澳洲堅果種質(zhì)資源果實表型多樣性分析

萬繼鋒，曾 輝，鄒明宏，陳 菁，宋喜梅，楊 倩，羅煉芳，陸超忠

(1 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶果樹生物學(xué)重點實驗室，廣東湛江，524091；2 湛江市熱帶作物遺傳改良重點實驗室，廣東湛江，524091)

澳洲堅果(Macadamiaspp.)原產(chǎn)澳大利亞亞熱帶雨林地區(qū)，系山龍眼科(Proteaceae)澳洲堅果屬多年生常綠喬木果樹[1]，人工栽培歷史僅160多年，因其具有較高的營養(yǎng)及經(jīng)濟(jì)價值且市場需求量大，世界各宜植區(qū)正積極引種或擴(kuò)大種植面積。我國最早于1910年引種澳洲堅果，直到1979年才引進(jìn)澳洲堅果品種進(jìn)行環(huán)境適應(yīng)性試驗，并開始商業(yè)種植試驗。經(jīng)過40多年的發(fā)展，我國已成為世界澳洲堅果栽培面積最大的國家，主要分布在云南、廣西、廣東和貴州海拔1 300 m以下的丘陵山地，西藏林芝地區(qū)也在積極引種試種[2-4]。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計，2019年我國澳洲堅果栽培面積約占世界栽培面積的60.5%，達(dá)24.5萬hm2，居世界第一，產(chǎn)量2.1萬t，居世界第四，位于南非、澳大利亞和肯尼亞之后。

果實表型性狀是鑒定評價和鑒別澳洲堅果種質(zhì)資源的重要內(nèi)容。楊為海等[5]研究了28份澳洲堅果種質(zhì)資源果實16項數(shù)量性狀，發(fā)現(xiàn)這些種質(zhì)資源果實數(shù)量性狀變異豐富；曾輝等[6]分析了28份澳洲堅果種質(zhì)資源果實18項品質(zhì)性狀，發(fā)現(xiàn)這些種質(zhì)資源果實品質(zhì)性狀變異豐富且存在多樣性；宮麗丹等[7]分析了38份不同來源澳洲堅果種質(zhì)果實22項品質(zhì)性狀，發(fā)現(xiàn)這些種質(zhì)的品質(zhì)性狀存在豐富的變異，脂肪、總糖、蛋白質(zhì)、棕櫚酸、油酸、二十碳烯酸是構(gòu)成品質(zhì)性狀差異的主要因素。前人對澳洲堅果種質(zhì)資源果實性狀多樣性研究主要涉及數(shù)量性狀及品質(zhì)性狀，研究的種質(zhì)較少，性狀較少且較為單一，基本上未對描述性狀進(jìn)行評價，也尚未系統(tǒng)地研究其表型性狀，不利于澳洲堅果種質(zhì)資源利用。本研究以54份澳洲堅果種質(zhì)資源為試材，對其32項果實表型性狀進(jìn)行了多樣性分析，以期為澳洲堅果種質(zhì)資源的鑒定評價及品種選育提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所國家熱帶果樹種質(zhì)資源(澳洲堅果)圃內(nèi)的54份種質(zhì)資源為試材，均為嫁接成年樹，15～18年生，常規(guī)管理，來源等見表1。

表1 54份澳洲堅果種質(zhì)資源來源及種類

1.2 果實表型性狀觀測

2018年7月至2020年12月，澳洲堅果種質(zhì)果實成熟期觀測，每份種質(zhì)調(diào)查3株，每株從樹冠外圍中上部東南西北各選取發(fā)育正常果實10個，參考文獻(xiàn)[8-9]測定帶皮果質(zhì)量等19項數(shù)量性狀，觀察帶皮果頸部等13項描述性狀并賦值。包括帶皮果、帶殼果、果仁性狀，具體為帶皮果單果鮮質(zhì)量，縱橫經(jīng)，果形指數(shù)，果柄長，出種率；形狀，球形為1，卵圓形為2，橢圓形為3；腹縫線，不明顯為1，明顯為2，極明顯為3；頸部，無為1，短為2，長為3；頂點，乳頭狀突起不明顯為1，明顯為2，極明顯為3。帶殼果干質(zhì)量，縱橫經(jīng)，果形指數(shù)，果殼厚；形狀，扁圓形為1，球形為2，倒卵形為3，橢圓形為4；表面質(zhì)地，光滑為1，粗糙為2；表面斑紋分布，分散為1，集中在珠孔附近為2，集中在中部為3，集中在種臍附近為4；腹縫線，不明顯為1，明顯為2，極明顯為3；珠孔，小為1，中等為2，大為3，特大為4；種臍，小為1，中等為2，大為3，特大為4；種臍側(cè)面凹痕，無為1，有為2；種臍側(cè)面凹痕大小，小為2，中等為3，大為4，特大為5。果仁單粒干質(zhì)量，縱橫徑，果形指數(shù)，出仁率，一級果仁率，含油率，蛋白質(zhì)含量；果仁顏色，白色為1，乳白色為2，乳黃色為3。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SPSS 22.0軟件，原始數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后進(jìn)行主成分分析，根據(jù)特征值達(dá)到1.0以上確定主成分個數(shù)，并根據(jù)特征向量的絕對值選擇性狀。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實表型描述性狀評價

