貴陽地區(qū)8個葡萄品種果實品質(zhì)的綜合評價

江旭升，李慶宏，楊勇勝，魏椿，唐洪毅

（貴陽市農(nóng)業(yè)試驗中心，貴州貴陽 550002）

關(guān)鍵字：葡萄；果實品質(zhì)；主成分分析；聚類分析

葡萄是世界上重要的鮮食水果和釀酒、制干原料，由于味美多汁、營養(yǎng)價值豐富，歷來備受世人喜愛。隨著人們生活水平的提高，膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，鮮食葡萄的需要量逐年倍增，種植葡萄已成為果農(nóng)增收致富的主要途徑之一[1]。目前，我國的葡萄種植面積約72.51萬 hm2，產(chǎn)量約1419.54萬 t，種植區(qū)域主要集中在新疆、河北、陜西、山東、云南、遼寧、江蘇和河南等地。貴州地區(qū)葡萄種植面積僅為2.87萬 hm2，主栽品種為‘水晶’。該品種穗小粒小、含糖量低，口感差，經(jīng)濟效益較低，制約了當?shù)仄咸旬a(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。由于葡萄種植受氣候與地域環(huán)境影響較大，尤其是西南山地氣候特殊，盲目引種會帶來重大的經(jīng)濟損失[2]。因此篩選適應(yīng)貴州自然條件、果實品質(zhì)綜合評價優(yōu)異的葡萄品種尤為重要。

目前針對果實品質(zhì)綜合評價的方法很多，如主成分分析法、因子分析法、隸屬函數(shù)法、聚類分析法等，其中主成分分析的綜合性評價方法最為普遍，評價結(jié)果也比較接近真實情況，并已經(jīng)在蘋果、果桑、獼猴桃等[3-5]作物上得到應(yīng)用，在葡萄果實品質(zhì)評價方面也有涉及[6]，但是對貴陽地區(qū)乃至貴州地區(qū)的葡萄品種果實的評價鮮有報道。

本團隊以引入貴陽的8個優(yōu)質(zhì)葡萄新品種為試材，進行果穗經(jīng)濟性狀、果實內(nèi)在品質(zhì)等方面的觀測，利用相關(guān)性分析、主成分分析、聚類分析等方法進行研究，建立貴陽地區(qū)葡萄果實品質(zhì)綜合評價體系，為篩選出適應(yīng)貴州地區(qū)氣候的優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)、耐貯運的鮮食品種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗以貴陽市烏當區(qū)農(nóng)業(yè)試驗中心精品葡萄園內(nèi)的8個品種為試材，分別為‘醉金香’‘陽光玫瑰’‘巨玫瑰’‘夏黑’‘早夏黑’‘維多利亞’‘金手指’‘甬優(yōu)1號’，均為5年生，采用T形架拱棚式（頂高3.0 m）避雨設(shè)施栽培，株行距1.5 m×2.0 m，起壟栽培，適當修花定穗，矮干Y形整形。

1.2 方法

1.2.1 果穗性狀觀察

2021年，每個品種選擇長勢相對一致、掛果正常的植株作為調(diào)查對象，參照《葡萄種植資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》對供試品種果穗經(jīng)濟性狀開展詳細觀察記載[7]。

1.2.2 果實內(nèi)在品質(zhì)測定

試驗分別隨機采摘8個品種的成熟果穗15穗，每穗隨機選取2粒，共30粒，進行果實品質(zhì)的測定，3次重復。電子天平測定單穗質(zhì)量；數(shù)顯折光儀測定可溶性固形物含量；數(shù)顯水果硬度計（上海思為儀器制造有限公司，GY-4）進行測定果實硬度。還原性糖采用比色法測定；可滴定酸采用滴定法測定；多酚含量采用Folin-ciocalteu法測定；類黃酮采用Al3+比色法測定；可溶性蛋白采用考馬斯亮藍比色法測定；Vc含量采用2,6-二氯靛酚法測定；花色苷采用pH值示差法測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2021進行數(shù)據(jù)整理、圖表繪制及相關(guān)性分析，采用SPSS 19.0進行單因素方差分析、主成分分析及聚類分析等進行相關(guān)數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 果穗經(jīng)濟性狀比較

