張 琦，蒲婷婷，王藝儒，韓衛(wèi)娟，索玉靜，白玉娥，傅建敏

（1. 內蒙古農業(yè)大學，內蒙古 呼和浩特 010018；2. 中國林業(yè)科學研究院經濟林研究所，河南 鄭州 450003）

柿Diospyros kakiThunb.為柿科Ebenaceae 柿屬Diospyros植物，其果實色澤艷麗，多汁味美，既可鮮食，也可加工成柿餅、柿醋等，是我國重要的傳統(tǒng)木本糧食[1]。柿的開發(fā)利用潛力巨大，柿果實富含維生素C、酚類物質、可溶性糖、蛋白質及多種礦質元素，具有豐富的營養(yǎng)價值；柿葉和柿蒂中也富含單寧、黃酮等多酚類物質，具有抗氧化、殺菌、保護心血管等多種藥理作用；柿單寧可以吸附土壤和污水中的重金屬，在治理污染和保護環(huán)境方面具有重要應用價值[2-6]。

果實品質包含外觀品質和內在品質兩個方面，其中果實大小、形狀、色澤是果實外觀品質的主要指標，單寧、總酚、氨基酸、蛋白質、維生素C 和可溶性糖是柿果實內在品質的重要組成部分，兩者對于柿果實的鮮食和加工利用均有重要影響。雜交育種是進行果實品質遺傳改良的重要途徑之一，通過合理的親本配置，可創(chuàng)制出綜合雙親優(yōu)良性狀的超親子代。對于雜交子代果實的表型性狀和內含物指標的遺傳變異研究也已有很多報道，吳玉德等[7]對30 組藏杏子代果實樣本的橫徑、厚度、縱徑、單果質量、可溶性固形物含量以及果型指數幾項形態(tài)學指標進行研究，分析其遺傳變異多樣性；趙慧芳等[8]對21 株F1代雜交黑莓優(yōu)株及其親本的果實營養(yǎng)品質進行了遺傳多樣性的比較、分析。探索果實重要性狀的遺傳規(guī)律以及雜交子代特征性狀的多樣性變異，對于指導親本選配有重要指導意義，同時也是優(yōu)良無性系選擇的堅實基礎。

目前對柿雜交子代在遺傳變異和多樣性方面的研究多集中于分子水平，如遺傳改良、自然脫澀性狀遺傳規(guī)律及其早期篩選[9]?！挥小癁槿毡局耐耆鹗疗贩N，是創(chuàng)制甜柿新種質的優(yōu)異候選親本。刁松鋒等[9]前期通過對‘富有’ב赤柿’的雜交F1代實生苗葉片的19 個表型性狀在形態(tài)學水平上進行了多樣性的研究分析，證明了柿雜交F1代葉表型性狀變異豐富，其中14 個數量性狀表現(xiàn)出比較廣泛的分離特征，5 個質量性狀均具有較豐富的多樣性；王藝儒等[10]前期對‘富有’ב赤柿’雜交F1代果實的性狀進行調查與測定，分析了其性別、果實甜澀類型及表型，證明了其雜交F1代的果實表型的遺傳多樣性，但未對其雜交F1代果實品質的多樣性變異進行研究。因此，本研究對已開花結果的‘富有’ב赤柿’雜交子代果實內含營養(yǎng)物質以及果實重要表型性狀進行多樣性分析，旨在了解柿雜交后代果實重要性狀變異的遺傳規(guī)律及變異程度，為利用雜交育種進行果實品質遺傳改良及優(yōu)良無性系單株的選擇奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以‘富有’ב赤柿’的36 份雜交F1代及其親本的完全著色的商熟期[11]果實為供試樣品。樣品采自中國林業(yè)科學研究院經濟林研究所原陽實驗基地（34°55′18″ ～34°56′27″N，113°46′14″ ～113°47′35″E），株行距3 m×4 m，采樣樹為8年生盛果期樹，其樹齡和生長環(huán)境一致，每份種質各方位混合采集10 個果實，采集后低溫冷藏帶回實驗室。

