陳 璐，廖光聯(lián)，楊 聰，黃春輝，鐘 敏，陶俊杰，曲雪艷，徐小彪

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/獼猴桃研究所，江西南昌330045)

獼猴桃(Actinidiaspp.)屬于獼猴桃科(Actinidiaceae)獼猴桃屬(ActinidiaLindl)植物，是一種漿果類落葉的多年生藤本植物[1]。獼猴桃果實(shí)風(fēng)味獨(dú)特，營養(yǎng)豐富，含有豐富的抗氧化性物質(zhì)和人體所必需的氨基酸以及礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分，具有較高的經(jīng)濟(jì)和保健價(jià)值，廣受消費(fèi)者青睞，已被譽(yù)為“水果之王”。目前市場(chǎng)上銷售的獼猴桃按成熟時(shí)果肉顏色分類，可分為綠色、黃色和紅色[2]，且多為綠肉品種，黃肉和紅心的獼猴桃品種相對(duì)較少。果實(shí)品質(zhì)是獼猴桃生產(chǎn)中最重要的經(jīng)濟(jì)因素，果實(shí)品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。隨著人們生活水平和消費(fèi)水平的不斷提高，消費(fèi)者對(duì)獼猴桃品種多樣化和果實(shí)品質(zhì)也越來越重視，因此生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)具特異性狀的獼猴桃是目前急需解決的問題。

獼猴桃果實(shí)品質(zhì)分為果實(shí)外觀品質(zhì)與內(nèi)在品質(zhì)，各品質(zhì)指標(biāo)在果實(shí)評(píng)價(jià)方面主次區(qū)分不明顯。1933年主成分分析被首次提出，由于多個(gè)變量之間都存在著相關(guān)性，通過將原來的變量重新線性組合成若干個(gè)互不相關(guān)的綜合指標(biāo)來代替原來的變量，并盡可能提取原來變量的信息來解釋原有變量的協(xié)方差結(jié)構(gòu)，即通過原來變量的少數(shù)幾個(gè)線性組合來解釋原來變量以實(shí)現(xiàn)降維的多元統(tǒng)計(jì)方法[3]，不僅保留了絕大部分信息，且主成分間相互獨(dú)立，避免信息重復(fù)[4]，同時(shí)具備較強(qiáng)的代表性，增加了分析的可信度[5]。近年來，許多學(xué)者采用主成分分析法對(duì)棗[6]、獼猴桃[7-8]、蘋果[9-10]、楊梅[11]、南豐蜜桔[12]、葡萄[13]、藍(lán)莓[14]、草莓[15]和杏[16]等果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行了分析和綜合評(píng)價(jià)。而聚類分析是在不刪減信息的前提下，根據(jù)一批樣品的多個(gè)觀測(cè)指標(biāo)，具體找出一些能夠度量樣品或指標(biāo)間相似程度的統(tǒng)計(jì)量，以這些統(tǒng)計(jì)量為劃分類型的依據(jù)，把一些相似程度較大的樣品聚為一類[17-18]。利用主成分分析法與聚類分析相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)方法廣泛地用于果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)，如南豐蜜桔[19]、夏橙[20]、獼猴桃[21]、蘋果[22]和桃[23]等果樹的綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)。然而，有關(guān)黃肉獼猴桃品種(系)的綜合評(píng)價(jià)尚未見報(bào)道。據(jù)此，作者以江西省奉新縣引進(jìn)及選育的21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)為試材，通過測(cè)定其果形指數(shù)、單果質(zhì)量、可溶性固形物、干物質(zhì)、可溶性糖、可滴定酸、維生素C、類胡蘿卜素、固酸比和糖酸比等主要果實(shí)性狀，運(yùn)用主成分分析法與聚類分析共同構(gòu)建一個(gè)科學(xué)合理的黃肉獼猴桃果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)體系，可為黃肉獼猴桃種質(zhì)創(chuàng)新與品種改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料采自江西省奉新縣獼猴桃研究所資源圃，選擇奉新縣目前引進(jìn)栽培的‘廬山香’、‘云海1號(hào)’、‘怡香’、‘早鮮’、‘魁蜜’、‘金豐’、‘華優(yōu)’、‘翠玉’、‘金什1號(hào)’、‘金桃’、‘金艷’和‘金果’12個(gè)品種，以及近年來在江西省境內(nèi)篩選的9個(gè)黃肉獼猴桃優(yōu)良品系，分別是‘宜黃1號(hào)’(YH-1)、‘宜黃2號(hào)’(YH-2)、‘奉黃1號(hào)’(FH-1)、‘奉黃2號(hào)’(FH-2)、‘奉黃3號(hào)’(FH-3)、‘奉黃4號(hào)’(FH-4)、‘武寧1號(hào)’(WN-1)、‘武寧2號(hào)’(WN-2)和‘武寧3號(hào)’(WN-3)，供試的21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)均屬于中華獼猴桃(ActinidiachinensisPlanch)。供試材料為本砧6年生，水平大棚架栽培，土壤為沙壤土，地勢(shì)平坦，土壤較肥沃。每個(gè)品種(系)選用長勢(shì)相對(duì)一致的3棵樹作為試驗(yàn)用樹，單株小區(qū)，3次重復(fù)。在果實(shí)生理成熟期(SSC達(dá)7.5%)分期采集果樣。隨機(jī)采取獼猴桃樹體東、西、南、北4個(gè)方向的果實(shí)共60個(gè)，立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行樣品處理。