引入的8個葡萄品種穗形均為圓錐形。由表1可見，果皮顏色以黃綠-綠黃居多，‘早夏黑’和‘夏黑’為藍黑色；穗粒數(shù)最多的為‘夏黑’，高達91.3個，最少的為‘甬優(yōu)1號’，僅為35.7個；果穗由大到小的順序為：夏黑＞早夏黑＞甬優(yōu)1號＞維多利亞＞巨玫瑰＞陽光玫瑰＞醉金香＞金手指；穗質(zhì)量500 g以上的有兩個品種，分別是‘夏黑’和‘早夏黑’，穗質(zhì)量最小的為‘醉金香’，僅為253.85 g；供試品種中，株產(chǎn)范圍在2.20～4.13 kg。

表1 不同葡萄品種果穗性狀情況表Table1 The characteristics of the ear of different grape varieties

2.2 果實主要內(nèi)在品質(zhì)比較

由表2所示，各品種中還原性糖在20%以上的有兩個品種，分別為‘甬優(yōu)1號’（22.4%）和‘金手指’（21.6%），最低的品種是‘維多利亞’，僅為11.7%；Vc含量差別偏大，最大值（早夏黑）和最小值（陽光玫瑰）相差258.2 mg·kg-1；可滴定酸集中在0.60%左右，其中最大值為‘甬優(yōu)1號’0.72%，最小值為‘醉金香’0.42%；可溶性固形物含量高于20%的品種共有5個，分別為‘醉金香’‘甬優(yōu)1號’‘陽光玫瑰’‘巨玫瑰’‘金手指’，含量最低的為‘維多利亞’，僅為15.76%；各葡萄品種的果實硬度相差不大，為1.31～1.94 kg·cm-2。

表2 不同葡萄品種果實主要內(nèi)在品質(zhì)Table 2 Main intrinsic qualities of fruits of different grape varieties

2.3 果實其他內(nèi)在品質(zhì)比較

由圖1可見，多酚含量最高的為‘甬優(yōu)1號’和‘早夏黑’，分別為488.6 mg·kg-1和471.5 mg·kg-1，最低的為‘陽光玫瑰’，僅為69.3 mg·kg-1；‘甬優(yōu)1號’的類黃酮含量超過200 mg·kg-1，‘醉金香’和‘陽光玫瑰’類黃酮含量均低于40 mg·kg-1；各品種花色苷含量最高的為‘早夏黑’，達159.29 mg·kg-1，含量最低的為‘陽光玫瑰’，僅為0.42 mg·kg-1；8個葡萄品種可溶性蛋白含量介于435～1125 mg·kg-1。

圖1 各品種的多酚、類黃酮、花色苷、可溶性蛋白含量Figure 1 Comparison of the contents of polyphenols, flavonoids, anthocyanins and soluble proteins in different varieties

2.4 果實各性狀相關(guān)系數(shù)

由表3可見，穗果數(shù)與還原性糖和可溶性固形物呈極顯著負相關(guān)，與穗寬呈極顯著正相關(guān)；穗長與穗寬、多酚、類黃酮、可溶性蛋白及花色苷呈極顯著正相關(guān)，與穗質(zhì)量、株產(chǎn)、Vc和可滴定酸含量呈顯著正相關(guān)；穗寬與穗質(zhì)量、株產(chǎn)、可溶性蛋白及花色苷呈顯著正相關(guān)；穗質(zhì)量與株產(chǎn)、類黃酮呈極顯著正相關(guān)，與可滴定酸和多酚呈顯著正相關(guān)；還原性糖與可溶性固形物呈極顯著正相關(guān)；Vc含量與多酚、類黃酮、可溶性蛋白、花色苷呈極顯著正相關(guān)；可滴定酸與類黃酮呈極顯著正相關(guān)，與多酚呈顯著正相關(guān)；多酚與類黃酮、可溶性蛋白及花色苷呈極顯著正相關(guān)；類黃酮與可溶性蛋白呈極顯著正相關(guān)，與花色苷呈顯著正相關(guān)；可溶性蛋白和花色苷呈極顯著正相關(guān)。

表3 不同葡萄品種果實各性狀相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of fruit characters of different grape varieties

