陳芮蝶, 高飛， 計(jì)雅男， 賀海耘， 賈彩霞， 翟梅枝，2

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西 楊凌 712100； 2.陜西省核桃工程技術(shù)研究中心，陜西 楊凌 712100)

核桃(JuglansregiaL.)因其果仁營(yíng)養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特和用途多樣躋身于世界4大干果之一[1]。核桃樹不僅具有較強(qiáng)的攔截?zé)焿m、吸收二氧化碳和凈化空氣的能力，也具有水土保持的功能。核桃仁營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，含有大量的脂肪、蛋白質(zhì)、微量元素和礦質(zhì)元素等，具有溫肺潤(rùn)腸、保健益智、預(yù)防心腦血管疾病等藥用和保健功效[2-3]。中國(guó)核桃的基因型豐富，分布廣泛[4]。目前，國(guó)內(nèi)外已有大量對(duì)于不同基因型核桃研究的報(bào)道。GüLSOY等[5]對(duì)土耳其東部阿拉斯谷的500個(gè)不同基因型核桃進(jìn)行堅(jiān)果品質(zhì)測(cè)定，選擇出20個(gè)品質(zhì)優(yōu)良的基因型品種。KAFKAS等[6]研究表明，核桃仁營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的豐度與基因型有很大的相關(guān)性。郭勤等[7]對(duì)山西呂梁地區(qū)不同品種核桃堅(jiān)果的外觀性狀研究結(jié)果表明，供試品種的外形特征差異明顯，其中香玲品種是適宜推廣栽培的優(yōu)良品種。不同基因型核桃的堅(jiān)果性狀和果實(shí)品質(zhì)存在較大差異，研究不同基因型核桃堅(jiān)果的差異，對(duì)核桃資源的生產(chǎn)、開發(fā)、綜合利用及新品種選育具有重要的意義。位于秦巴山區(qū)和黃土塬區(qū)的陜西和山西部分地區(qū)是中國(guó)核桃主產(chǎn)區(qū)，對(duì)這些地區(qū)不同基因型核桃間差異還缺乏系統(tǒng)研究。本研究對(duì)來(lái)自秦巴山區(qū)和黃土塬區(qū)基本相同生境條件下的26個(gè)不同基因型核桃堅(jiān)果進(jìn)行感官指標(biāo)和品質(zhì)指標(biāo)的差異分析，采用主成分分析以及聚類分析的方法，對(duì)其主要性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為核桃品種選擇和改良尤其是雜交親本的選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年9月初核桃果實(shí)成熟期，在位于秦巴山區(qū)和黃土塬區(qū)的陜西山陽(yáng)、陜西楊陵和山西聞喜3個(gè)采樣點(diǎn)選擇不同基因型核桃26種。3個(gè)采樣點(diǎn)生境條件基本一致，為暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)性氣候，年平均溫度為12.5～13.0 ℃，降雨量適中，無(wú)霜期190 d以上，適宜核桃生長(zhǎng)。所選樣樹樹齡均為13～14 a生，處于盛果期，株行距為4 m×4 m，采取常規(guī)人工管理，株產(chǎn)為(15±1) kg。于上午9:00在每株樹冠的上、中、下及里外層隨機(jī)采摘成熟核桃樣品50個(gè)，手工脫去青皮，置于通風(fēng)處自然風(fēng)干后，包裝儲(chǔ)藏。具體見表1。

表1 不同基因型核桃編號(hào)及采樣地點(diǎn)Table 1 Numbers and sampling sites of walnut with different genotypes

1.2 測(cè)定方法

感官指標(biāo)：依據(jù)中華人民共和國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T 3004.8—2018《核桃 第8部分：核桃堅(jiān)果質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)》[8]的要求，對(duì)堅(jiān)果果形、果面特征、橫隔膜質(zhì)地、飽滿度、種皮色、取仁難易程度以及風(fēng)味等感官指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。

