武隆猪腰枣优良单株果实品质的主成分分析及综合评选

辜夕容，陈 勇*，李洪飞，李秀珍，彭 秀，罗 平，赵渝丽，罗 会，李 川

(1.西南大学资源环境学院，重庆 400716；2.重庆市林业科学研究院，三峡库区森林生态保护与恢复重庆市市级重点实验室，重庆 400036；3.重庆市黔江区森林资源监测中心，重庆 409000；4.重庆市武隆县林业局，重庆 408500；5.重庆市林木种苗站，重庆 401121)

武隆猪腰枣优良单株果实品质的主成分分析及综合评选

辜夕容1,2，陈 勇2,*，李洪飞3，李秀珍2，彭 秀2，罗 平4，赵渝丽5，罗 会4，李 川1

(1.西南大学资源环境学院，重庆 400716；2.重庆市林业科学研究院，三峡库区森林生态保护与恢复重庆市市级重点实验室，重庆 400036；3.重庆市黔江区森林资源监测中心，重庆 409000；4.重庆市武隆县林业局，重庆 408500；5.重庆市林木种苗站，重庆 401121)

根据果实主要品质的差异，应用主成分分析法和聚类分析法对武隆猪腰枣的20个优良单株进行综合评价和分类。结果表明：武隆猪腰枣品质由酸脆口感、VC含量、果实大小形状及甜度4个主成分构成，其中酸脆口感的贡献率最大，占28.628%。20个优良单株中，综合营养价值高且口感偏酸脆的是4号、9号和10号，VC含量最高的是20号，核小、可食率高的是24号，个大偏圆的是1号，甜度最高的是15号。20个优良单株可划分为4个果实品质差别较大的类群。

武隆猪腰枣；优树选择；主成分分析；果实品质

武隆猪腰枣(Ziziphus jujubaMill. Cv. Wulongzhuyao Zao)，又名羊角猪腰枣，为鼠李科枣属的一个鲜食枣地方品种，主产于重庆市武隆县羊角镇一带，因其总体呈圆柱形而中部稍向内凹陷，形似猪腰(肾)而得名。该枣皮薄肉细，脆甜味浓，汁多核小，鲜食口感极佳，为鲜食枣之上品[1]，深受当地群众喜爱。2006年，武隆猪腰枣被重庆市林木品种审定委员会确定为林木良种(编号：渝S-SV-ZJ-008-2006)[2]，2011年时又荣获国家农产品地理标志认定(编号：AGI00411)[3]。

武隆猪腰枣主要集中分布在武隆县羊角、土坎两个乡镇的乌江两岸，分布区域约2000hm2，呈零星散生分布，垂直海拔200～1000m，现有原生资源约1.5万余株，其中100年生以上实生大树1000株左右。近几年，武隆县林业局组织专门人员对武隆猪腰枣的分布、生长、结实和抗性等方面作了全面调查并建立起动态信息管理档案[2]，在2006—2010年间又由重庆市林木种苗站牵头开展了无性系选育工作，在原生资源中初选出20株优树。本研究即以此为基础，分析测试武隆猪腰枣的果实特性，然后对它们作主成分分析，计算各株优树的综合得分，筛选出果实品质优良的武隆猪腰枣优树，以优中选优，为建立优树的无性系采穗圃提供基础材料和数据，促进武隆猪腰枣产业的进一步发展。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试优树为经初选后的武隆猪腰枣的20个优良单株，由重庆市武隆县林业局提供。在2006—2010年的武隆猪腰枣成熟期(即每年的8－9月)，分别采摘初选优树树冠外围中上部的成熟果实，剔除畸形果、烂果后混匀贮于4℃冰箱中，立即测定各项指标。

所有试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

WYA-2S数字阿贝折射仪 河南兄弟仪器设备有限公司；BN-85D30691SP-722E型可见分光光度计 上海沪峰生物科技有限公司。

1.3 指标的测定[4]

果实密度采用量筒法测定，果实可溶性固形物含量采用阿贝折射仪法测定，可滴定酸含量采用氢氧化钠滴定法测定，氨基酸含量采用茚三酮显色法测定，果实VC含量采用2,6-二氯靛酚滴定法测定。果形指数、鲜果可食率和固酸比分别按下式计算。

以上实验均重复5次，每次取6个以上果实进行实验，取平均值作数据分析。

1.4 数据处理与分析

应用SPSS 11.5软件包中的主成分分析程序，从样本相关矩阵出发，对原始数据作标准化处理后计算各性状的特征值和方差贡献率，以性状特征值大于1为依据，确定主成分的个数，再据各性状的特征向量，列出主成分的函数表达式，然后计算各优株综合得分，选择出武隆猪腰枣优树。