2.5 果實品質(zhì)主成分分析

將引入貴陽的8份葡萄品種進行主成分分析，基于特征值大于1進行抽取，遵循主成分累計貢獻率≥80%的原則，選擇前4個主成分累計貢獻率為89.899%，可見前4個成分足以說明該數(shù)據(jù)的變化趨勢，完全符合主成分分析的要求，故取前4個主成分作為數(shù)據(jù)分析的有效成分[8]。其中，第1主成分特征值為7.509，貢獻率為53.639%，貢獻率最大的是穗長，其次是可溶性蛋白含量，因此第1主成分為穗長因子；第2主成分特征值為2.550，貢獻率為18.212%，貢獻率最大的是還原性糖，其次是可溶性固形物，因此第2主成分稱之為糖分因子；第3主成分特征值為1.506，貢獻率為10.758%，貢獻率最大的是果實硬度、Vc、總多酚和花色苷等，次生代謝產(chǎn)物居多，因此第3主成分稱之為部分次生代謝產(chǎn)物因子；第4主成分特征值為1.021，貢獻率為7.291%，硬度的貢獻率明顯高于其他指標，因此第4主成分稱之為硬度因子。

2.6 果實品質(zhì)綜合評價

根據(jù)主成分及其貢獻率構(gòu)建出綜合評價模型后進行綜合得分的計算，最終得到8個果實品質(zhì)綜合得分，并結(jié)合二維排序圖（圖2、圖3），將各品種果實品質(zhì)按分數(shù)高低進行排名（表4），綜合評分越高說明該品種在測量的多個指標中綜合品質(zhì)越佳[9]。由此可以看出，8個葡萄新品種‘早夏黑’得分最高，為2.247，其次為‘夏黑’‘甬優(yōu)1號’‘巨玫瑰’，得分分別為1.354、1.262、0.146，其余品種得分均為負值，說明在貴陽地區(qū)綜合品質(zhì)表現(xiàn)較差。

圖2 主成分二維排序圖Figure 2 Two-dimensional ranking of principal components

圖3 Q-聚類分析樹狀圖Figure 3 Q-cluster analysis dendrogram

表4 主成分得分、綜合得分及排序Table 4 Principal component scores, comprehensive scores and ranking

2.6 Q-聚類分析

對8份葡萄品種進行Q-聚類分析（圖3）。在L=8.0處，可以分為3類，其中‘陽光玫瑰’‘醉金香’和‘巨玫瑰’為第I類；‘金手指’‘維多利亞’‘甬優(yōu)1號’為第II類；‘夏黑’和‘早夏黑’為第III類。其中第I類和第II類具有突出的特點，其可溶性固形物偏高，可滴定酸偏低，即固酸比偏高；第III類中兩個品種的株產(chǎn)量偏高，花色苷、可溶性蛋白含量最高。

2.7 R-聚類分析

圖4為8份葡萄品種R-聚類分析結(jié)果。在L=9.5處，可以將葡萄的數(shù)據(jù)性指標聚為5組，其中A組為與產(chǎn)量有關(guān)的兩個指標，為穗質(zhì)量和株產(chǎn)；B組有多酚含量、類黃酮含量、Vc含量等7個指標；C組是兩個與果穗有關(guān)的指標，為穗果數(shù)和穗寬；D組僅有硬度一個指標；E組有兩個指標，為還原性糖和可溶性固形物。該結(jié)果與2.4的結(jié)果基本吻合，即A組的穗質(zhì)量和株產(chǎn)呈極顯著正相關(guān)，B組中各指標存在極顯著或顯著正相關(guān)的作用，C組中的兩個指標呈顯著正相關(guān)，硬度在相關(guān)系數(shù)表中與各指標都不存在顯著相關(guān)性，E組中的還原性糖和可溶性固形物存在極顯著正相關(guān)。

3 討論

果樹生物學性狀的相關(guān)性既受多基因遺傳控制，又與外界環(huán)境條件有重要關(guān)系[10]。從8個供試葡萄品種的相關(guān)性分析可以看出，穗粒數(shù)與還原性糖和可溶性固形物呈極顯著負相關(guān)；Vc、多酚、類黃酮、可溶性蛋白、花色苷相互之間呈極顯著正相關(guān)或顯著正相關(guān)；穗長、穗寬、穗質(zhì)量、株產(chǎn)相互之間極顯著正相關(guān)或顯著正相關(guān)；還原性糖與可溶性固形物呈極顯著正相關(guān)，該結(jié)果為研究葡萄果實各性狀、品質(zhì)指標之間的聯(lián)系提供了有效的理論依據(jù)；通過R-聚類分析，將13個果實性狀分為5組，相關(guān)性較強的性狀聚為同類，該結(jié)果與相關(guān)性分析的結(jié)果完全吻合，為今后葡萄育種的生物學研究提供了重要依據(jù)，同時為今后進行性狀觀測和取舍提供了定量化的依據(jù)。

