68份甜櫻桃種質(zhì)資源表型性狀多樣性分析及評(píng)價(jià)

摘 要：為了解甜櫻桃種質(zhì)資源表型性狀的變異特點(diǎn)和多樣性，以68份甜櫻桃資源為研究對(duì)象，通過(guò)多樣性、相關(guān)性、聚類(lèi)及主成分等分析方法對(duì)13個(gè)表型性狀的遺傳多樣性進(jìn)行研究。結(jié)果表明，4個(gè)質(zhì)量性狀Shannon-Wiener信息指數(shù)為0.88～1.36，Simpson多樣性指數(shù)為0.48～0.71；9個(gè)數(shù)量性狀的變異系數(shù)為6.28%～21.44%；在歐式距離約為14時(shí)，聚類(lèi)分析將68份甜櫻桃種質(zhì)分為六類(lèi)；主成分分析表明，前3個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為67.657%，篩選出5個(gè)代表性指標(biāo)，可以作為甜櫻桃種質(zhì)資源評(píng)價(jià)及選育品種的指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：甜櫻桃；種質(zhì)資源；表型性狀；多樣性；評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：S662.5" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" 文章編號(hào)：0488-5368（2024）10-0062-06

收稿日期：2024-03-11 修回日期：2024-04-25

第一作者簡(jiǎn)介：李艷（1987-），女，碩士，助理研究員，主要從事果樹(shù)栽培及新品種選育研究。

通信作者：馬慶州。

Diversity Analysis of Phenotypic Traits and Evaluation "of 68 Sweet Cherry Germplasm Resources

LI Yan1， MA Qingzhou1，JI Donghua2，MA Lili1，" ZHANG Quanshun1

（1. Zhengzhou Research Institute of Agricultural Science and Technology， Zhengzhou， Henan 450000， China; "2. Weihui" Bureau of Agriculture and Rural Affairs， Weihui， Henan 453100， China.）

Abstract： To review the variation characteristics and diversity of phenotypic traits of sweet cherry germplasm resources， 68 sweet cherry germplasm resources were taken as research subjects. Thirteen phenotypic traits were analyzed using diversity analysis， correlation analysis， cluster analysis， and principal component analysis. The results showed that the Shannon-Wiener information index for four quality traits ranged from 0.88 to 1.36， and the Simpson diversity index ranged from 0.48 to 0.71. The coefficient of variation of nine quantitative traits ranged from 6.28% to 21.44%; when the Euclidean distance was approximately 14， the 68 sweet cherry germplasm resources were divided into six groups based on cluster analysis. Principal component analysis indicated that the cumulative contribution rate of the first three principal components is 67.657%， and five representative indicators are selected， which can serve as indicators for evaluating sweet cherry germplasm resources and breeding varieties.

Key words：Sweet cherry；Germplasm resources；Phenotypic traits; Diversity; Evaluation

甜櫻桃為薔薇科李屬（%Prunus %L.）櫻亞屬（%Subgen. Cerasus%），全球現(xiàn)有150余個(gè)品種，是北方落葉果樹(shù)中果實(shí)成熟較早的樹(shù)種，有“春果第一枝”的美名[1]。甜櫻桃起源于里海和黑海地區(qū)，于19世紀(jì)70年代引入我國(guó)[2]。果實(shí)色澤優(yōu)美、風(fēng)味濃厚、營(yíng)養(yǎng)豐富，深受消費(fèi)者和種植者青睞。近年來(lái)甜櫻桃種植面積逐年增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)已成為櫻桃生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國(guó)，櫻桃已發(fā)展成為全國(guó)性果樹(shù)，現(xiàn)有甜櫻桃栽培面積約20萬(wàn)hm2，年產(chǎn)量約150萬(wàn)t[3]。

種質(zhì)資源是親代傳遞給子代的遺傳物質(zhì)，是支撐農(nóng)業(yè)科技原始創(chuàng)新及植物遺傳改良的物質(zhì)基礎(chǔ)[4]。近年來(lái)，關(guān)于種質(zhì)資源的收集、鑒定及評(píng)價(jià)的報(bào)道日益增多，但是和大宗果樹(shù)同類(lèi)研究相比，甜櫻桃的種質(zhì)資源研究相對(duì)較弱。鑒于《中國(guó)主要櫻桃品種》及報(bào)道的甜櫻桃品種資料信息的權(quán)威性與科學(xué)性，有關(guān)品種性狀特征的描述能反映出該品種的特點(diǎn)，準(zhǔn)確性較高，從中篩選出數(shù)據(jù)較為完整的甜櫻桃品種68份（見(jiàn)表1），對(duì)其種質(zhì)資源的13個(gè)表型性狀進(jìn)行多樣性分析，并通過(guò)相關(guān)分析、聚類(lèi)分析及主成分分析，建立甜櫻桃種質(zhì)資源表型性狀綜合評(píng)價(jià)體系，并從中篩選出優(yōu)異的甜櫻桃種質(zhì)資源，為甜櫻桃種質(zhì)評(píng)價(jià)和品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)收集

