不同楊梅種質(zhì)葉片特性和果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

張啟，王嶸，梁森苗，林瑞，胡佳卉，鄭錫良，張淑文，戚行江*

(1.蘭溪市經(jīng)濟(jì)特產(chǎn)技術(shù)推廣中心，浙江 金華 321102；2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，浙江 杭州 310021)

楊梅(MyricarubarSieb.et Zucc.)是我國(guó)南方著名的特色經(jīng)濟(jì)果樹(shù)，屬楊梅科楊梅屬常綠小喬木或灌木植物。6—7月成熟，果實(shí)朱紅有光澤，核果球狀，外果皮肉質(zhì)，味酸甜，多汁。楊梅不僅具有較高的食用價(jià)值，且因其富含楊梅苷、維生素、矢車菊素-3-O-葡萄糖苷、異槲皮苷、金絲桃苷和槲皮苷等抗氧化類物質(zhì)，還具有極高的藥用和保健價(jià)值[1-2]。楊梅作為新型的功能水果之一，深受消費(fèi)者喜愛(ài)，隨著人民生活水平和健康意識(shí)的提高，人們對(duì)果品的需求不僅是量的滿足，更是質(zhì)的追求，果品的食用安全和品質(zhì)問(wèn)題成為消費(fèi)者選擇農(nóng)產(chǎn)品的重要因素。選育優(yōu)良果樹(shù)，首先要對(duì)品種進(jìn)行資源保存、鑒定評(píng)價(jià)及引種試種等研究，進(jìn)而篩選出一系列產(chǎn)量穩(wěn)定、綜合品質(zhì)優(yōu)質(zhì)的楊梅種質(zhì)資源。對(duì)收集保存的楊梅種質(zhì)資源進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，是多樣化優(yōu)質(zhì)楊梅品種選育的基礎(chǔ)。

目前，楊梅品質(zhì)的研究多聚焦于不同品種的外觀、營(yíng)養(yǎng)成分等指標(biāo)的比較，由于楊梅是區(qū)域性明顯的水果，其品質(zhì)受地理環(huán)境、栽培管理和物候期等因素影響較大，因此不同種質(zhì)材料，果實(shí)品質(zhì)和植株生長(zhǎng)特性差異較大。果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)可采用品質(zhì)指標(biāo)變異系數(shù)分析[3]、相關(guān)性分析[4]、聚類分析[5]、模糊綜合評(píng)判[6]等統(tǒng)計(jì)分析方法，綜合評(píng)價(jià)分析方法的應(yīng)用，使果品品質(zhì)評(píng)價(jià)更具有科學(xué)性和可靠性[7]。基于主成分分析綜合評(píng)價(jià)果品質(zhì)量已在獼猴桃[8]、梨[9]、荔枝[10]、藍(lán)莓[11]、柑橘[12]、葡萄[13]等多種農(nóng)產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。種質(zhì)資源作為遺傳信息的重要載體，可提供充足的親本材料，對(duì)新品種選育有著直接參考價(jià)值[14]。

本研究以收集到的12份不同楊梅種質(zhì)資源材料為研究對(duì)象，通過(guò)檢測(cè)葉片表型特性及果實(shí)質(zhì)量、總糖含量等品質(zhì)指標(biāo)，結(jié)合主成分分析，評(píng)價(jià)分析楊梅種質(zhì)特性，為育種提供材料基礎(chǔ)，也為雜交育種工作者親本選擇提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以浙江省蘭溪市收集到的12個(gè)楊梅種質(zhì)為試材，每株樹(shù)均隨機(jī)采摘成熟度、大小基本一致、無(wú)病蟲(chóng)害的新鮮果實(shí)，選取樹(shù)體4個(gè)不同方位長(zhǎng)勢(shì)大致相同且健康的葉片若干，分別進(jìn)行采摘并分裝放入保鮮盒當(dāng)日運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室用于各種指標(biāo)測(cè)定。12個(gè)楊梅果實(shí)采摘地、顏色、樹(shù)體特性如表1所示。

