鄭 奮,李智虓,劉 屹,韓學(xué)倩,黃 允,柯亞麗,陳 麗,周 韜

(1 文昌市林業(yè)科學(xué)研究所,海南文昌,571321;2 海南大學(xué)/熱帶特色林木花卉遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/海南省熱帶特色花木資源生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/海南五指山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站,海口,570228;3 海南大學(xué)林學(xué)院,?？?570228)

椰子CocosnuciferaL.是棕櫚科椰子屬常綠喬木,屬于海南熱帶農(nóng)業(yè)發(fā)展的“六棵樹”(椰子、橡膠、檳榔、花梨、沉香、油茶),已成為推進(jìn)海南省鄉(xiāng)村振興和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)。2021年,海南省椰子種植面積超過3 500 hm2,產(chǎn)量超過2億個(gè)[1]。椰子加工產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng),從業(yè)人口多,海南現(xiàn)有相關(guān)企業(yè)359家,總產(chǎn)值達(dá)100億元。2019年,海南文昌椰子入選“中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品百強(qiáng)標(biāo)志性品牌”。

海南省栽培的椰子可分為高種椰子、矮種椰子和雜種椰子3個(gè)類型,現(xiàn)有種植以高種椰子為主。但目前缺少優(yōu)良高種椰子品種,幼苗質(zhì)量良莠不齊,果實(shí)品質(zhì)有待提高。海南省現(xiàn)有低產(chǎn)椰園約1萬hm2,每株年產(chǎn)果不足40個(gè)。近年來,海南省本地椰子生產(chǎn)無法滿足市場(chǎng)需求,每年需從國(guó)外進(jìn)口椰子20億個(gè)[2]。中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所以東南亞矮種椰子為親本,培育出文椰2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)和6號(hào)等矮種椰子品種,產(chǎn)量高、植株矮、投產(chǎn)早、口感好,適合鮮食[3-7]。但矮種椰子耐寒能力差,易受極端天氣的嚴(yán)重影響。對(duì)2008年海南省椰子寒害進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn),矮種椰子的死亡率比本地高種椰子高20倍,并出現(xiàn)大量落果裂果現(xiàn)象[8-9]。因此,《海南省椰子產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展“十四五”規(guī)劃》中提出應(yīng)加強(qiáng)海南本土高種椰子良種品種選育。自20世紀(jì)80年代起相關(guān)部門就陸續(xù)組織過多次椰子種質(zhì)資源考察活動(dòng)[10-12]。目前農(nóng)業(yè)農(nóng)村部文昌椰子種質(zhì)資源圃已收集保存椰子種質(zhì)資源214份[2]。但優(yōu)質(zhì)高種椰子品種選育仍然進(jìn)展緩慢,仍需進(jìn)一步加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)資源的收集和利用。文昌市是海南省椰子主要種植區(qū),歷來有“海南椰子半文昌”的說法,椰子資源豐富,變異廣泛。2021年在文昌市開展的高種椰子資源調(diào)查中,我們發(fā)現(xiàn)了一些優(yōu)質(zhì)椰子資源,長(zhǎng)勢(shì)旺盛,果實(shí)數(shù)量多。為了進(jìn)一步評(píng)估這些椰子種質(zhì)資源,我們對(duì)其果實(shí)形態(tài)和品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià),以為椰子品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

2021年7月起,調(diào)查文昌市各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))高種椰子資源,篩選產(chǎn)量高及有優(yōu)良特性的椰子資源,調(diào)查生長(zhǎng)指標(biāo)并記錄。待椰子果實(shí)生長(zhǎng)至9個(gè)月齡,分批采集測(cè)定果實(shí)相關(guān)品質(zhì)。本研究以其中的41份椰子種質(zhì)資源為試材,每份種質(zhì)資源采集5個(gè)果實(shí)測(cè)定指標(biāo)(見表1)。