1.2 試驗(yàn)方法

成熟期果實(shí)采回來立即用電子天平稱量單果質(zhì)量，游標(biāo)卡尺測(cè)定果形指數(shù)，其他果實(shí)性狀指標(biāo)待果實(shí)樣品在室溫下自然軟熟后，即果實(shí)硬度達(dá)到1.0 kg/cm2左右時(shí)測(cè)定內(nèi)在品質(zhì)?？扇苄怨绦挝锖?SSC)用ATAGO(PAL-1)手持?jǐn)?shù)顯式糖度計(jì)測(cè)定[24]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定[25]，可滴定酸含量(TA)采用NaOH中和滴定法測(cè)定(以檸檬酸含量表示，系數(shù)0.07)[25]，維生素C含量采用2,6 - 二氯靛酚法測(cè)定[26]，類胡蘿卜素含量用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，烘干法測(cè)其干物質(zhì)含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和前處理，利用SPSS 20.0對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析、主成分分析以及聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)主要果實(shí)性狀的分析

采用Duncan法對(duì)21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)果實(shí)主要性狀進(jìn)行差異分析，從表1中可以了解到黃肉獼猴桃果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)在不同品種(系)間的基本關(guān)系，結(jié)果顯示不同黃肉獼猴桃品種(系)果實(shí)的果形指數(shù)、單果質(zhì)量、可溶性固形物含量、干物質(zhì)、可溶性糖、可滴定酸、維生素C和類胡蘿卜素在0.05的顯著水平上存在著一定的差異性。

所測(cè)的21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)果實(shí)果形指數(shù)在0.91～1.51變化，最大的是‘金桃’，最小的是‘怡香’。單果質(zhì)量在46.90～122.73 g變化，最大的是‘YH-2’(122.73 g)，最小的是‘WN-2’(46.90 g)，變化范圍較大?！甒N-2’的可溶性固形物含量、干物質(zhì)含量和可溶性糖含量均顯著高于其他品種(系)，分別是21.97%、20.03%和15.33%。其中可溶性固形物含量與可溶性糖最低的均為‘金豐’，干物質(zhì)含量最低的是‘金桃’。可滴定酸的變化范圍為0.88%～1.76%，最高的是‘FH-2’，最低的是‘云海1號(hào)’。高維生素C含量是獼猴桃的一大特點(diǎn)，就維生素C含量而言，‘怡香’的維生素C含量為15.398 mg/kg，顯著高于其他品種(系)；而‘云海1號(hào)’的維生素C含量(3.757 mg/kg)顯著低于其他品種(系)。類胡蘿卜素含量在0.014～0.046 mg/kg變化，含量最高的是‘怡香’，最低的是‘云海1號(hào)’。固酸比在6.90～20.28變化，最高的是‘云海1號(hào)’，最低的是‘金豐’。糖酸比在2.50～15.76變化，最大值約是最小值的6倍，差異很大，其中最高的是‘廬山香’、最低的是‘金豐’。通過對(duì)這10個(gè)主要果實(shí)性狀的分析，說明各指標(biāo)在不同品種(系)間存在著顯著差異，也體現(xiàn)了黃肉獼猴桃的遺傳多樣性。