13項描述性狀在參試種質(zhì)中共檢測到變異類型42類，每個性狀的平均變異類型為3.2類。種臍側(cè)面凹痕的變異類型最為豐富，為5類；帶殼果形狀、帶殼果表面斑紋分布、珠孔和種臍的變異類型較為豐富，均為4類。供試種質(zhì)帶皮果形狀以卵圓形居多，約占種質(zhì)總數(shù)的68.52%；帶皮果腹縫線以明顯居多，約占77.78%；帶皮果頸部和頂點具有3種形態(tài)，以頸部短、長為主，頂點以乳頭狀突起明顯和極明顯為主；帶殼果具有4種形狀，種類占比較均勻，表面質(zhì)地以光滑居多，約占88.89%；帶殼果表面斑紋分布以分散為主，腹縫線多為明顯和極明顯；多數(shù)種質(zhì)表現(xiàn)為中珠孔、小種臍、種臍側(cè)面無凹痕；果仁顏色以乳黃色為多。其中，南亞1號表現(xiàn)為特大珠孔，H2表現(xiàn)為特大種臍及側(cè)面凹痕(見表2)。說明供試種質(zhì)的帶皮果形狀、帶皮果腹縫線、帶皮果頸部、帶皮果頂點等表型描述性狀差異明顯。

表2 54份澳洲堅果種質(zhì)資源果實表型13項描述性狀多樣性分析

2.2 果實表型數(shù)量性狀評價

54份種質(zhì)的帶皮果單果鮮質(zhì)量等19項數(shù)量性狀的變異系數(shù)介于1.56%～21.89%，平均變異系數(shù)為10.41%(見表3)。說明供試澳洲堅果種質(zhì)果實表型數(shù)量性狀變異類型較豐富。

表3 54份澳洲堅果種質(zhì)資源果實19個數(shù)量性狀多樣性分析

帶皮果：單果質(zhì)量、縱徑、橫徑、果形指數(shù)、果柄長度、出種率的平均值分別為17.86 g、36.24 mm、31.30 mm、1.16、4.77 mm和47.51%。其中，HAES814的帶皮果單果鮮質(zhì)量最輕，為11.05 g，實選113最重，為27.07 g；H2的縱徑最短，為28.81 mm，HAES900的最長，為43.19 mm；HAES826的橫徑最短，為25.53 mm，實選113的最長，為35.76 mm；H2的果形指數(shù)最小，為0.96，優(yōu)株B的最大，為1.29；HAES814的果柄長度最短，為3.28 mm，實選59的最長，為6.71 mm；實選113的出種率最小，為39.30%，DAD的最大，為55.48%。

帶殼果：單果干質(zhì)量、縱徑、橫徑、果形指數(shù)、果殼厚度的平均值分別為6.40 g、25.15 mm、24.52 mm、1.03、2.33 mm。其中，HAES826的帶殼果單果干質(zhì)量最輕，為3.63 g，實選10最重，為8.90 g；B3/74的帶殼果縱徑最短，為20.82 mm，優(yōu)株D的最長，為28.46 mm；HAES826的帶殼果橫徑最短，為21.55 mm，南亞1號的最長，為27.12 mm；特殊種的帶殼果果形指數(shù)最小，為0.93，實選23的最大，為1.22；HAES814的果殼厚度最薄，為1.3 mm，實選58最厚，為3.4 mm。