表1 供試海南省文昌市椰子種質(zhì)資源來源

1.2 果實(shí)外形和內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

依據(jù)《椰子種質(zhì)資源描述規(guī)范》(NY/T 1810—2009)[13]描述記錄果實(shí)外形特征;使用上海精科天美YP6001N電子天平測(cè)量果實(shí)質(zhì)量,數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量果實(shí)縱橫徑,卷尺測(cè)量果實(shí)橫周長(zhǎng)和縱周長(zhǎng),計(jì)算果形指數(shù)。

使用上海雷磁PHS-3C臺(tái)式酸度計(jì)測(cè)量椰子水pH值,速為L(zhǎng)B32T手持式折光儀測(cè)量椰子水可溶性固形物含量,采用酸堿滴定法(GB/T 12456—2008)測(cè)定椰子水總酸含量,2,6-二氯酚靛酚滴定法(GB 5009.86—2016)測(cè)定椰子水維生素C含量,考馬斯亮藍(lán)法[14]測(cè)定椰子水蛋白質(zhì)含量,氨采用茚三酮比色法[15]測(cè)定氨基酸含量。

椰子水口感和椰子水香氣由5人組成評(píng)價(jià)小組分別品嘗評(píng)分1～10;口感清甜,果香濃郁為最佳,10分;口感酸澀,氣味異常為最差,1分,計(jì)算平均值。

1.3 主成分分析法綜合評(píng)價(jià)

對(duì)果實(shí)的20個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,計(jì)算主成分方差和成分矩陣(見表2)后,再計(jì)算主成分特征向量系數(shù)、主成分得分和綜合得分,綜合得分F=0.327 8F1+0.253 1F2+0.172 8F3+0.145 5F4+0.100 7F5。

表2 椰子種質(zhì)資源果實(shí)性狀指標(biāo)的主成分系數(shù)

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)處理,相關(guān)性分析采用Origin 2022軟件,主成分分析使用SPSS 22.0軟件,聚類分析使用Origin 2022軟件進(jìn)行層次聚類分析,聚類方法為類平均法,距離選用歐式距離,繪圖使用Polar heatmap插件。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實(shí)性狀的特征值分析

試驗(yàn)結(jié)果看出,供試種質(zhì)中,果實(shí)形狀以圓形最多,占比43.90%;其次為菱角形和卵圓形,均占比21.95%;長(zhǎng)圓形也較多,占比12.20%。果實(shí)顏色以綠色為主,黃色占比14.63%,紅色占比2.44%。20個(gè)指標(biāo)的變異系數(shù)范圍6.38%～33.17%,各指標(biāo)間存在明顯差異。其中,椰肉厚的變異系數(shù)最大,為33.17%,其次為氨基酸含量,為32.95%,椰子水質(zhì)量的變異系數(shù)為30.41%,表明個(gè)體間這些性狀存在廣泛變異。椰子質(zhì)量、椰子水口感、椰子水香氣和可溶性固形物含量等椰子風(fēng)味指標(biāo)的變異系數(shù)范圍為10.47%～29.72%,中等程度變異。果實(shí)的橫徑、縱徑、橫周長(zhǎng)、縱周長(zhǎng)、果形指數(shù)和核果高的變異系數(shù)均低于10%,在個(gè)體間差異較小(見表3和表4)。

表3 海南省文昌市41份椰子種質(zhì)資源果實(shí)外觀性狀比較

表4 海南省文昌市41份椰子種質(zhì)資源果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)性狀比較

2.2 果實(shí)性狀相關(guān)性分析

對(duì)41份資源的20個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析,結(jié)果表明,各指標(biāo)間有18對(duì)的相關(guān)性達(dá)到顯著水平(p<0.05) ,43對(duì)的相關(guān)性達(dá)到極顯著水平(p<0.01)。其中,果實(shí)質(zhì)量與果實(shí)橫徑、橫周長(zhǎng)、縱周長(zhǎng)、椰子水質(zhì)量、核果高和核果寬極顯著正相關(guān),與蛋白質(zhì)含量顯著負(fù)相關(guān)。椰子水質(zhì)量與果實(shí)質(zhì)量、核果高和核果寬極顯著正相關(guān),而與椰肉厚極顯著負(fù)相關(guān),與維生素C、蛋白質(zhì)和氨基酸含量顯著負(fù)相關(guān)。椰子水口感與果實(shí)外形指標(biāo)沒有顯著相關(guān)性,與總酸極顯著負(fù)相關(guān),與椰子水香氣、可溶性固形物和固酸比極顯著正相關(guān)(見圖1)。

