等7個(gè)，營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)包括粗脂肪、蛋白質(zhì)、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸等6個(gè)。青果、堅(jiān)果、干果、干仁質(zhì)量測(cè)定：每年各優(yōu)株隨機(jī)選取30個(gè)山核桃青果，用游標(biāo)卡尺測(cè)量其縱徑、橫徑，用電子天平稱其質(zhì)量；剝?nèi)デ喙?，測(cè)其堅(jiān)果大小(縱徑、橫徑)和質(zhì)量；將堅(jiān)果風(fēng)干，測(cè)干果質(zhì)量；敲開(kāi)山核桃干果，測(cè)其干仁質(zhì)量。鮮出籽率=堅(jiān)果質(zhì)量/青果質(zhì)量×100%；干出籽率=干果質(zhì)量/青果質(zhì)量×100%；干出仁率=干仁質(zhì)量/干果質(zhì)量×100%。以上各指標(biāo)測(cè)算后均取平均值。粗脂肪含量測(cè)定參照GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的測(cè)定》，蛋白質(zhì)含量測(cè)定參照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》。

所測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)均為3年平均值。相關(guān)數(shù)據(jù)使用Excel 2007、DPS、SPSS 16.0進(jìn)行方差分析、相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析[14-15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 山核桃優(yōu)株果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀差異分析

供試山核桃優(yōu)株果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀的比較結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，22個(gè)山核桃優(yōu)株青果單果質(zhì)量變化幅度為12.59～21.08 g，其中胡樂(lè)1號(hào)青果單果質(zhì)量最高，甲路1號(hào)青果單果質(zhì)量最低，前者是后者的1.67倍；堅(jiān)果干質(zhì)量變化幅度為3.19～5.41 g，金寨18號(hào)堅(jiān)果干質(zhì)量最大，甲路2號(hào)堅(jiān)果干質(zhì)量最小，兩者相差2.22 g。方差分析表明，22個(gè)山核桃優(yōu)株的青果單果質(zhì)量、堅(jiān)果鮮質(zhì)量差異均達(dá)到極顯著水平，從果實(shí)的表型性狀看，金寨大別山山核桃優(yōu)株的果實(shí)性狀優(yōu)于寧國(guó)山核桃優(yōu)株果實(shí)性狀。

從表1還可知，22個(gè)山核桃優(yōu)株堅(jiān)果鮮質(zhì)量變化幅度為4.06～7.53 g，其中果子園3號(hào)堅(jiān)果鮮質(zhì)量最大，甲路2號(hào)堅(jiān)果鮮質(zhì)量最小，前者高出后者85.46%；干仁單仁質(zhì)量變化幅度1.11～2.64 g，果子園3號(hào)干仁單仁質(zhì)量最大，甲路1號(hào)干仁單仁質(zhì)量最小，前者是后者的2.36倍。方差分析結(jié)果同時(shí)表明，22個(gè)山核桃優(yōu)株的堅(jiān)果鮮質(zhì)量、干仁單仁質(zhì)量均差異極顯著，其中果子園3號(hào)堅(jiān)果鮮質(zhì)量和干仁單仁質(zhì)量最大。

22個(gè)山核桃優(yōu)株鮮出籽率變化幅度27.43%～48.84%，干出籽率變化幅度20.55%～38.34%，干出仁率變化幅度32.60%～49.13%，22個(gè)山核桃優(yōu)株的果實(shí)鮮出籽率、干出籽率、干出仁率均差異極顯著，其中金寨63號(hào)鮮出籽率和干出籽率最高，金寨19號(hào)干出仁率最高。