2 结果与分析

2.1 武隆猪腰枣果实品质的主成分分析

20株武隆猪腰枣优良单株果实的主要品质原始数据见表1。将表1中前8个果实性状经旋转处理后转化为8个主成分，由它们的方差贡献率和累积方差贡献率(表2)可知，前4个主成分的累积方差贡献率为83.773%，表明它们已能代表全部营养性状84%的信息，因此可将这4个主成分作为武隆猪腰枣果实品质选择的综合指标。

由初始因子载荷矩阵及表2中各主成分的特征值可计算得到武隆猪腰枣果实品质相关阵的特征向量(表3)，将得到的特征向量与标准化后的数据相乘，即可得到4个主成分函数表达式(式中ZX表示标准化后的数据)：

在第一主成分F1中，X7、X6具有较大的正系数值，X4具有较大的负系数值，表明第一主成分主要代表武隆猪腰枣的氨基酸含量、可滴定酸含量以及松脆程度这3个主要品质，它们主要反映了人们食用武隆猪腰枣时的酸脆口感，因此可将第一主成分视为酸脆指标。

第二主成分F2中，X3的系数较大且为正值，而X8具有较大的负系数值，表明第二主成分主要反映了武隆猪腰枣的可食率和VC含量这两个主要品质，可将其视为VC指标。

第三主成分F3中的X1具有较大的正系数值，而X2具有较大的负系数值，表明第三主成分主要反映了武隆猪腰枣的单果质量和果形指数这两个主要品质，可将其视为果实大小形状指标。

第四主成分F4的主要特征向量来源于X5，即果实可溶性固形物含量在第四主成分中具有决定性作用。由于可溶性固形物中以可溶性糖为主，是果实甜味的主要来源[5]，因此可将第四主成分视为武隆猪腰枣的甜度指标。

表1 武隆猪腰枣优良单株的果实品质Table 1 Fruit quality characteristics of Wulongzhuyao jujube

表2 武隆猪腰枣果实品质主成分的方差贡献率Table 2 Variance contribution rates of principal components to the quality characteristics of Wulongzhuyao jujube

表3 武隆猪腰枣果实品质相关阵的特征向量Table 3 Eigenvectors of corresponding matrix for fruit characteristics of Wulongzhuyao jujube

2.2 武隆猪腰枣优良单株的综合评选

以每个主成分所对应的特征值占所提取主成分总的特征值之和的比例作为权重，即可计算得到主成分综合得分模型：

表4 20株武隆猪腰枣优树的主成分因子得分Table 4 Scores of principal component factors from 20 wulongzhuyao jujube trees

由各主成分函数表达式及主成分综合模型可计算出各个优良单株的主成分值并对其进行排序，得到表4所示结果。总体上看，在20个单株中营养品质综合得分排在前3的是4号、9号和10号。4号的F1、F2和F4值排名都较居前，而F3值却排名最后，说明其主要优势体现在F1、F2和F4上，即它的氨基酸含量、可滴定酸含量、可溶性固形物含量和密度都较高，而VC含量较低，果小，核小，果形偏圆，质地松脆，固酸比较低，仅为66.26(表1)，在20个单株中属营养价值高而口味偏酸脆类型；9号和10号的4个主成分值中仅F1排名居前，而其他3个主成分值则排名为中偏后，说明其主要优势体现在氨基酸含量和可滴定酸含量上，VC含量中偏上，固酸比也较低，分别为63.36和58.57(表1)，在20个单株中也属营养价值高且口味偏酸脆类型。由表4可知，武隆猪腰枣的20个优良单株在营养品质上各具特色。其中10号的可滴定酸含量、氨基酸含量以及VC含量排名均靠前，而甜度排名居后，果实密度较小，属营养价值高、口感偏酸脆的单株；24号的核小，可食率高，但VC含量、可滴定酸含量、氨基酸含量却很低，甜度也较差，属可食率高但营养价值低的单株；1号的单果质量最大，果形偏圆，属果大偏圆单株；15号的可溶性固形物含量最高，固酸比达到107.19(表1)，在20个单株中排名第一，属食用起来甜度最高的单株。