2.3 果實(shí)性狀主成分分析

對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析發(fā)現(xiàn),前5個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率分別為25.68%、19.83%、13.54%、11.35%和7.93%,累積方差貢獻(xiàn)率為78.33%,特征值均大于1,因此可以選擇前5個(gè)主成分作為椰子果實(shí)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。第1主成分中質(zhì)量、橫周長(zhǎng)、縱周長(zhǎng)、核果高和核果寬的特征向量較大,范圍0.654～0.869之間,主要代表果實(shí)大小因子。第2主成分中椰子水口感、香氣、pH值和可溶性固形物的特征向量較大,范圍0.575～0.794之間,其中可溶性固形物的特征向量最大,代表椰子水可溶性固形物因子。第3主成分中總酸和固酸比的特征向量絕對(duì)值較大,特征向量分別為-0.781和0.756,代表椰子水的酸含量因子。第4主成分中縱徑的特征向量較大,為0.793,代表果實(shí)的縱徑因子。第5主成分中,果形指數(shù)的特征向量最大,為0.723,代表果形指數(shù)因子(見表5)。

2.4 果實(shí)綜合評(píng)價(jià)

從表6可以看出,綜合得分前10的椰子種質(zhì)資源,其中,CX035、CX023、CX036、HW045、DJ147和CX024的得分較高,分別為2.584、2.031、1.171、1.134、1.126和1.106。說明這6份種質(zhì)資源在果實(shí)大小、椰子水質(zhì)量、口感和營(yíng)養(yǎng)成分方面較優(yōu)。

表6 海南省文昌市高種椰子種質(zhì)資源果實(shí)性狀主成分得分和排序

2.5 果實(shí)性狀聚類分析

試驗(yàn)結(jié)果看出,CX035、CX024和CX023之間較為接近,聚為一類;這3份種質(zhì)資源的果實(shí)質(zhì)量、椰子水口感和營(yíng)養(yǎng)成分等較優(yōu)。DJ147單獨(dú)聚為一類,具有椰子水多、椰肉質(zhì)量大、口感好、氨基酸含量高的特點(diǎn);其余37份種質(zhì)資源聚為一類(見圖2)。聚類分析法篩選出的CX035、CX023、DJ147和CX024果實(shí)性狀較優(yōu),綜合得分排名也靠前,分別為第1、第2、第5和第6位。說明聚類分析與主成分分析結(jié)果一致性較高,可以有效地篩選優(yōu)異種質(zhì)資源。