1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.2.1 葉片性狀測(cè)定

采用多功能植物光合表型測(cè)量系統(tǒng)Plant Explorer自動(dòng)分析得出葉綠素?zé)晒鈪?shù)PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、非光化學(xué)淬滅系數(shù)(NPQ)、葉綠素含量相對(duì)指數(shù)、花青素含量相對(duì)指數(shù)、周長(zhǎng)、葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積等形態(tài)結(jié)構(gòu)特征。

表1 楊梅種質(zhì)信息

1.2.2 果實(shí)性狀測(cè)定

將每株樹(shù)采摘到的果實(shí)樣品混勻，用電子天平每次隨機(jī)稱取15個(gè)果實(shí)質(zhì)量，重復(fù)15次；使用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量果實(shí)的縱徑、橫徑；果形指數(shù)=縱徑/橫徑；使用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的試劑盒對(duì)楊梅果實(shí)的總糖、檸檬酸和維生素C(VC)含量進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2013和SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)結(jié)果用(X±S)表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同楊梅資源葉片表型特性比較

對(duì)測(cè)得葉片的表型指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，Levene對(duì)應(yīng)的F檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只有葉綠素含量相對(duì)指數(shù)、葉長(zhǎng)和葉面積指標(biāo)方差齊，存在差異，對(duì)方差不齊的指標(biāo)進(jìn)行非參數(shù)檢驗(yàn)，使用Welch檢驗(yàn)P<0.05，組間存在顯著差異，再進(jìn)行Kruskal Wallis 檢驗(yàn)比較組間差異。結(jié)果表明，葉綠素含量相對(duì)指數(shù)在2.74～5.08，Y12值最大為5.08，與其他各組間均存在顯著差異。Y7葉片長(zhǎng)度最大為11.90 cm，Y8最小為7.13 cm，兩者均與其他品種間存在顯著差異。12個(gè)不同種質(zhì)楊梅植株葉面積為19.17～47.51 cm2，其中Y7葉面積最大，Y11次之，兩者組間無(wú)差異，與其他組間均存在顯著差異(表2)。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm代表PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率，是PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量，指在暗適應(yīng)后PSⅡ反應(yīng)中心處于完全開(kāi)放狀態(tài)時(shí)的最大光能轉(zhuǎn)換效率，常被用作反映環(huán)境因子脅迫程度的探針[15]。健康植物的Fv/Fm值在0.83左右，具體值取決于植物品種。Fv/Fm值越高，脅迫條件越低，健康狀況越好；Fv/Fm值越低，植物光合作用受到影響，脅迫下健康狀況越差。葉綠素分子吸收光能，主要分為3個(gè)部分，光化學(xué)作用、葉綠素?zé)晒夂蜔岷纳ⅰ晒忖缂礋晒猱a(chǎn)量下降的過(guò)程，分為光化學(xué)猝滅和非光化學(xué)猝滅兩大類，非光化學(xué)淬滅，是植物或藻類對(duì)光能吸收過(guò)剩時(shí)用來(lái)保護(hù)自己的一種機(jī)制，反映了植物以熱的形式耗散部分光能的能力，也表示PSⅡ反應(yīng)中心的關(guān)閉程度[16]。非光化學(xué)淬滅較高，一方面說(shuō)明植物接受光照強(qiáng)度過(guò)剩，一方面說(shuō)明植物仍可通過(guò)自我調(diào)節(jié)(如將過(guò)剩的光能耗散為熱)來(lái)保護(hù)自身。由表3、4分析結(jié)果可以看出，F(xiàn)v/Fm值在0.60～0.76，Y3與Y8組間存在差異，Y3植株受到的脅迫較低，生長(zhǎng)健康，Y8受到的脅迫條件高，健康狀況相對(duì)差。Y3的非光化學(xué)淬滅系數(shù)最大，與Y11存在組間差異，說(shuō)明Y3受到的光強(qiáng)過(guò)剩，熱耗散較大。Y12花青素含量相對(duì)指數(shù)最大，與Y1存在組間差異。Y8葉片周長(zhǎng)最小，與Y7和Y11存在組間差異；相對(duì)應(yīng)的，Y8與Y7和Y11在葉寬上也存在組間差異。葉長(zhǎng)與葉寬比，Y3最小，與Y5和Y12 差異顯著。綜上，Y12楊梅葉片的葉綠素含量相對(duì)指數(shù)和花青素含量相對(duì)指數(shù)最大，Y11楊梅葉片生長(zhǎng)形態(tài)最大，Y3的葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm和非光化學(xué)淬滅系數(shù)最大，樹(shù)體生長(zhǎng)健康狀態(tài)最好，其葉片的長(zhǎng)寬比也是最小的。