2.2 山核桃優(yōu)株種仁主要養(yǎng)分含量的比較

山核桃種仁品質(zhì)主要與粗脂肪、蛋白質(zhì)、主要脂肪酸含量密切相關(guān)[16]。22個(gè)山核桃優(yōu)株種仁粗脂肪、蛋白質(zhì)、主要脂肪酸含量的測(cè)定分析結(jié)果表明(表2)：不同優(yōu)株種仁的粗脂肪、蛋白質(zhì)、主要脂肪酸含量均存在極顯著差異，種仁粗脂肪含量最高的是果子園3號(hào)，超過(guò)總體均值2.42%，最低的是甲路1號(hào)，為總體均值的94.35%；金寨16號(hào)蛋白質(zhì)含量最高，超過(guò)總體均值11.76%，果子園1號(hào)蛋白質(zhì)含量最低，僅是總體均值的84.81%。主要脂肪酸組成中，油酸、亞油酸是脂肪酸的重要組成部分，對(duì)粗脂肪中不飽和脂肪酸含量起到關(guān)鍵作用，22個(gè)山核桃優(yōu)株中，油酸含量最高的是果子園3號(hào)，超過(guò)總體均值的12.96%，最低的是甲路1號(hào)，比總體均值低9.19%；亞油酸含量最高的為甲路1號(hào)，比總體均值高出44.61%，最低是果子園3號(hào)，較總體均值低49.05%；亞麻酸含量最高的是萬(wàn)家2號(hào)，超過(guò)總體均值110.70%，最低的是金寨15號(hào)和金寨18號(hào)，較總體均值低25.13%；硬脂酸含量最高為南極15號(hào)、甲路1號(hào)，比均值高20.30%，金寨15號(hào)硬脂酸含量較總體均值低27.41%。

表2 山核桃優(yōu)株種仁主要營(yíng)養(yǎng)成分含量的方差分析及多重比較

2.3 山核桃優(yōu)株果實(shí)主要經(jīng)濟(jì)性狀和種仁主要營(yíng)養(yǎng)成分含量的相關(guān)性分析

2.3.1 果實(shí)主要經(jīng)濟(jì)性狀的相關(guān)性

山核桃優(yōu)株果實(shí)主要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知：山核桃果實(shí)主要經(jīng)濟(jì)性狀間幾乎都達(dá)到極顯著正相關(guān)，其中青果單果質(zhì)量與堅(jiān)果鮮質(zhì)量、堅(jiān)果干質(zhì)量、干仁單仁質(zhì)量及干出仁率呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)，與鮮出籽率、干出籽率呈負(fù)相關(guān)且相關(guān)性均不顯著；堅(jiān)果鮮質(zhì)量與堅(jiān)果干質(zhì)量、干仁單仁質(zhì)量、鮮出籽率、干出籽率、干出仁率均呈極顯著正相關(guān)；干果單仁質(zhì)量與干仁單仁質(zhì)量、鮮出籽率、干出籽率、干出仁率呈極顯著正相關(guān)；干仁單仁質(zhì)量與鮮出籽率、干出籽率、干出仁率均呈極顯著正相關(guān)；鮮出籽率與干出籽率、干出仁率均呈極顯著正相關(guān)；干出籽率與干出仁率呈極顯著正相關(guān)。

表3 山核桃優(yōu)株果實(shí)主要經(jīng)濟(jì)性狀的相關(guān)性分析

2.3.2 種仁主要營(yíng)養(yǎng)成分間的相關(guān)性

山核桃種仁主要營(yíng)養(yǎng)成分含量的相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知：粗脂肪含量與油酸含量呈極顯著正相關(guān)；與亞油酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與硬脂酸、亞麻酸含量呈正相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。蛋白質(zhì)含量與油酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與亞油酸含量呈極顯著正相關(guān)；其他營(yíng)養(yǎng)成分含量相關(guān)性不顯著。硬脂酸含量與油酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與亞油酸含量呈極顯著正相關(guān)，與亞麻酸含量呈顯著正相關(guān)。油酸含量與亞油酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與亞麻酸含量呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著。亞油酸含量與亞麻酸呈負(fù)相關(guān)。

表4 山核桃優(yōu)株種仁主要營(yíng)養(yǎng)成分含量的相關(guān)性分析

2.3.3 山核桃主要經(jīng)濟(jì)性狀主成分分析

以供試的22個(gè)山核桃優(yōu)株為樣本，將果實(shí)主要經(jīng)濟(jì)性狀與種仁主要營(yíng)養(yǎng)成分含量指標(biāo)作變量進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 山核桃優(yōu)株果實(shí)品質(zhì)影響因子的主成分分析