品質(zhì)指標(biāo)：三徑(橫徑、縱徑、縫合線徑)用游標(biāo)卡尺測(cè)量。殼厚度用游標(biāo)卡尺分別測(cè)量核殼中部的厚度，求其平均值，精確到0.01 mm。分別測(cè)量50個(gè)堅(jiān)果單果質(zhì)量和仁質(zhì)量，求其平均值。采用索氏提取法[9]測(cè)定樣品含油量，計(jì)算含油率。

出仁率/%=核仁質(zhì)量/堅(jiān)果質(zhì)量×100

(1)

含油率/%=(核仁質(zhì)量-餅粕質(zhì)量)/核仁質(zhì)量×100

(2)

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2017進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 25.0進(jìn)行主成分分析和聚類分析，DPS 2017進(jìn)行差異性分析。

(3)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基因型核桃堅(jiān)果經(jīng)濟(jì)性狀分析

2.1.1 不同基因型核桃堅(jiān)果感官指標(biāo)分析 按照核桃堅(jiān)果感官指標(biāo)質(zhì)量要求[8]，對(duì)26個(gè)不同基因型核桃進(jìn)行堅(jiān)果感官品質(zhì)分析，結(jié)果見表2。從堅(jiān)果形狀來(lái)看，供試核桃品種以橢圓形為主，占38.46%，卵圓形占26.92%，尖圓形占19.23%；從果面特征來(lái)看，S09果面為光滑，果面較光滑的品種有7個(gè),占26.92 %，果面麻的品種有10個(gè),占38.46%，果面較麻的品種8個(gè),占30.77%；從隔膜質(zhì)地來(lái)看，15個(gè)品種隔膜為紙質(zhì)，10個(gè)品種隔膜為革質(zhì)，S02隔膜為膜質(zhì)；從核仁飽滿度來(lái)看，除S09、W01為較飽滿外，其余24個(gè)品種為飽滿；從種皮色來(lái)看，黃色品種12個(gè)占46.15%，其次是淺黃色品種7個(gè)和黃褐色品種5個(gè)，分別占26.92%和19.23%，黃白色品種和紫色品種各1個(gè)，分別為S08和W02；從取仁難易程度來(lái)看，7個(gè)品種易取整仁占26.92%，17個(gè)品種易取1/2仁占65.38%，3個(gè)品種取仁較難占11.54%；從風(fēng)味來(lái)看，供試品種以清香為主12個(gè)占46.15%，其次為淡香9個(gè)占34.62%，其余5個(gè)品種為油香。

表2 不同基因型核桃的感官指標(biāo)分析Table 2 Sensory indexes analysis of walnut with different genotypes

2.1.2 不同基因型核桃堅(jiān)果品質(zhì)指標(biāo)分析 不同基因型核桃的品質(zhì)指標(biāo)分析結(jié)果見表3。不同基因型核桃的品質(zhì)指標(biāo)均存在一定差異。從三徑均值來(lái)看，Y07、Y06、S02和Y01分別為43.17、41.38、41.22和39.40 mm，Y06和S02無(wú)顯著差異，Y07、Y01與Y06和S02差異顯著，Y08的三徑最小僅為31.44 mm。從單果質(zhì)量來(lái)看，Y07、S04、Y06、S02分別為24.79、21.47、19.51、19.44 g，Y06和S02無(wú)顯著差異，Y07、S04與Y06和S02差異顯著，單果質(zhì)量最小為Y08。從仁質(zhì)量來(lái)看，S04、Y07、S02、Y06的仁質(zhì)量較大，均在10～12 g，與其他品種之間差異顯著；仁質(zhì)量在6～8 g的最多，有16個(gè)品種。從殼厚度來(lái)看，殼最薄的品種是Y05為1.00 mm，與其他品種相比差異顯著，S01、S06殼最厚均為1.56 mm。從出仁率來(lái)看，Y02、S02、Y06出仁率顯著高于其他品種，分別為57.64%、56.13%、54.7%；Y09、S09的出仁率分別為42.83%和43.28%，顯著低于其他品種。從含油率來(lái)看，不同基因型核桃的含油率在63.20%～73.45%。