表2 楊梅種質(zhì)葉片生長(zhǎng)特征

表3 楊梅葉片生長(zhǎng)指標(biāo)非參數(shù)檢驗(yàn)

2.2 果實(shí)品質(zhì)

由表5所示，不同材料楊梅單果重相差較大，在4.38～11.79 g，其中Y12最大，Y9最小?？v徑大小在20.65～28.09 mm，橫徑為20.86～28.35 mm。果形指數(shù)是果實(shí)質(zhì)量指標(biāo)之一，品種和生長(zhǎng)環(huán)境對(duì)果形高矮影響較大，不同材料楊梅果形指數(shù)在0.94～1.13，≥1的有5個(gè)，為橢圓形或長(zhǎng)圓形?？偺呛孔罡叩臑閅2，高達(dá)121.26 mg·g-1，最低為Y6，含量為61.67 mg·g-1。果實(shí)中酸成分及含量對(duì)果實(shí)品質(zhì)有很大的影響，不同品種楊梅果實(shí)檸檬酸含量在9.28～14.20 g·kg-1，其中Y7含量最大，品種間VC含量差異較大，含量最高為Y10，高達(dá)986.7 mg·kg-1。

表4 楊梅葉片生長(zhǎng)指標(biāo)非參數(shù)檢驗(yàn)分析中位數(shù)情況

表5 不同種質(zhì)楊梅果實(shí)品質(zhì)

2.3 主成分分析

對(duì)12個(gè)不同材料的6個(gè)指標(biāo)(果形指數(shù)相關(guān)性低未統(tǒng)計(jì))進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如表6所示，提取到2個(gè)主成分，累積貢獻(xiàn)率達(dá)80.80%，解釋了80%的指標(biāo)，能夠體現(xiàn)楊梅的果實(shí)品質(zhì)特征，主成分特征值均大于2。從主成分的因子載荷矩陣中可以看出，第1 主成分的方差貢獻(xiàn)率為47.34%，具有較大載荷值的指標(biāo)為單果重、縱徑和橫徑，可命名為果實(shí)質(zhì)量因子，反映了果實(shí)外觀形態(tài)的外在品質(zhì)。第2主成分的方差貢獻(xiàn)率為33.46%，具有較大載荷值的指標(biāo)為總糖、檸檬酸、VC，可稱之為營(yíng)養(yǎng)成分因子，反映果實(shí)口感的內(nèi)在品質(zhì)。

2.4 不同材料楊梅果實(shí)綜合評(píng)價(jià)

在主成分分析的基礎(chǔ)上，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，根據(jù)主成分方程計(jì)算主成分得分和以每個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的特征值占總特征值的比重作為權(quán)重，計(jì)算主成分綜合模型：F綜=0.47F1+0.34F2。主成分F1得分比較高的是Y7、Y10、Y2、Y3，說(shuō)明這些品種相比其他8個(gè)品種果實(shí)偏大，主成分F2得分比較高的是Y6和Y11，說(shuō)明這2個(gè)品種的內(nèi)在品質(zhì)相比其他10種較好。從綜合得分來(lái)看，排名前3的是Y7、Y10、Y6，比其他9種楊梅果實(shí)品質(zhì)好(表7)。