1.2 試驗方法

1.2.1 外觀品質指標的測定

將采集的36 份F1種質及2 份親本材料的10 個果實清洗后測量外觀品質，用游標卡尺測量果實的縱徑（Fruit vertical diameter，F(xiàn)VD）和橫徑（Fruit horizontal diameter，F(xiàn)HD），精確到0.01 mm；用電子秤稱量單果質量（Single fruit mass，SFM），精確到0.01 g，并計算其果型指數（Fruit shape index，F(xiàn)SI），果型指數＝果實縱徑/果實橫徑。

1.2.2 果實內在品質指標的測定

測量外觀品質指標后將果實去皮去籽，將10個果實的果肉切碎，混合后存于凍存管中，用液氮速凍于-80 ℃超低溫冰箱中保存，用于測定內在品質的相關指標。其中，可溶性固形物（Souble solids content，SSC）利用WYT-4 手持糖度計測定[12]；總酚（Total polyphenols，TP）含量的測定采用Folin-Ciocalteu 法[4]，以沒食子酸為標準品，在波長765 nm 處測定吸光度，樣品中總酚含量以沒食子酸計，mg·g-1；可溶性單寧（Soluble tannins，ST）和不溶性單寧（Insoluble tannins，IT）的測定采用Folin-Ciocalteu 法，參考Oshida 等[13]的方法，以單寧酸為標準品，在波長725 nm 處測定其吸光度；總單寧（Total tannins，TT）含量為可溶性單寧含量和不溶性單寧含量之和；可溶性蛋白（Soluble proteins，SP）含量的測定采用考馬斯亮藍染色法[14]，以牛血清蛋白為標準品，在波長595 nm 處測其吸光值；維生素C（Vitamin C，VC）含量的測定按照張嘉嘉等[15]的方法，采用30 g/L 偏磷酸以及體積分數為80%的冰醋酸研磨提取，0.22 μm 微孔濾膜過濾后進行色譜分析；可溶性糖（Soluble sugars，SS）含量的測定采用蒽酮比色法[14]，以蔗糖為標準品，在波長630 nm 處測定吸光值。每個指標均采取3 次生物學重復。

1.3 數據統(tǒng)計與分析

利用Excel 軟件計算平均值、方差等指標，并繪制頻率分布直方圖；利用SPSS 23.0 軟件進行Pearson 相關性分析、方差分析、Duncan 多重比較分析、主成分分析，采用ward.D2 系統(tǒng)聚類進行聚類，聚類方法采用平方歐氏距離。變異系數=標準差/平均值。

雜種優(yōu)勢分別以中親優(yōu)勢（Hm）、中親優(yōu)勢率（HRm）、超親優(yōu)勢（Hb）和超親優(yōu)勢率（HRb）表示[16]，公式如下：