26個(gè)供試品種的油脂含量總體較高且品種間的差異性較小，Y01、W03、W04、S09、W06、Y10含油率高于70%，屬于高油含量的品種。仁質(zhì)量的變異系數(shù)最大為25.91%，含油率的變異系數(shù)最小為4.59%，各堅(jiān)果品質(zhì)的變異系數(shù)大小依次為仁質(zhì)量>單果質(zhì)量>殼厚度>縱徑>橫徑>出仁率>三徑均值>縫合線徑>含油率。仁質(zhì)量和單果質(zhì)量的變異程度較大，表明供試的26個(gè)基因型核桃在這2個(gè)品質(zhì)特征上具有較高遺傳多樣性；含油率的變異系數(shù)最小，表明供試的26個(gè)基因型核桃的油脂含量上具有較好的一致性。

表3 不同基因型核桃的堅(jiān)果品質(zhì)指標(biāo)分析Table 3 Quality indexes analysis of walnut with different genotypes

2.2 不同基因型核桃堅(jiān)果性狀主成分分析和坐標(biāo)圖評(píng)價(jià)

2.2.1 不同基因型核桃堅(jiān)果品質(zhì)指標(biāo)主成分分析 主成分分析可以利用原變量間具有較強(qiáng)的相關(guān)性的特點(diǎn)，對(duì)原變量進(jìn)行降維分析，用少量因素來(lái)描述多種指標(biāo)或因素之間的關(guān)系[12]。對(duì)9個(gè)堅(jiān)果品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得出各主成分的特征值、方差貢獻(xiàn)率和累積方差貢獻(xiàn)率，結(jié)果見表4。第1主成分的方差貢獻(xiàn)率為35.903%，第2主成分的方差貢獻(xiàn)率為25.545%，第3主成分的方差貢獻(xiàn)率為22.299%，第4主成分的方差貢獻(xiàn)率為8.889%。前4個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)92.636%，表明前4個(gè)主成分已經(jīng)基本代表了堅(jiān)果品質(zhì)的綜合信息，可作為核桃堅(jiān)果品質(zhì)的重要主成分進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

表4 主成分的特征值、方差貢獻(xiàn)率和累積方差貢獻(xiàn)率Table 4 Eigen value, variance contribution rate, cumulative variance contribution rate of principal component

2.2.2 不同基因型核桃堅(jiān)果的主成分分析坐標(biāo)圖評(píng)價(jià) PCA主成分得分圖能直觀看出各基因型核桃與主成分之間的關(guān)系，明確區(qū)分出不同核桃品種的優(yōu)勢(shì)特征。以堅(jiān)果品質(zhì)第1主成分(PC1)與第2主成分(PC2)、第3主成分(PC3)和第4主成分(PC4)分別繪制PCA得分坐標(biāo)圖。如圖1所示，PC1主要綜合了出仁率和仁質(zhì)量的信息，其中出仁率在PC1正向分布分值最大，因此PC1主要反映出仁率，含油率呈負(fù)向分布且分值最小。PC2正向區(qū)間的指標(biāo)為出仁率和含油率，其中含油率在PC2上正向分布最大，因此PC2主要反映含油率，而橫徑和縫合線徑在PC2上負(fù)向分布最小。從各基因型與PC1和PC2的關(guān)系來(lái)看，W01、W02、Y05、Y03、S01和S03這6個(gè)品種同時(shí)都落在PC1和PC2正向區(qū)間，表明這6個(gè)品種不僅出仁率較高，同時(shí)也具有良好的油脂品質(zhì)。如圖2所示，在PC3中殼厚度在正向區(qū)間且取值最大，表明PC3越大核殼越厚；含油率處于負(fù)向分布，取值最大，表明PC3主要反映殼厚度和油脂含量的信息。從各基因型與PC1和PC3的關(guān)系來(lái)看，落在第3區(qū)間的品種為W03、W06、W04、Y10和Y01，雖然處在PC1的負(fù)向區(qū)間，出仁率相對(duì)偏低，但是落在PC3的負(fù)向區(qū)間，負(fù)向分布越小含油量越高，表明這些品種具有薄殼和含油率高的優(yōu)勢(shì)。如圖3所示，在PC4中，縫合線徑位于正向區(qū)間且取值最大，其次是橫徑也處于正向區(qū)間，而縱徑處于負(fù)向分布取值最大，表明PC4主要反映形狀特征。就不同基因型核桃與PC1和PC4的關(guān)系而言，落在第1區(qū)間的基因型Y02、S05和Y06縫合線徑和橫徑的比值較大，出仁率較高；落在第4區(qū)間的基因型S02和S03則是縱徑較大，出仁率也較高。