圖2 海南省文昌市41份椰子種質(zhì)資源果實(shí)性狀聚類分析

3 討論與結(jié)論

3.1 文昌高種椰子種質(zhì)資源果實(shí)性狀的遺傳多樣性

椰子果實(shí)性狀受基因調(diào)控和環(huán)境因素共同影響,不同性狀之間存在一定聯(lián)系[16]。有研究發(fā)現(xiàn),6份越南椰子種質(zhì)資源的可溶性固形物含量和固酸比等指標(biāo)間存在極顯著正相關(guān);聚類分析結(jié)果顯示糖酸比和固酸比聚為一類,脂肪含量單獨(dú)聚為一類,其他指標(biāo)聚為一類;最終篩選出單果質(zhì)量、果實(shí)風(fēng)味或可溶性固形物含量、脂肪含量和固酸比等4個(gè)越南椰子果實(shí)的主要評(píng)價(jià)因子[17]。孫程旭等[18]以3個(gè)椰子品種和10個(gè)本地椰子種質(zhì)資源為材料,測(cè)定12個(gè)形態(tài)和果實(shí)性狀,綜合相關(guān)性分析與聚類分析結(jié)果,把果實(shí)質(zhì)量、蒂孔距、可溶性固形物含量等9個(gè)性狀指標(biāo)作為椰子種質(zhì)資源果實(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。本研究中測(cè)定了椰子種質(zhì)資源果實(shí)的20個(gè)性狀指標(biāo),不同種質(zhì)資源之間的椰肉厚和椰子水質(zhì)量等關(guān)鍵性狀都存在明顯差異,變異系數(shù)超過30%,遺傳改良潛力較大。椰子水口感、椰子水香氣、可溶性固形物含量和固酸比等風(fēng)味指標(biāo)的變異系數(shù)為10.47%～29.72%,說明種質(zhì)資源果實(shí)性狀多樣性豐富。

從相關(guān)性分析結(jié)果來看,椰子水口感與果實(shí)外形指標(biāo)沒有顯著相關(guān),因此無法通過果實(shí)外觀來判斷椰子口感。椰子水口感與椰子水香氣、可溶性固形物含量和固酸比3個(gè)指標(biāo)之間為極顯著正相關(guān),與總酸之間為極顯著負(fù)相關(guān)。育種中可將提高可溶性固形物含量,降低總酸作為目標(biāo),改善椰子水口感。椰子水中可溶性固形物中約75%是糖類物質(zhì),有研究指出糖分是影響椰子果實(shí)落果率的關(guān)鍵因子[19],因此,提高果實(shí)可溶性固形物含量在椰子選育種中具有重要意義。

3.2 椰子果實(shí)的綜合評(píng)價(jià)

種質(zhì)資源是植物選育種的基礎(chǔ),全面準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)種質(zhì)資源可為品種選育提供科學(xué)指導(dǎo)。陳雪峰等[20]對(duì)26個(gè)早熟杏的14個(gè)性狀進(jìn)行主成分分析和聚類分析,提取出5個(gè)主成分,通過聚類分析把所有個(gè)體聚為4個(gè)類群,綜合比較認(rèn)為類群II最為優(yōu)異。侯東穎等[21]應(yīng)用主成分分析和聚類分析對(duì)無籽西瓜果實(shí)性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),測(cè)定24個(gè)西瓜品種的6個(gè)性狀,提取出3個(gè)主成分,聚類分析結(jié)果與主成分分析綜合得分排名一致。本研究對(duì)椰子果實(shí)的20個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,獲得5個(gè)主成分因子,累積方差貢獻(xiàn)率78.33%,反映了果實(shí)的主要信息。通過綜合得分排名篩選出CX035、CX023、CX036、HW045、DJ147和CX024等優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源。聚類分析的結(jié)果同樣顯示這些種質(zhì)資源較優(yōu),采用主成分分析法和聚類分析法篩選出的優(yōu)質(zhì)椰子種質(zhì)資源基本一致,可以相互驗(yàn)證。

本研究的椰子果實(shí)綜合評(píng)價(jià)得分公式中,指標(biāo)權(quán)重依次為縱徑、縱周長(zhǎng)、果形指數(shù)、可溶性固形物、椰肉質(zhì)量、椰子水口感、椰肉厚、pH值、橫周長(zhǎng)、固酸比、氨基酸、質(zhì)量、核果寬、橫徑、維生素C、蛋白質(zhì)、椰子水質(zhì)量和總酸。其中縱徑與縱周長(zhǎng)、果形指數(shù)極顯著相關(guān)。因此,影響椰子果實(shí)綜合得分的關(guān)鍵指標(biāo)可以概括為果實(shí)縱徑、可溶性固形物、椰肉質(zhì)量、椰子水口感和椰肉厚等。在生產(chǎn)實(shí)踐中,為了簡(jiǎn)便快捷地評(píng)價(jià)果實(shí),可以從中選擇部分指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定并計(jì)算綜合得分。