果仁：單粒干質(zhì)量、縱徑、橫徑、果形指數(shù)、出仁率、一級果仁率、含油率、蛋白質(zhì)含量的平均值分別為2.14 g、15.01 mm、18.61 mm、0.81、33.98%、91.64%、77.58%、7.51%。HAES826的果仁單粒干質(zhì)量最輕，為1.18 g，實選114的最重，為2.95 g；HAES333的果仁縱徑最短，為10.38 mm，南亞1號的最長，為17.20 mm；HAES333的果仁橫徑最短，為14.96 mm，實選117的最長，為20.96 mm；HAES333的果仁果形指數(shù)最小，為0.69，HAES826的最大，為0.95；實選130的出仁率最小，為20.2%，實選55的最大，為40.2%；實選113的一級果仁率最小，為62.2%，南亞1號的最大，為100%；實選59的含油率最小，為74.7%，南亞116號的最大，為80.3%；南亞12號的蛋白質(zhì)含量最小，為6.12%，實選123的最大，為8.99%。

2.3 果實表型性狀多樣性主成分分析

試驗結(jié)果看出，前10個主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到81.757%。第1主成分的貢獻(xiàn)率為24.834%，主要為帶皮果單果鮮質(zhì)量、縱徑、橫徑，帶殼果單果干質(zhì)量、形狀、縱徑、橫徑、果形指數(shù)，果殼厚度，果仁單粒干質(zhì)量、縱徑、橫徑等性狀，其特征向量絕對值都在0.58以上，主要反映了澳洲堅果種質(zhì)資源帶皮果、帶殼果、果仁的大小、形狀及果殼厚度情況；第2主成分的貢獻(xiàn)率為13.429%，主要為帶皮果形狀、果形指數(shù)、頂點、頸部等性狀，其特征向量絕對值都在0.58以上，主要反映了帶皮果的頂點和頸部形態(tài)；第3主成分的貢獻(xiàn)率為10.331%，主要為種臍、種臍側(cè)面凹痕、出仁率、一級果仁率等性狀，其特征向量絕對值都在0.56以上，主要反映了果仁品質(zhì)、種臍及其側(cè)面形態(tài)；第4主成分的貢獻(xiàn)率為7.075%，特征向量絕對值較大的為含油率；第5主成分的貢獻(xiàn)率為6.294%，特征向量絕對值較大的為果柄長度；第6主成分的貢獻(xiàn)率為5.445%，特征向量絕對值較大的為珠孔；第7主成分的貢獻(xiàn)率為4.147%，特征向量絕對值較大的為帶殼果表面質(zhì)地；第8主成分的貢獻(xiàn)率為3.704%，特征向量絕對值較大的為帶皮果腹縫線；第9主成分的貢獻(xiàn)率為3.365%，特征向量絕對值較大的為帶殼果腹縫線；第10主成分的貢獻(xiàn)率為3.134%，特征向量絕對值較大的為果仁顏色(見表4)。

表4 54份澳洲堅果種質(zhì)資源果實性狀主成分分析

2.4 果實表型性狀相關(guān)性分析

試驗結(jié)果看出，帶皮果單果鮮質(zhì)量、帶皮果縱徑、帶皮果橫徑與帶殼果單果干質(zhì)量、帶殼果縱徑、帶殼果橫徑、果仁單粒干質(zhì)量、果仁縱徑、果仁橫徑呈極顯著或顯著正相關(guān)；帶皮果形狀與帶皮果縱徑、帶皮果果形指數(shù)、帶皮果頸部、帶皮果頂點、帶殼果形狀、帶殼果橫徑、果仁縱徑、帶殼果果形指數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)；帶皮果果形指數(shù)與帶殼果橫徑、帶殼果果形指數(shù)、果仁果形指數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)，帶殼果果形指數(shù)與帶皮果形狀、帶皮果縱徑、帶皮果橫徑、帶殼果形狀、帶殼果橫徑呈顯著或極顯著正相關(guān)；帶皮果頸部、帶皮果頂點與帶皮果形狀、帶皮果縱徑、帶皮果果形指數(shù)呈極顯著正相關(guān)；帶殼果單果干質(zhì)量、帶殼果形狀、帶殼果縱徑與果殼厚度、果仁單粒干質(zhì)量、果仁縱徑、果仁橫徑呈極顯著正相關(guān)；果仁顏色與其余31個性狀的相關(guān)性均不顯著；出仁率與果仁單粒干質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，與果殼厚度呈極顯著負(fù)相關(guān)；一級果仁率與帶殼果單果干質(zhì)量、果仁單粒干質(zhì)量、果仁橫徑呈顯著或極顯著正相關(guān)，與果殼厚度呈顯著負(fù)相關(guān)；含油率與帶殼果單果干質(zhì)量、果仁單粒干質(zhì)量、一級果仁率呈顯著或極顯著正相關(guān)(見表5)。