圖1 不同基因型核桃與第1主成分和第2主成分的關(guān)系 Fig.1 The relationship between PC1 and PC2 ofdifferent walnut genotypes

圖2 不同基因型核桃與第1主成分和第3主成分的關(guān)系 Fig.2 The relationship between PC1 and PC3 of different walnut genotypes

2.3 不同基因型核桃堅(jiān)果品質(zhì)指標(biāo)聚類分析

由圖4可知，26個(gè)不同基因型核桃在平方歐式距離為15時(shí)，被分為A、B共2大類，其中A類核桃堅(jiān)果三徑均值與核仁質(zhì)量較大，為大果型品種；依據(jù)堅(jiān)果形狀，A類在平方歐式距離為10時(shí)，分為A-1、A-2共2個(gè)亞類。其中，巨豐(Y07)、西林3號(hào)(S02)為橢圓形，為A-1亞類；溫185(Y01)、西林2號(hào)(Y06)、晉龍1號(hào)(S04)為卵圓形，為A-2亞類。B類核桃堅(jiān)果相對(duì)較小，為中小果型品種。依據(jù)堅(jiān)果大小，B類在平方歐式距離為5時(shí)，分為B-1和B-2 2個(gè)亞類。其中，香玲(W02)、遼寧1號(hào)(Y03)、遼寧3號(hào)(Y04)等11個(gè)品種果個(gè)較小，質(zhì)量在8～12 g，為B-1亞類；西洛2號(hào)(S05)、宜核1號(hào)(S07)、中林5號(hào)(Y02)等10個(gè)品種果個(gè)中等，質(zhì)量在13～16 g，為B-2亞類。聚類結(jié)果反映了核桃品質(zhì)在不同基因型間存在較大遺傳差異，核桃的物理品質(zhì)與其親緣關(guān)系之間存在聯(lián)系。

圖3 不同基因型核桃與第1主成分和第4主成分的關(guān)系Fig.3 The relationship between PC1 and PC4 of different walnut genotypes