式中：Fm為雜交F1代某一性狀的平均值；VMP為中親值，雙親某一性狀的平均值；VBP為高親值，雙親中較大的親本值。

2 結果與分析

2.1 雜交F1 代果實外觀和內在品質性狀多樣性特征分析

柿雜交F1代果實12 個性狀的變異特征如表1所示。果實縱徑、橫徑、果型指數和單果質量等4個指標為柿果實主要表型指標，36 份雜交F1代果實的縱徑變化范圍為38.75 ～63.05 mm，變異系數為12.52%；橫徑變化范圍為43.68 ～68.66 mm，變異系數為10.80%；果型指數變化范圍為0.72 ～1.08，變異系數為11.25%；單果質量的變化范圍為49.83 ～162.79 g，變異系數為29.71%；果實橫徑的變異程度最小?？扇苄怨绦挝?、可溶性單寧、不溶性單寧、總單寧、總酚、維生素C、可溶性蛋白和可溶性糖是柿果實內在品質的主要指標。可溶性固形物的變異系數為17.46%，其中ZJ5 的可溶性固形物含量最高，ZJ16 的可溶固形物含量最低，分別為29.58%和13.17%。可溶性單寧的變異系數最高，高達165.97%，ZJ32 的含量最高（14.37 mg/g），ZJ346 最低（0.02 mg/g），可溶性單寧與果實的甜澀類型直接相關，一般甜柿和不完全甜柿在果實完全著色期已經自然脫澀，其可溶性單寧也降至可食性閾值（2 mg/g）以下，而澀柿果實完全著色后可溶性單寧含量仍然比較高，導致其口感具有很強的澀味，本研究中所用材料包含不完全甜柿、不完全澀柿和完全澀柿3個類型，所以其可溶性單寧的變異程度較大。不溶性單寧的變異系數為39.83%，ZJ104 的含量最高，ZJ346含量最低，分別為28.10 和3.31 mg/g；總單寧的變異系數為43.16%，ZJ104 的含量最高，ZJ346 的含量最低，分別為31.52 和3.33 mg/g；總酚的變異系數為143.76%，ZJ10 的含量最高，ZJ49 含量最低，分別為6.85 和0.03 mg/g；維生素C 的變異系數為85.80%，ZJ358 的含量最高，ZJ348 的含量最低，分別為36.72 和2.94 mg/100g；可溶性蛋白的變異系數為26.88%，ZJ376 的含量最高，ZJ104的含量最低，分別為1.63 和0.63 mg/g；可溶性糖的變異系數為52.34%，ZJ376 的含量最高，ZJ346的含量最低，分別為126.41 和12.07 mg/g。綜上，雜交F1代果實表型和內在品質指標均表現(xiàn)出豐富的變異，可溶性單寧和總酚的變異系數較大，果實橫徑和果型指數的變異系數較小，果實表型指標的變異程度要弱于果實內在品質指標。

圖1 為柿雜交F1群體果實12 個品質性狀的頻率分布。由圖1 可以發(fā)現(xiàn)，除可溶性單寧、總酚和維生素C 外，其他性狀均表現(xiàn)出較好的連續(xù)性正態(tài)分布。

圖1 柿雜交F1 群體12 品質性狀的頻率分布Fig. 1 Frequency distribution diagrams for the 12 quality traits of the F1 persimmon progenies

2.2 F1 代果實性狀雜種優(yōu)勢分析

由表2 可以看出，12 個果實性狀在F1代的中親優(yōu)勢率為-31.24%～618.06%。T 檢驗表明，除果實縱徑、可溶性固形物、總酚和維生素C 外，其余8 個性狀的中親優(yōu)勢值均達到極顯著水平（P＜0.01）。其中單果質量、果實橫徑、總酚和維生素C 的中親優(yōu)勢值為負值，說明這4 個性狀的雜種優(yōu)勢在F1代群體中呈下降趨勢。

表2 柿雜交F1 代果實性狀的雜種優(yōu)勢表現(xiàn)Table 2 Heterosis of the 12 fruit traits of the F1 persimmon progenies

12 個果實性狀在F1代中的超親優(yōu)勢率為-63.83%～346.57%，結合表1 和圖1，F(xiàn)1代果實12 個性狀均有在正負兩個方向超出或低于親本的單株，這表明柿雜交F1代普遍存在超親分離現(xiàn)象，其中單果質量、果實橫徑和維生素C 的超親優(yōu)勢率分別為-31.356%、-18.23%和-11.02%，且平均值小于雙親，表明單果質量、果實橫徑和維生素C 退化，出現(xiàn)超低親現(xiàn)象。

2.3 柿雜交F1 代果實性狀Pearson 相關性分析

柿雜交F1代果實性狀Pearson 相關性分析如圖2 所示。單果質量和果實橫縱徑之間呈極顯著正相關關系；果實縱徑與果實橫徑、果型指數之間呈極顯正相關關系；果實橫徑與果型指數呈顯著負相關關系；可溶性單寧與總單寧、總酚呈極顯著正相關關系；不溶性單寧與總單寧呈極顯著正相關關系，與可溶性蛋白呈極顯著負相關關系；總單寧與總酚呈極顯著正相關關系，與可溶性蛋白呈顯著負相關關系。

圖2 柿雜交F1 代果實性狀Pearson 相關性分析Fig. 2 Pearson correlation analysis of the fruit traits of the F1 persimmon progenies