8 個供試葡萄品種豐產(chǎn)性最好的品種是‘夏黑’，其次是‘甬優(yōu)1號’和‘早夏黑’；而‘醉金香’的產(chǎn)量在供試品種中偏低。主要內(nèi)在品質(zhì)方面，可溶性固形物含量較高，可滴定酸含量較低的品種為‘陽光玫瑰’和‘醉金香’，口味濃甜；可溶性固形物和還原性糖含量最低的是‘維多利亞’，口味偏淡。硬度的大小一定程度上反映了果實的耐貯性，影響到果實供應(yīng)期的長短和耐貯運性，進而影響經(jīng)濟效益的提高[11]。相關(guān)研究表明，供試品種中‘陽光玫瑰’硬度最高，耐貯性好；而‘醉金香’最低，耐貯性較差[12-14]。

果實其他內(nèi)在品質(zhì)主要測定了多酚、類黃酮、可溶性蛋白及花色苷的含量。多酚是葡萄重要的次生代謝產(chǎn)物，具有較強的抗氧化活性，是一種很好的自由基清除劑和脂質(zhì)過氧化抑制劑[15]；類黃酮物質(zhì)是最多的酚類物質(zhì)，不僅能保護葡萄免受紫外線、病蟲等傷害，還對葡萄和葡萄酒色澤、風味品質(zhì)以及營養(yǎng)價值起著決定性作用[16-17]。8個供試的葡萄品種中，多酚和類黃酮含量最高的均為‘甬優(yōu)1號’，其次為‘早夏黑’，最低的為‘陽光玫瑰’，兩個指標的含量變化相似，與相關(guān)性分析結(jié)果吻合，即兩者呈極顯著正相關(guān)；花色苷是植物色素中最重要的一類，它存在于高等植物的器官當中，主要將紅、橙、藍、紫等不同的顏色呈現(xiàn)出來，這些天然的花色苷是合成食品色素的理想替代品，具有巨大的潛力[18]。8個供試品種中，果皮為藍黑色的‘早夏黑’和‘夏黑’花色苷含量最多，果皮為黃綠-綠黃的4份供試品種花色苷含量幾乎為零，該結(jié)果與Christophe等[19]研究結(jié)果相同，即花色苷只在有色葡萄品種中檢測到，且在黑色品種的果實中花色苷占總酚含量的42%～51%，占主導地位，紅色品種的果實中花色苷約占總酚含量的21%左右；可溶性蛋白在植物抗逆性方面起到重要作用，它作為調(diào)控蛋白，可以使植物細胞的持水力增強，減輕植物體內(nèi)因原生質(zhì)結(jié)冰而造成的傷害，其含量越高，說明低溫脅迫對植物體造成傷害的幾率越小[20]。8個供試品種中，可溶性蛋白含量最高的為‘早夏黑’‘夏黑’和‘甬優(yōu)1號’，含量最低的是‘醉金香’和‘金手指’，從而看出抗逆性較好的供試品種為‘早夏黑’和‘甬優(yōu)1號’，抗逆性較差的品種是‘醉金香’和‘金手指’。

品種對水果產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效至關(guān)重要，本研究通過8個葡萄品種果實品種的主成分分析，并將14項品質(zhì)指標降維成了4項綜合評價指標，通過計算綜合得分，表現(xiàn)較突出的是‘早夏黑’‘夏黑’和‘甬優(yōu)1號’，得分較低的是‘醉金香’和‘陽光玫瑰’，該研究結(jié)果與Q-聚類分析結(jié)果基本吻合。在Q-聚類分析中，綜合排名最高的兩個品種‘夏黑’和‘早夏黑’聚在一類，即第III類，綜合排名較低的基本聚在第I類，表明在本研究中建立的綜合品質(zhì)評價模型對果實品質(zhì)進行評價是可行且可信的，與張芳的研究結(jié)果相似[4]。

4 結(jié)論

本文綜合8個供試葡萄品種的果穗經(jīng)濟性狀和內(nèi)在品質(zhì)等指標，采用相關(guān)性分析、主成分分析及聚類分析，初步篩選出了適合貴陽地區(qū)的優(yōu)質(zhì)葡萄品種‘早夏黑’，具有產(chǎn)量較高，口味甜酸，抗逆性好的特點，其次為‘夏黑’和‘甬優(yōu)1號’。需要特別指出的是‘陽光玫瑰’，雖然在綜合排名和產(chǎn)量上偏低，但是具有口感好、香味濃、耐貯存、抗逆性較好、經(jīng)濟價值高的特點，可以作為該地區(qū)重點關(guān)注品種。