21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)主要果實(shí)性狀的變異分析見表2。變異系數(shù)反映的是物種進(jìn)化保守性或遺傳可塑性方面的不同差異程度[27]。根據(jù)21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)的果實(shí)主要性狀的變異分析結(jié)果顯示，不同果實(shí)性狀的變異系數(shù)變化范圍較大。其中變異系數(shù)最大的是維生素C(37.88%)，其次是糖酸比、固酸比、類胡蘿卜素、可溶性糖、單果質(zhì)量、可滴定酸、干物質(zhì)含量和可溶性固形物，果形指數(shù)的變異系數(shù)最小(13.45%)，說明不同黃肉獼猴桃的果實(shí)品質(zhì)存在很大差異，且變異范圍廣。

表1 21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)主要果實(shí)性狀的差異分析

表內(nèi)同列數(shù)字后不同英文字母表示差異達(dá)到顯著水平，P≤0.05

Different letters in the same column indicate significant difference，P≤0.05

綜合對(duì)不同黃肉獼猴桃果實(shí)品質(zhì)的變異分析和單因素方差分析可知，不同品種(系)的果實(shí)品質(zhì)存在很大的差異，說明不同獼猴桃品種(系)間的遺傳變異豐富、變異范圍廣。然而，由于測(cè)定果實(shí)性狀指標(biāo)較多，測(cè)定的各指標(biāo)體現(xiàn)著不同方面的果實(shí)品質(zhì)，且存在著不同程度的相關(guān)性，果實(shí)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)在方差分析中難以體現(xiàn)，需要對(duì)其進(jìn)行綜合品質(zhì)分析與評(píng)價(jià)。

表2 21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)主要果實(shí)性狀變異分析

2.2 21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)主要果實(shí)性狀的主成分分析

根據(jù)試驗(yàn)實(shí)際情況選取了果形指數(shù)、可溶性固形物、可溶性糖、干物質(zhì)、可滴定酸、維生素C、類胡蘿卜素、糖酸比和固酸比共9個(gè)果實(shí)性狀因子作為主成分分析的評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過SPSS 20.0進(jìn)行主成分分析，

表3 9個(gè)主成分的特征向量、特征值、貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率

9個(gè)主成分的特征向量、特征值、貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率如表3所示，前3個(gè)主成分(特征值>1.0)的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到79.12%，即前3個(gè)主成分能代表所測(cè)定黃肉獼猴桃果實(shí)79.12%的信息量，解釋了絕大部分的原始信息。由各特征向量值和貢獻(xiàn)率可以得出，第1主成分的貢獻(xiàn)率最大，達(dá)到了42.508%，特征值為3.826，主要由糖酸比、固酸比、可溶性糖、可溶性固形物、維生素C和可滴定酸決定；第2主成分的貢獻(xiàn)率為20.344%，特征值為1.831，主要由可滴定酸、果形指數(shù)和干物質(zhì)含量決定；第3主成分的貢獻(xiàn)率為16.269%，特征值為1.464，主要由類胡蘿卜素和維生素C決定。其中維生素C在第1、3主成分中出現(xiàn)，可滴定酸在第2、3主成分中出現(xiàn)。

2.3 21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)主要果實(shí)性狀的綜合評(píng)價(jià)

利用SPSS 20.0進(jìn)行主成分分析，得到各樣品的主成分分值，同時(shí)參考劉科鵬等[28]提出的計(jì)算方法得出綜合分值Dn。以所選主成分對(duì)應(yīng)的貢獻(xiàn)率占所提取的3個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率總和的比例為權(quán)重，計(jì)算各樣品前3個(gè)主成分的分值與相應(yīng)權(quán)重的乘積累加，得到綜合分值Dn，以此來評(píng)價(jià)不同黃肉獼猴桃綜合品質(zhì)的優(yōu)劣。綜合評(píng)價(jià)得分(Dn)=F1×0.537 3 +F2×0.257 1+F3×0.205 6。