本文共收集了68份甜櫻桃品種，其中65份品種的數(shù)據(jù)資料來(lái)自《中國(guó)主要櫻桃品種》，其他3個(gè)品種分別是2019年報(bào)道的早蜜露[5]、五月紅[6]，2022年報(bào)道的晚蜜露[7]（表1）。

1.2 數(shù)據(jù)提取與分析

整理并規(guī)范68份甜櫻桃品種的葉長(zhǎng)、葉寬、花冠直徑、果形、果皮顏色、平均單果重、最大單果重、果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、果柄長(zhǎng)、可溶性固形物含量、風(fēng)味 、硬度13個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)資料。甜櫻桃種質(zhì)資源質(zhì)量性狀及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

采用WPS軟件對(duì)收集數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，計(jì)算甜櫻桃種質(zhì)各質(zhì)量性狀的分布頻率及Shannon-Wiener信息指數(shù)H和Simpson多樣性指數(shù)D；計(jì)算各數(shù)量性狀的最小值、最大值、極差、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)；使用SPSS軟件對(duì)數(shù)量性狀進(jìn)行相關(guān)性分析、聚類(lèi)分析和主成分分析，并計(jì)算綜合得分。

2 "結(jié)果與分析

2.1 表型性狀多樣性分析

2.1.1 質(zhì)量性狀多樣性分析 由表3可知，4個(gè)質(zhì)量性狀的信息指數(shù)H分布在0.88～1.36，多樣性指數(shù)D分布在0.48～0.71，果形以心臟形為主，所占頻率為39.71%，其次是腎形的，占26.47%，近圓的占25.00%，卵圓的占5.88%，扁圓和橢圓的所占比例最少，均為1.47%。果皮顏色以紫紅色為主，所占頻率為51.47%，其次是紅色品種，占26.47%，黃底色紅暈品種占16.18%，橙紅色品種占4.41%，黑紫色品種占1.47%，黃色品種為0。風(fēng)味以酸甜型為主，所占頻率為69.12%，其次是甜酸型的，占16.18%，甜型品種占13.24%，酸型品種所占比列最小，僅為1.47%。硬度以硬的品種為主，所占頻率為44.12%，其次是硬度中等的，占36.76%，果實(shí)軟的所占比例最小，為19.12%。

2.1.2 數(shù)量性狀多樣性分析 由表4可以看出，9個(gè)數(shù)量性狀的變異系數(shù)為6.28%～21.44%，其中果實(shí)縱徑的變異系數(shù)最小，最大單果重的變異系數(shù)最大。在葉片性狀中，葉長(zhǎng)、葉寬的平均值分別為14.83 cm、7.11 cm，變異系數(shù)分別為12.06%、14.40%；其中葉長(zhǎng)最大值19.10 cm（麗珠），最小值11.00 cm（卡塔琳）；葉寬最大值9.10 cm（香泉1號(hào)），最小值5.10 cm（羅亞明）?；ü谥睆狡骄禐?.80 cm，變異系數(shù)為9.97%，最大值4.90 cm（黑金），最小值3.00 cm（桑緹娜）。在單果重性狀中，平均單果重、最大單果重的平均值分別為8.99 g、11.34 g，變異系數(shù)分別為19.00%、21.44%；其中平均單果重最大值13.3 g（泰珠），最小值5.21 g（羅亞安），最大單果重最大值18.00 g（砂蜜豆），最小值6.33 g（羅亞安）。在果實(shí)直徑性狀中，縱徑、橫徑的平均值分別為2.41 cm、2.69 cm，變異系數(shù)分別為6.28%、8.90%；其中縱徑最大值2.78 cm（加拿大巨人），最小值2.02 cm（早露），橫徑最大值3.46 cm（蜜露），最小值2.10 cm（紅瑪瑙）。果柄長(zhǎng)平均值為4.01 cm，變異系數(shù)為21.06%，最大值6.60 cm（羅亞李），最小值2.32 cm（紅燈）?？扇苄怨绦挝锖科骄?8.33%，變異系數(shù)為8.42%，最大值22.00%（明珠），最小值15.30%（薩姆）。