表6 主成分特征值和累積方差貢獻(xiàn)率與相關(guān)矩陣的特征向量

表7 不同種質(zhì)楊梅果實(shí)品質(zhì)綜合得分評(píng)價(jià)

3 小結(jié)與討論

對(duì)收集到的楊梅種質(zhì)進(jìn)行植株表型和果實(shí)品質(zhì)測(cè)評(píng)，進(jìn)而篩選出相對(duì)優(yōu)質(zhì)的品種，為育種提供基礎(chǔ)材料，進(jìn)一步為提升優(yōu)良楊梅種質(zhì)資源創(chuàng)新、品種培育、為促進(jìn)我國(guó)楊梅產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展做出基礎(chǔ)貢獻(xiàn)。楊梅葉片表型測(cè)定結(jié)果表明：12個(gè)楊梅品種的生長(zhǎng)形態(tài)結(jié)構(gòu)特征和生長(zhǎng)狀態(tài)存在差異，各指標(biāo)特性表型不具有唯一性。Y3楊梅葉片形態(tài)小，熱耗散能力強(qiáng)，受到環(huán)境脅迫程度相對(duì)低，生長(zhǎng)狀態(tài)最為健康，Y11楊梅的葉片生長(zhǎng)形態(tài)最大，Y12楊梅葉綠素含量和花青素含量相對(duì)指數(shù)最高。

主成分分析法主要使用減少維度的思想，在不損失或很少損失原始信息的前提下，將原來(lái)眾多且互有關(guān)聯(lián)的指標(biāo)轉(zhuǎn)換為新的少量彼此獨(dú)立或相關(guān)性較小的綜合指標(biāo)[17]，避免性狀過(guò)多及性狀相關(guān)引起評(píng)價(jià)誤差，能有效的將相對(duì)獨(dú)立又有一定聯(lián)系的數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀進(jìn)行綜合分析，用少數(shù)綜合變量進(jìn)行概括[18]，對(duì)于多性狀綜合評(píng)價(jià)具有明顯優(yōu)越性。主成分分析法在豐富和開(kāi)發(fā)利用品質(zhì)優(yōu)良的楊梅種質(zhì)資源中發(fā)揮重要作用，陳守智等[19]結(jié)合楊梅育種目標(biāo)性狀對(duì)云南野生和引進(jìn)栽培的10個(gè)大樹(shù)楊梅品種的果實(shí)進(jìn)行了相關(guān)性分析和主成分分析，按照主成分分析要求篩選出6個(gè)符合目標(biāo)要求的優(yōu)良品種。李偉等[20]測(cè)定了不同地區(qū)35個(gè)楊梅品種果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)，采用主成分分析法評(píng)價(jià)楊梅品種的綜合品質(zhì)，篩選出了品質(zhì)良好的楊梅品種。本文對(duì)12個(gè)不同品種楊梅種質(zhì)材料果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析并結(jié)合主成分分析進(jìn)行綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)，比較不同楊梅品種之間的差異。研究結(jié)果表明：不同品種楊梅果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)單一性狀明顯，不能篩選出優(yōu)質(zhì)品種，進(jìn)一步進(jìn)行主成分分析綜合評(píng)價(jià)，綜合得分排名第一的是Y7，排名第二和第三的分別是Y10和Y6。利用主成分分析法進(jìn)行綜合排名側(cè)重點(diǎn)不同，果實(shí)品質(zhì)優(yōu)良的品種，其植株生長(zhǎng)特性各指標(biāo)并不是最佳的，因此，優(yōu)質(zhì)楊梅品種選育要結(jié)合多種要素綜合考慮。