從綜合品質(zhì)性狀上看，綜合分值Dn越高，綜合品質(zhì)表現(xiàn)越好。不同黃肉獼猴桃的主成分得分及綜合評(píng)價(jià)的分析結(jié)果顯示(表4)，其中綜合分值排名前5位的分別為‘WN-2’、‘云海1號(hào)’、‘廬山香’、‘華優(yōu)’和‘金果’，說明這幾個(gè)品種的綜合品質(zhì)表現(xiàn)較好；‘YH-2’、‘FH-1’、‘FH-3’、‘魁蜜’、‘翠玉’、‘WN-3’、‘怡香’、‘早鮮’、‘WN-1’和‘金艷’得分居中，表現(xiàn)一般；而‘金桃’、‘金什1號(hào)’、‘FH-4’、‘YH-1’、‘金豐’得分較低，說明其在奉新地區(qū)綜合表現(xiàn)較差。

表4 不同黃肉獼猴桃的主成分得分及綜合評(píng)價(jià)

2.4 21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)主要果實(shí)性狀的聚類分析

圖1 不同黃肉獼猴桃主要果實(shí)性狀的聚類分析Fig.1 Cluster analysis diagram on main fruit characters of different yellow flesh kiwifruit

基于21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)的9個(gè)果實(shí)性狀指標(biāo)，利用SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化之后，采用Ward法進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析并繪制樹狀圖。由聚類結(jié)果可知，‘FH-4’、‘金什1號(hào)’、‘金豐’、‘FH-4’、‘金什1號(hào)’和‘金豐’在歐式距離為15時(shí)被首先分離出來，因其可滴定酸含量很高和糖酸比很低，與其他品種相差甚大，因此單獨(dú)分為一類。在歐氏距離5處，21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)被進(jìn)一步細(xì)分成了6類。第Ⅰ類包括‘華優(yōu)’、‘金果’和‘WN-2’，這一類聚集了可溶性固形物、干物質(zhì)含量和可溶性糖含量最高與干物質(zhì)、糖酸比、固酸比和類胡蘿卜素含量較高的品種。第Ⅱ類包括‘YH-2’、‘云海1號(hào)’和‘廬山香’，這一類聚集了固酸比最高、可滴定酸最低與干物質(zhì)含量、可溶性糖和糖酸比較高的品種。第Ⅰ類和第Ⅱ類的聚類結(jié)果與主成分分析綜合評(píng)價(jià)得分排在前面的品種基本一致，果實(shí)品質(zhì)相對(duì)較好。第Ⅲ類包括‘WN-3’、‘金艷’、‘FH-1’和‘FH-2’，聚集了可溶性糖和可滴定酸較高、維生素C含量較低的品種。第Ⅳ類包括‘早鮮’、‘金桃’、‘FH-3’和‘翠玉’，這一類聚集了維生素C含量、類胡蘿卜素含量和糖酸比較高的品種。第Ⅴ類聚集了‘YH-1’、‘WN-1’、‘魁蜜’和‘怡香’，這一類聚集了果形指數(shù)較小、維生素C含量和可滴定酸較高與可溶性固形物和糖酸比較低的幾個(gè)品種。第Ⅵ類包括‘FH-4’、‘金什1號(hào)’和‘金豐’，這一類聚集了果形指數(shù)較大、可滴定酸含量較高與維生素C含量和糖酸比較低的品種。第Ⅴ類和第Ⅵ類的聚類結(jié)果與主成分分析綜合評(píng)價(jià)得分排在后面的品種基本一致，果實(shí)品質(zhì)相對(duì)較差。

3 結(jié)論與討論

主成分分析法是從特征向量和累計(jì)貢獻(xiàn)率大小來決定主成分的組成因子，而聚類分析是根據(jù)果實(shí)性狀的相似性測(cè)度來區(qū)分評(píng)價(jià)因素的類別，將兩者結(jié)合分析能夠更科學(xué)地評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)[29]。獼猴桃果實(shí)品質(zhì)主要包括果形指數(shù)、單果質(zhì)量、糖、酸、維生素C、干物質(zhì)等指標(biāo)，正是這些獨(dú)立又相關(guān)的品質(zhì)指標(biāo)共同構(gòu)成了獼猴桃果實(shí)的獨(dú)特風(fēng)味。由于品質(zhì)指標(biāo)的量綱對(duì)評(píng)價(jià)體系的影響不一樣，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)往往需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理或轉(zhuǎn)化[30]。劉科鵬等[28]和馬慶華等[31]在對(duì)獼猴桃和冬棗的綜合評(píng)價(jià)中，采用隸屬函數(shù)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。但目前對(duì)于綜合評(píng)價(jià)的果實(shí)性狀的分類還缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[32]，還有待繼續(xù)完善果實(shí)評(píng)價(jià)體系。由于SPSS在進(jìn)行主成分分析時(shí)已嵌有標(biāo)準(zhǔn)化過程，進(jìn)行主成分分析時(shí)不需要對(duì)變量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[33]，因此在本研究中對(duì)原始數(shù)據(jù)未進(jìn)行轉(zhuǎn)化；而聚類分析中若參與聚類的變量的量綱不同則會(huì)得到錯(cuò)誤的結(jié)果，因此在聚類分析前對(duì)變量值進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。