2.1.3 數(shù)量性狀相關(guān)性分析 由表5可知，9個(gè)數(shù)量性狀間存在不同程度的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)顯著水平（%P＜0.05）有1個(gè)，極顯著水平（P%＜0.01）共8個(gè)。平均單果重、最大單果重、果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑兩兩之間呈極顯著相關(guān)；葉寬與葉長(zhǎng)呈極顯著相關(guān)，葉寬與平均單果重呈極顯著相關(guān)，葉寬與果實(shí)橫徑呈顯著相關(guān)。平均單果重與最大單果重、平均單果重與果實(shí)橫徑的相關(guān)系數(shù)均在0.800以上，遠(yuǎn)高于其他性狀之間的相關(guān)系數(shù)，說(shuō)明他們之間相關(guān)性更密切。

2.2 數(shù)量性狀聚類(lèi)分析

由圖1可知，在歐式距離約為14時(shí)，將68份甜櫻桃種質(zhì)資源分為六類(lèi)（表6）。第Ⅰ類(lèi)群包括繡珠、布魯克斯、艷陽(yáng)等14份品種，特點(diǎn)是葉片大，果個(gè)也大，葉寬平均值為7.72 cm，平均單果重11.34 g，果實(shí)縱徑平均值2.52 cm、果實(shí)橫徑平均值2.99 cm；第Ⅱ類(lèi)群包括齊早、福晨、黑珍珠、早大果及砂蜜豆共5份品種，特點(diǎn)是可溶性固形物含量低，可溶性固形物含量平均值為16.88%；第III類(lèi)群包括大紫、因代克斯、羅亞安3份品種，特點(diǎn)是葉片小，果個(gè)也小，葉寬平均值為5.90 cm，平均單果重5.70 g，果實(shí)縱橫徑平均值均為2.28 cm；第IV類(lèi)群包括魯玉、桑緹娜、雷尼、蜜泉及羅亞明共5份品種，特點(diǎn)是花冠直徑小，可溶性固形物含量高，花冠直徑平均值為3.44 cm，可溶性固形物含量平均值21.14%；第ⅴ類(lèi)群包括早紅珠、琳達(dá)、羅亞李等15份品種，特點(diǎn)是花冠直徑大，果柄長(zhǎng)，花冠直徑平均值為3.90 cm，果柄長(zhǎng)平均值為4.43 cm；第Ⅵ類(lèi)群中品種最多，包括美早、賓庫(kù)、紅燈等26份種質(zhì)，特點(diǎn)是葉片長(zhǎng)，葉長(zhǎng)平均值為16.12 cm。

2.3 數(shù)量性狀的主成分分析

對(duì)68份甜櫻桃種質(zhì)資源的9個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行主成分分析，不同主成分各個(gè)性狀特征向量值、特征值和累計(jì)貢獻(xiàn)率如表7所示，前3個(gè)特征值大于1的主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)67.657%，表明前3個(gè)主成分代表了本研究種質(zhì)表型性狀的大部分信息。

第1主成分特征值為3.164，貢獻(xiàn)率為35.161%，其中平均單果重、最大單果重及果實(shí)橫徑載荷值較大，此類(lèi)參數(shù)與果個(gè)大小有關(guān)；第2主成分特征值為1.688，貢獻(xiàn)率為18.754%，載荷值較大的為葉長(zhǎng)和葉寬，此類(lèi)參數(shù)與葉片大小有關(guān)；第3主成分特征值為1.237，貢獻(xiàn)率為13.743%，載荷值較大的為花冠直徑和果柄長(zhǎng)。

2.4 綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和載荷矩陣得出每個(gè)主成分得分的線性方程（F-1、F-2、F-3），然后以3個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重系數(shù)建立綜合評(píng)價(jià)模型（F）進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

F-1=0.219X-1+0.260X-2-0.083X-3+0.521X-4+0.483X-5+0.317X-6+0.485X-7-0.152X-8+0.119X-9

F-2=0.626X-1+0.611X-2+0.044X-3-0.120X-4-0.139X-5-0.372X-6-0.152X-7-0.194X-8-0.010X-9

F-3=0.155X-1+0.115X-2+0.691X-3+0.089X-4-0.070X-5+0.203X-6+0.084X-7+0.572X-8-0.314X-9

根據(jù)方程數(shù)值，以及各主成分的貢獻(xiàn)率權(quán)重（0.520、0.277、0.203）得到綜合得分公式：F=0.520F-1+0.277F-2+0.203F-3，按照計(jì)算公式得到甜櫻桃種質(zhì)資源綜合得分，綜合得分越高，種質(zhì)綜合表現(xiàn)越好，如表8所示。