表5 54份澳洲堅果種質(zhì)資源果實表型性狀的相關(guān)系數(shù)矩陣

3 結(jié)論與討論

種質(zhì)資源是作物遺傳育種的重要材料，作物新品種的成功選育與優(yōu)異種質(zhì)資源的發(fā)掘與利用密切相關(guān)[10]。果實性狀是澳洲堅果最主要的經(jīng)濟(jì)性狀，開展澳洲堅果種質(zhì)資源果實表型性狀多樣性研究，發(fā)掘優(yōu)異資源，對澳洲堅果選育種意義重大。本研究中，54份澳洲堅果種質(zhì)資源果實表型性狀存在豐富變異，數(shù)量性狀變異系數(shù)為1.56%～21.89%，其中含油率變異系數(shù)最小，果殼厚度變異系數(shù)最大；帶皮果單果鮮質(zhì)量、果柄長度、帶殼果單果干質(zhì)量、果仁單粒干質(zhì)量、出仁率的變異系數(shù)較大，為12.39%～20.56%，表明其供選擇、利用的潛力較大。描述性狀各類型占比差異較大，7種描述類型居多(占供試種質(zhì)總數(shù)的比例≥60%)，分別為卵圓形帶皮果、帶皮果腹縫線明顯、帶殼果表面光滑、中珠孔、小種臍、種臍側(cè)面無凹痕、帶殼果表面光滑，其中帶殼果表面光滑最多，占供試種質(zhì)總數(shù)的88.89%。表型變異越豐富，可能存在的遺傳變異越豐富[11]。因此，澳洲堅果種質(zhì)資源果實表型性狀多樣性，為育種材料篩選和種質(zhì)創(chuàng)制提供了可能性。

果實是澳洲堅果最主要的經(jīng)濟(jì)器官，果實表型性狀也是澳洲堅果品種傳統(tǒng)分類的指標(biāo)之一[12-13]。本研究在綜合分析果實描述性狀和數(shù)量性狀基礎(chǔ)上，利用主成分分析澳洲堅果種質(zhì)資源的32個果實表型性狀，篩選出10個主成分，這10個主成分提供了原性狀81.757%的信息，單果質(zhì)量(帶皮果、帶殼果、果仁)、縱橫徑、形狀、表面形態(tài)(帶皮果腹縫線、頂點、頸部，帶殼果表面質(zhì)地、腹縫線，種臍、珠孔)、品質(zhì)(果殼厚度、果仁顏色、出仁率、一級果仁率)對果實表型多樣性構(gòu)成起主要作用。本研究發(fā)現(xiàn)，帶皮果、帶殼果和果仁單粒質(zhì)量的變異系數(shù)均比其縱橫徑大，這一結(jié)果與杜麗清等[14]、楊為海等[5]的研究結(jié)果一致，表明用單果質(zhì)量作為澳洲堅果果實大小的指標(biāo)比縱橫徑更合理。因此，果實單果質(zhì)量、形狀、表面形態(tài)、品質(zhì)等性狀，不僅可作為澳洲堅果種質(zhì)鑒定評價的重要性狀，也可作為區(qū)分澳洲堅果品種資源的主要性狀。

澳洲堅果種質(zhì)資源果實表型性狀間存在著錯綜復(fù)雜的聯(lián)系，相關(guān)性分析得出澳洲堅果果實各數(shù)量性狀之間的相關(guān)性，可為提高澳洲堅果良種選育效率提供依據(jù)。在本研究中，帶皮果單果鮮質(zhì)量、帶皮果縱徑、帶皮果橫徑與帶殼果單果干質(zhì)量、帶殼果縱徑、帶殼果橫徑、果仁單粒干質(zhì)量、果仁縱徑、果仁橫徑呈極顯著或顯著正相關(guān)，說明這些性狀存在明顯的促進(jìn)關(guān)系，選育大果資源的同時也增加了選用大帶殼果和大果仁的概率。出仁率、一級果仁率與果仁單粒干質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，含油率與帶殼果單果干質(zhì)量、果仁單粒干質(zhì)量、一級果仁率呈顯著或極顯著正相關(guān)，表明帶皮果、帶殼果、果仁質(zhì)量與果殼厚度、出仁率、一級果仁率、含油率的關(guān)系密切；而出仁率、一級果仁率與果殼厚度呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，這與前人研究結(jié)果一致[5]。因此，在澳洲堅果品種選育時，既要關(guān)注果實大小，也要關(guān)注果殼厚度、一級果仁率、出仁率、含油率等性狀，從而選育出具有果大，果殼薄，出仁率、一級果仁率和含油率高等特點的優(yōu)良品種。