本研究的試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同品種(系)的黃肉獼猴桃的主要果實(shí)性狀存在較大差異，除單果質(zhì)量外，其他結(jié)果與付隆生等[21]對(duì)‘海沃德’的研究結(jié)果一致，由于試驗(yàn)樣品來自不同品種，因此在本研究中單果質(zhì)量方面的結(jié)論不一致。本試驗(yàn)結(jié)果與袁華玲等[34]對(duì)黃肉獼猴桃‘金艷’、‘金果’和‘金桃’的果實(shí)品質(zhì)研究結(jié)果有所差異，可能是由于地理環(huán)境和生長環(huán)境的不同而導(dǎo)致。果實(shí)品質(zhì)變異分析中，維生素C的變異系數(shù)最大(37.88%)，變異系數(shù)最小的是果形指數(shù)(13.85%)。通過主成分分析，對(duì)21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)果實(shí)的主要性狀指標(biāo)進(jìn)行綜合和簡化，從9個(gè)指標(biāo)中提取的3個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到79.121%，反映了絕大多數(shù)的原始信息，這3個(gè)主成分可代替9個(gè)果實(shí)性狀進(jìn)行分析。利用權(quán)重線性加權(quán)求和的方法對(duì)這3個(gè)主成分的得分進(jìn)行累加，在客觀上反映了不同果實(shí)品質(zhì)的綜合情況，綜合得分由高到低依次為‘WN-2’‘云海1號(hào)’‘廬山香’‘華優(yōu)’‘金果’‘YH-2’‘FH-1’‘FH-3’‘魁蜜’‘翠玉’‘WN-3’‘怡香’‘早鮮’‘WN-1’‘金艷’‘金桃’‘金什1號(hào)’‘FH-4’‘YH-1’‘金豐’。21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)在歐氏距離5處分成6類，將關(guān)系近的聚成一小類，關(guān)系遠(yuǎn)的聚成一大類，其聚類結(jié)果在一定程度上反映了各果實(shí)性狀在不同品種間存在較大差異。根據(jù)主成分分析綜合評(píng)分與聚類分析結(jié)果的比較，聚類分析與主成分分析綜合得分排名對(duì)21個(gè)黃肉獼猴桃品種(系)分類的判定結(jié)果較為一致，這也表明利用主成分分析和聚類分析可以進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)。

前人在利用主成分分析對(duì)果實(shí)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)方面有許多相關(guān)的研究報(bào)道，劉科鵬等[28]、李偉等[35]利用主成分分析法分別建立了‘金魁’獼猴桃、楊梅的果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)體系。倪志華等[12]、張海英等[20]和雷瑩等[23]采用主成分分析和聚類分析分別對(duì)南豐蜜桔、桃和夏橙果實(shí)的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行簡化。由于考慮到本研究中針對(duì)主要果實(shí)性狀進(jìn)行分析，指標(biāo)不夠全面，果實(shí)品質(zhì)性狀綜合評(píng)價(jià)還應(yīng)考慮其產(chǎn)量、抗逆性、適應(yīng)性、耐貯性等，后續(xù)還需進(jìn)行更全面、更深入的研究，因此本文中不進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)的簡化提取。果實(shí)品質(zhì)除了受品種(系)本身遺傳特性影響外，還可能受其成熟期、倍性以及生長環(huán)境與原始生長環(huán)境差異的影響。本文通過對(duì)果實(shí)品質(zhì)各性狀指標(biāo)的差異分析、主成分分析和聚類分析，對(duì)不同品種(系)的黃肉獼猴桃果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，構(gòu)建黃肉獼猴桃的果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)體系，可為合理開發(fā)利用黃肉獼猴桃種質(zhì)資源以及引種栽培奠定理論基礎(chǔ)。