2.4 柿雜交F1 代果實性狀主成分分析

對36 份柿雜交F1代果實的12 個品質指標進行主成分分析，結果如表3 所示。前4 個主成分的特征值大于1，且累計貢獻率已經達到73.42%。6 個主成分的貢獻率分別為32.68%、15.09%、13.51%、12.14%。第1 主成分中，總單寧的正向特征向量最大，為0.83；其次為單果質量、果實橫徑和總酚，分別為0.76、0.76 和0.73；第2 主成分中，維生素C 的正向特征向量最大，為0.61，其次為不溶性單寧和可溶性固形物，分別為0.58 和0.53；第3 主成分中，可溶性單寧的正向特征向量最大，為0.58，其次為總酚，為0.51；第4 主成分中，果型指數的正向特征向量最大，為0.79，其次為可溶性蛋白，為0.50。從12 個品質性狀中提取出總單寧、維生素C、可溶性單寧、果型指數等4 個果實品質性狀，這些性狀是導致柿雜交F1代果實品質性狀差異的主要因素，可作為柿種質資源的評價指標。

表3 柿雜交F1 代果實性狀主成分分析Table 3 Principal component analysis of the fruit traits of the F1 persimmon progenies

2.5 柿雜交F1 代果實性狀聚類分析

根據柿果實12 個品質性狀，可將36 份雜交F1代資源劃分為4 類（圖3），第Ⅰ類群包括15份雜交F1代資源，占全部雜交F1代的41.67%；第Ⅱ類群包括8 份雜交F1子代資源，占全部雜交F1代的22.22%；第Ⅲ類包括3 份雜交F1代資源，占全部雜交F1代的8.33%；第Ⅳ類包括10 份雜交F1子代資源，占全部雜交F1代的27.78%。分析4個類群柿雜交F1代果實12 個品質性狀（表4）發(fā)現(xiàn)，每個類之間柿雜交F1代果實性狀存在較大差異。第Ⅰ類在果實縱徑、果型指數和可溶性糖等方面均高于其他3 個類群，說明第Ⅰ類在果實形態(tài)和甜度方面較優(yōu)異；第Ⅱ類在可溶性固形物、不溶性單寧和維生素C 等方面高于其他3 類，說明第Ⅱ類在果實風味品質等方面優(yōu)于其他類群；第Ⅲ類的單果質量、果實橫徑、總單寧、總酚和可溶性蛋白等方面顯著高于其他3 類，說明這3 份資源在營養(yǎng)物質方面較優(yōu)異；第Ⅳ類的可溶性單寧含量顯著低于其他3 類，均降到可食用閾值以下。

圖3 基于果實品質性狀的柿雜交F1 代的聚類分析Fig. 3 Cluster analysis of the F1 persimmon progenies based on quality traits

表4 柿雜交F1 代不同類群果實品質性狀均值Table 4 Mean of the fruit quality traits of different taxa of the F1 persimmon progenies

3 討 論

果實大小和形狀是外觀品質的主要指標，可以直接影響消費者的選擇，進而決定其經濟價值。通過雜交育種可以實現(xiàn)果實大小和形狀的遺傳改良。李榮飛等[17]分析了2 個鳳梨草莓與黃毛草莓雜交子代的果實品質差異，并從中發(fā)現(xiàn)1 個大果子代，且其氨基酸含量也較高。本研究中‘富有’ב赤柿’雜交F1代果實縱徑、果實橫徑和果型指數的變異系數較小，表明在以‘富有’和‘赤柿’為親本進行雜交育種時，對果實形狀這一性狀的遺傳改良效果并不顯著。