由表5可知，3個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為46.055%、20.907%、10.031%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)76.993%。在第1主成分上荷載量較大的因子由大至小依次是堅(jiān)果鮮質(zhì)量、堅(jiān)果干質(zhì)量和油酸，集中反映了果實(shí)的經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)；在第2主成分上荷載量較大的因子由大至小依次是鮮出籽率、干出籽率和蛋白質(zhì)，集中反映了果實(shí)的經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)；在第3主成分上荷載量較大的因子由大至小依次是亞麻酸、干出仁率和硬脂酸，集中反映了種仁主要營(yíng)養(yǎng)成分含量。主成分分析結(jié)果顯示，影響山核桃果實(shí)品質(zhì)的主要性狀是堅(jiān)果鮮質(zhì)量、堅(jiān)果干質(zhì)量和油酸含量。

2.3.4 山核桃優(yōu)株聚類分析

以山核桃果實(shí)主要經(jīng)濟(jì)性狀與種仁主要營(yíng)養(yǎng)成分含量為指標(biāo)，對(duì)22個(gè)山核桃優(yōu)系進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。如圖1所示，可將供試的22個(gè)優(yōu)系分為5類：第1類為寧國(guó)的南極1號(hào)、南極2號(hào)、南極3號(hào)、南極14號(hào)、南極15號(hào)、甲路大樹(shù)王、甲路1號(hào)、萬(wàn)家2號(hào)、胡樂(lè)2號(hào)、云梯1號(hào)、云梯2號(hào)、仙霞2號(hào)；第2類為胡樂(lè)1號(hào)；第3類為果子園1號(hào)；第4類為果子園3號(hào)；第5類為金寨15號(hào)、金寨16號(hào)金寨18號(hào)、金寨19號(hào)、金寨61號(hào)、金寨62號(hào)、金寨63號(hào)。寧國(guó)山核桃主要為人工林，從聚類分析可以看出其表型較少，其中的胡樂(lè)1號(hào)變異較大，單獨(dú)聚為一類，與寧國(guó)其他山核桃優(yōu)株表型差異較大，其堅(jiān)果鮮質(zhì)量最大，比單果鮮質(zhì)量最小的甲路2號(hào)高56.40%，但與金寨系列未聚在一起，說(shuō)明寧國(guó)山核桃與金寨山核桃之間存在差異。金寨山核桃為天然種群，優(yōu)株的表型多樣性非常豐富，兩個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的山核桃優(yōu)株可分為3類，果子園1號(hào)和果子園3號(hào)均單獨(dú)聚為一類，其余關(guān)廟鎮(zhèn)聚為一類。

3 討 論

植物物種遺傳多樣性或變異越豐富，就越有利于群體進(jìn)化，適應(yīng)能力也就越強(qiáng)[17]。22株山核桃優(yōu)株果實(shí)主要經(jīng)濟(jì)性狀測(cè)定分析結(jié)果表明，優(yōu)株青果單果質(zhì)量、堅(jiān)果鮮質(zhì)量、堅(jiān)果干質(zhì)量、干仁單仁質(zhì)量、果實(shí)鮮出籽率、干出籽率、干出仁率差異均達(dá)到極顯著水平，生產(chǎn)中建議將胡樂(lè)1號(hào)、金寨18號(hào)作為手剝型大果商品株培育，并逐步加以開(kāi)發(fā)利用，以滿足消費(fèi)者的需求。