3 討論與結(jié)論

植物表型性狀是種質(zhì)資源多樣性評(píng)價(jià)的特征性指標(biāo)，主要受基因和環(huán)境影響，具有直觀、易于調(diào)查的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)表型性狀的鑒定評(píng)價(jià)，可以更好的認(rèn)識(shí)和挖掘種質(zhì)資源[9～10]。Shannon-Wiener信息指數(shù)、Simpson多樣性指數(shù)及變異系數(shù)是評(píng)價(jià)種質(zhì)資源多樣性的重要指標(biāo)，值越大表型性狀的多樣性越豐富。本研究對(duì)4個(gè)質(zhì)量性狀的研究發(fā)現(xiàn)，Shannon-Wiener信息指數(shù)較高的表型特征為果形（1.36）、果皮顏色（1.19），說(shuō)明果形和果皮顏色變異信息豐富，這與劉胤[11]等研究結(jié)果一致；Simpson多樣性指數(shù)為0.48～0.71。果形以心臟形居多，占統(tǒng)計(jì)品種的39.71%；果皮顏色以紫紅色為主，占統(tǒng)計(jì)品種的51.47%；風(fēng)味以酸甜型居多，占統(tǒng)計(jì)品種的69.12%；硬度以硬為主，占統(tǒng)計(jì)品種的44.12%。9個(gè)數(shù)量性狀的變異系數(shù)為6.28%～21.44%，最大單果重和果柄長(zhǎng)的變異幅度較大，變異系數(shù)均超過(guò)20%，說(shuō)明單果重和果柄長(zhǎng)遺傳信息豐富，具有較大的改良潛力；而果實(shí)縱橫徑、可溶性固形物含量及花冠直徑變異幅度較小，變異系數(shù)均小于10%，說(shuō)明在現(xiàn)有種質(zhì)基礎(chǔ)上改良空間有限。

通過(guò)對(duì)9個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)各數(shù)量性狀間大多有不同程度的相關(guān)性，平均單果重、最大單果重、果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑兩兩之間呈極顯著相關(guān)，葉寬與葉長(zhǎng)呈極顯著相關(guān)，葉寬與平均單果重呈極顯著相關(guān)，葉寬與果實(shí)橫徑呈顯著相關(guān)，說(shuō)明在幼苗期可根據(jù)葉片大小預(yù)判果實(shí)的大小，這與潘鳳榮[12]等的研究結(jié)果一致，為后代材料的早期鑒定及預(yù)先選擇提供一定的參考價(jià)值。

聚類(lèi)分析將68份甜櫻桃品種分為六大類(lèi)群。第Ⅰ類(lèi)群特點(diǎn)是葉片大，果個(gè)也大，表型性狀有優(yōu)勢(shì)；第Ⅱ類(lèi)群特點(diǎn)是可溶性固形物含量低；第III類(lèi)群具有葉片小，果個(gè)也小的特點(diǎn)，表型性狀不具優(yōu)勢(shì)；第IV類(lèi)群特點(diǎn)是花冠直徑小，可溶性固形物含量高；第V類(lèi)群特點(diǎn)是花冠直徑大，果柄長(zhǎng)；第Ⅵ類(lèi)群中品種最多，葉片最長(zhǎng)。選育品種時(shí)，可根據(jù)這些信息作為參考，從而提高育種效率。

通過(guò)主成分分析評(píng)價(jià)種質(zhì)性狀的研究已普遍應(yīng)用于蘋(píng)果[13]、柑橘[14]、葡萄[15]等大宗果樹(shù)。本文主成分分析結(jié)果可知，得到累計(jì)貢獻(xiàn)率為67.657%，3個(gè)主成分共篩選出單果重、果實(shí)橫徑、葉長(zhǎng)、葉寬、花冠直徑5個(gè)代表性指標(biāo)，可以作為甜櫻桃種質(zhì)資源評(píng)價(jià)及選育品種的指標(biāo)。結(jié)合甜櫻桃表型性狀綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可知，繡珠、艷陽(yáng)及布魯克斯表現(xiàn)較好，這也與市場(chǎng)行情一致；小葉小果型種質(zhì)表現(xiàn)較差。

甜櫻桃的生長(zhǎng)受砧木、栽培技術(shù)及氣候條件的影響，在今后的研究中，也應(yīng)因地制宜，并結(jié)合其豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性、抗逆性等進(jìn)一步篩選，采用更為科學(xué)的評(píng)價(jià)方法與體系來(lái)篩選甜櫻桃品種，充分發(fā)揮甜櫻桃資源價(jià)值。

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