注：橫軸表示平方歐式距離；節(jié)點(diǎn)上的標(biāo)注表示分類結(jié)果。

3 結(jié)論與討論

中國(guó)核桃的種質(zhì)資源非常豐富，不同基因型核桃的性狀差異較大。當(dāng)選取的指標(biāo)體系或者評(píng)價(jià)側(cè)重點(diǎn)不一樣，對(duì)不同基因型的核桃堅(jiān)果性狀的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果也會(huì)不相同[12]。秦巴山區(qū)和黃土塬區(qū)氣候適宜、自然條件較好，適宜核桃生長(zhǎng)，本研究對(duì)來(lái)自該地區(qū)相似生境條件下不同基因型核桃堅(jiān)果感官和品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，結(jié)果表明26個(gè)基因型核桃堅(jiān)果品質(zhì)存在明顯的差異性和豐富的特征性。供試的26個(gè)基因型核桃外觀特征比較明顯，果形主要為橢圓形、卵圓形和尖圓形，果面主要為較光滑和麻。核仁是核桃的主要食用部分，其品質(zhì)好壞直接決定了核桃的商品價(jià)值，這是由于種皮色是核桃堅(jiān)果的重要商品性狀之一，且種皮色淺的核桃一般澀味輕、口感好[13]。供試的26個(gè)基因型核桃中種皮色黃色12個(gè)，淺黃色7個(gè)，黃白色1個(gè)，2/3以上的種皮色較淺，包括5個(gè)風(fēng)味為油香的品種，這與申艷紅等[13]研究結(jié)果相似。天王1號(hào)(S08)種皮色為紫色，是少有的特異基因型，為核桃特色品種的推廣提供可能性。

變異系數(shù)是性狀遺傳多樣性的量化指標(biāo)，變異系數(shù)越大表明遺傳多樣性越豐富[14]。26個(gè)基因型核桃仁質(zhì)量變異達(dá)到25.91%、單果質(zhì)量變異為24.31%、殼厚度變異為11.27%，變異幅度大，在核桃雜交親本選擇時(shí)有較大的潛力，這與趙萌君等[15]的研究結(jié)果基本一致。此外，26個(gè)基因型核桃含油率變異最小為4.59%，含量在63.20%～73.45%之間，與多數(shù)研究相吻合[16-18]。溫185(Y01)、岱香(W03)、元林(W04)、元豐(S09)、清香(W06)、吐萊爾(Y10)為高油品種，今后可作為油用品種加大推廣力度，以滿足核桃油加工企業(yè)對(duì)高出油率原料的市場(chǎng)需求[19]。

孫垟?shù)萚20]和蘇彥蘋等[21]均在核桃優(yōu)株綜合評(píng)價(jià)中應(yīng)用主成分分析法，認(rèn)為該方法用于優(yōu)良品種的選擇，既能把握品種的綜合性狀表現(xiàn)，又能簡(jiǎn)化選擇程序，且更具有科學(xué)性。本研究通過(guò)主成分分析得出，出仁率、含油率、殼厚度、縱徑4個(gè)指標(biāo)的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)92.636%，表明選取的主成分能很好地代表測(cè)定的堅(jiān)果品質(zhì)指標(biāo)，分析結(jié)果比較合理。結(jié)合主成分分析得分圖表明，魯光(W01)、香玲(W02)、西扶1號(hào)(Y05)、遼核1號(hào)(Y03)、西扶2號(hào)(S01)、豐輝(S03)是出仁率和含油率較高的基因型，岱香(W03)、清香(W06)、元林(W04)、吐萘爾(Y10)、溫185(Y01)是核殼薄且高含油率的基因型，西林2號(hào)(Y06)、巨豐(Y07)、西林3號(hào)(S02)是單果較大的基因型。通過(guò)聚類分析將26個(gè)不同基因型核桃分為2大類4個(gè)亞類，21個(gè)中小果型品種聚為1個(gè)大類，5個(gè)大果型品種聚為另1個(gè)大類，這表明核桃堅(jiān)果品質(zhì)存在遺傳差別，在核桃新品種選育時(shí)，根據(jù)育種目標(biāo)可以選擇更適配的親本組合[22]。本研究結(jié)果與潘學(xué)軍等[23]研究結(jié)果相似，也進(jìn)一步證明核桃堅(jiān)果性狀特征作為核桃資源鑒定中最主要特征之一的科學(xué)性和正確性[24]。綜上所述，本研究對(duì)26個(gè)基因型核桃主要感官指標(biāo)和品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了分析，并通過(guò)主成分分析和聚類分析對(duì)其進(jìn)行了評(píng)價(jià)，在一定程度上為不同基因型核桃的品質(zhì)鑒定、合理利用及品種選擇提供了理論依據(jù)。