山核桃種仁中營(yíng)養(yǎng)成分含量較高的是脂肪，其次是蛋白質(zhì)，山核桃優(yōu)株脂肪酸中油酸和亞油酸相對(duì)含量約占90%，蛋白具有一定的抗氧化性。22個(gè)山核桃優(yōu)株種仁粗脂肪、蛋白質(zhì)、主要脂肪酸含量均達(dá)到極顯著差異，果子園3號(hào)種仁粗脂肪、油酸含量均最高，超過(guò)總體均值2.42%、12.96%；金寨16號(hào)蛋白質(zhì)含量最高，超過(guò)總體均值11.76%；亞油酸含量最高的為甲路1號(hào)，超過(guò)總體均值達(dá)44.61%；亞麻酸含量最高的是萬(wàn)家2號(hào)，超過(guò)總體均值110.70%；硬脂酸含量最高為南極15號(hào)、甲路1號(hào)，比均值高20.30%。杜洋文等[1]研究表明，大別山山區(qū)18 株山核桃優(yōu)樹(shù)種仁含油率變幅為 48.6%～70.3%，變異系數(shù)達(dá)到7.83%，脂肪酸中變異最大的為亞油酸(21.23%)，其次為亞麻酸(12.93%)，其中飽和脂肪酸變異低于不飽和脂肪酸。脂肪酸中的油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸是細(xì)胞膜的重要成分，山核桃較高含量的不飽和脂肪酸，具有降低血脂、預(yù)防心血管疾病等功能[7,18-20]。目前山核桃多為天然實(shí)生繁殖群體，脂肪酸含量受基因及環(huán)境等多方面因素的影響[21-26]，不同的優(yōu)株間具有不同的基因型，優(yōu)株間脂肪酸含量差異較大，可為油用良種的選擇提供豐富的遺傳資源。

22個(gè)山核桃優(yōu)株果實(shí)主要經(jīng)濟(jì)性狀與種仁主要營(yíng)養(yǎng)成分含量相關(guān)性分析結(jié)果表明，青果單果質(zhì)量與干仁單仁質(zhì)量及干出仁率呈極顯著正相關(guān)，鮮出籽率與干出籽率、干出仁率均呈極顯著正相關(guān)。山核桃為優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，林中選育優(yōu)系時(shí)，可以通過(guò)單果質(zhì)量、鮮出籽率指標(biāo)做出初步判斷。粗脂肪含量與油酸含量呈極顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為0.461)，與亞油酸含量呈顯著負(fù)相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為-0.286)，說(shuō)明粗脂肪含量越高則油酸含量越高、亞油酸含量越低。將22個(gè)山核桃優(yōu)株果實(shí)主要經(jīng)濟(jì)性狀與種仁主要營(yíng)養(yǎng)成分含量指標(biāo)作變量進(jìn)行主成分分析可知，第1主成分為46.055%，在第1主成分上荷載量較大的因子由大至小依次是堅(jiān)果鮮質(zhì)量、堅(jiān)果干質(zhì)量和油酸，集中反映了果實(shí)的經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo),根據(jù)上述研究結(jié)果，在山核桃優(yōu)良品種的篩選過(guò)程中，可以將堅(jiān)果鮮質(zhì)量、堅(jiān)果干質(zhì)量和油酸作為重要的選優(yōu)指標(biāo)。

對(duì)22個(gè)山核桃優(yōu)系進(jìn)行聚類分析結(jié)果表明，胡樂(lè)1號(hào)、果子園1號(hào)、果子園3號(hào)3個(gè)優(yōu)株單獨(dú)聚為一類，其他寧國(guó)山核桃為一類，金寨大別山山核桃為一類。胡樂(lè)1號(hào)大果型與寧國(guó)其他山核桃優(yōu)株表型差異較大，但與金寨的大果型未聚在一起，說(shuō)明寧國(guó)山核桃與金寨大別山山核桃之間存在差異。胡樂(lè)1號(hào)變異較大，需進(jìn)行更深入的研究。劉茂春等[27]在金寨縣燕子河鎮(zhèn)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)大別山山核桃是不同于山核桃的新種；Huang等[28]通過(guò)基因組測(cè)序表明大別山山核桃與山核桃的親緣關(guān)系最近，本次聚類結(jié)果與前人研究結(jié)論一致。金寨大別山山核桃為天然種群，同一鄉(xiāng)鎮(zhèn)的山核桃優(yōu)株被聚為不同類，可見(jiàn)大別山區(qū)山核桃遺傳資源的豐富性，還需深入研究并加以利用。