通過雜交育種進行果實風味遺傳改良在獼猴桃[18]、蘋果[19]、梨[20]、冬棗[21]等果樹上已取得優(yōu)異成果。閆忠業(yè)等[22]測定了蘋果品種‘紅玉’與‘金冠’及其雜交后代果實的糖酸組分含量，探討了糖酸組分在蘋果雜交后代中的遺傳規(guī)律。胡光明等[18]通過雜交育種，篩選出‘GY07’‘GY08’和‘HJ05’等具有較高綜合品質的種質，以及‘GY02’等具有較高維生素C 含量的種質。柿果實的主要特征成分包括可溶性單寧、不溶性單寧、總酚、黃酮、維生素C、可溶性糖等[23]，構成了柿果的內在風味品質。研究發(fā)現(xiàn)，‘富有’ב赤柿’雜交F1代果實中，可溶性單寧和總酚的變異系數高達165.97%和143.76%，變異系數越大，說明其遺傳多樣性越豐富，進而選擇優(yōu)良遺傳型的潛力就越大?？扇苄詥螌幒枯^低的種質有ZJ346、ZJ49 和ZJ40，可作為適宜鮮食的優(yōu)異新種質；總酚含量最高的種質是ZJ10，可作為育種材料，應用于以高含量總酚為育種目標的雜交育種；可溶性固形物和可溶性糖含量較高的種質是ZJ5、ZJ66、ZJ83 和ZJ101，可作為加工專用型優(yōu)良新種質。此外，除單寧含量外，12 個性狀在F1代大部分都介于雙親之間，且大部分呈現(xiàn)連續(xù)性較好的正態(tài)分布趨勢，符合多基因控制數量性狀遺傳特征，存在較明顯的非加性效應解體的影響[24]，這與前人對蘋果Malus pumila等植物的研究結論基本一致[25-27]，為今后開展柿雜交F1代果實表型各數量性狀研究奠定了基礎。

可溶性單寧、不溶性單寧以及總單寧的含量在雜交F1中的變異程度均較高，且表現(xiàn)出顯著的超親優(yōu)勢，這是由于母本‘富有’為完全甜柿，父本‘赤柿’為不完全甜柿，其單寧含量均較低，而根據日本甜柿甜澀性狀的遺傳規(guī)律[28-30]，其雜交F1群體里會分離出完全甜柿（PCNA）、不完全甜柿（PVNA）、不完全澀柿（PVA）和完全澀柿（PCA）4 種類型，完全澀柿的單寧含量較其他3 個類型顯著增加，因此，會引起F1群體中單寧含量的豐富變異。本研究所用‘富有’ב赤柿’36份雜交F1代群體中，包含PVNA、PVA 和PCA 3種類型，采樣時期為完全著色的商熟期，通過聚類分析，將這36 份雜交F1代聚類為4 類，第Ⅳ類的10 份種質均為不完全甜柿，可溶性單寧含量降到了可食用閾值以下。不完全甜柿在果實硬熟期也可以自然脫澀，脫澀程度與種子數有關，果肉褐斑面積和顏色深淺不同，有些種質的果實品質很接近完全甜柿，具有很好的發(fā)展?jié)摿?。而且對于甜柿育種，不完全甜柿是有望獲得完全甜柿新種質的雜交育種親本材料。

柿倍性復雜，主要以六倍體為主，少數品種為九倍體。對于基因型高度雜合作物，創(chuàng)新優(yōu)異種質的一個有效辦法就是開展雜交育種[31]。但對于林木而言，雜交育種周期較長，若想提高育種效率，除了利用分子標記輔助早期選擇縮短育種周期外，還需從根源上提高目標性狀獲得的概率，即根據重要性狀的遺傳變異規(guī)律進行合理的親本配置。因此，對雜交子代群體進行重要性狀的變異分析，解析其遺傳規(guī)律是雜交育種項目中不可或缺的內容。此外，對雜交子代的果實品質進行綜合評價，是篩選優(yōu)異種質的基礎。本研究篩選出的優(yōu)異新種質，通過進一步觀測評價，有望成為良種培育及雜交育種的優(yōu)良基礎材料。

4 結 論

本研究對‘富有’ב赤柿’的雜交子代群體單果質量、果實橫徑、果實縱徑和果型指數等4個果實外觀和可溶性固形物、總酚、可溶性單寧、不溶性單寧、總單寧、可溶性蛋白、維生素C、可溶性糖等8 個內在品質進行綜合測評，研究結果表明柿雜交F1代果實12個性狀遺傳多樣性豐富，相對于表型性狀的小幅度變異，作為果實品質重要指標的內含物含量變異更為豐富。本研究為利用雜交育種進行柿果實品質的遺傳改良提供了理論指導。