2.3 武隆猪腰枣20个优良单株的聚类分析

将20个优良单株的8个果实性状作系统聚类，结果见图1。在欧氏距离为10时可将20个优良单株划分为4大类群：第1类群包括14、21、17、29、5、28、6、7、18和24号单株；第2类群包括2、19、12和15号单株；第3类群只有20号单株自成一类；第四类群包括1、25、9、10和4号单株。结合4大类群的主成分值来看，它们的综合得分排列顺序依次是第4类群＞第3类群＞第2类群＞第1类群，而且它们之间的主要区别体现在第一主成分的得分上，说明4个类群的主要差异来源于氨基酸含量、可滴定酸含量和组织致密程度上的不同，即营养价值和酸脆口感上的差异。值得一提的是，20号单株自成一类，它的F2、F3和F4值排名都非常靠后，即说明它的整体营养品质都较低，其主要优势体现在是VC含量上，在所有单株中排名第一，达到457mg/100g，是含量最低的28号单株(335mg/100g)的1.36倍。整体上看，聚类结果与20个单株的性状表现较为一致。

图1 基于果实品质的20株武隆猪腰枣系统聚类图Fig.1 Dendrogram of 20 Wulongzhuyao jujube trees based on fruit characteristics

3 讨论与结论

武隆猪腰枣是重庆市特有的优良地方鲜食枣品种，原生资源种群内个体表现差异较大，对其作出适当评价是有效利用和选育优良种质资源的基础和前提[6]。常用选育枣的方法有感官评定[7]、方差分析[8-11]等，然而感官评定时主观性的差异和良种选育的指标众多等因素常导致选育过程纷繁复杂且结果不确定性增大。主成分分析法既能把握待选类型的综合性状表现，又能简化选择程序，便于综合评价候选个体，结果具有准确性和科学性[12]，目前已在诸多品种如榨蚕[6]、即食玉米[13]、冬枣[14]、辣椒[15]等资源的选优上得到推广和应用。本研究通过数据降维的方法，将武隆猪腰枣的8个相关性状缩减为4个相互分离的性状，继而运用综合评分的方法对优良单株作出综合评定，选出4号、9号和10号3株营养价值高且口感偏酸脆的优树，可作进一步选育或建立优树无性系采穗圃的优良种质资源。

值得一提的是，本研究发现，主成分分析法不仅可客观地筛选出综合表现优良的单株，还可根据主成分值的差异对所有单株作出适当评价，这克服了其他选育方法易将个别性状优良类型淘汰[16]的缺点。武隆猪腰枣20个优良单株的4个主成分值差异明显，由此可筛选出果实品质上各具特色的优良单株，即综合性状优良的10号，VC含量最高的20号，核小、可食率高的24号，个大偏圆的1号和甜度最高的15号。在今后的杂交育种或基因工程育种中可利用这4个单株的各自优势，培育出营养价值高、口感酸甜酥脆、核小、个大、偏圆的武隆猪腰枣新品种。

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Principal Component Analysis and Comprehensive Evaluation of Fruit Quality of Wulongzhuyao Jujube

GU Xi-rong1，CHEN Yong2,*，LI Hong-fei3，LI Xiu-zhen2，PENG Xiu2，LUO Ping4，ZHAO Yu-li5，LUO Hui4，LI Chuan1

(1. College of Natural Resources and Environment, Southwest University, Chonqing 400716, China；2. Chongqing Key Laboratory of the Three Gorges Area Forest Ecology Protection and Restoration, Chongqing Academy of Forestry Science,Chongqing 400036, China；3. Forest Resource Monitoring Center in Qianjiang District, Chongqing 409000, China；4. Wulong Forestry Bureau, Chongqing 408500, China ；5. Seed and Seedling Station of Chongqing, Chongqing 401121, China)

Advanced selection and classification of 20 selected Wulongzhuyao jujube trees were carried out by principal component analysis and cluster analysis according to the differences in main quality characteristics. Our results showed that the nutritional quality of Wulongzhuyao jujube resulted from 4 principal components including acid-crisp taste, vitamin C content,fruit size and shape, and fruit sweetness. The acid-crisp taste revealed the highest cumulative variance contribution rate, reaching 28.628%. Among the 20 Wulongzhuyao jujube trees, Nos. 4, 9 and 10 had the highest nutritional value and more acid-crisp taste.The highest VC content was found in No. 20. Moreover, some dominant nutritional characteristics in these trees were observed.For example, the highest vitamin C content was determined in No. 20, No. 24 showed the highest edible rate, the largest fruit size was No. 1 and the highest sweetness was observed in No. 15. Therefore, the Wulongzhuyao jujube trees investigated in this study could be divided into 4 groups based on their characteristics.

Wulongzhuyao jujube；advanced selection of excellent trees；principal component analysis；fruit characteristics

S665.1；S722.5

A

1002-6630(2012)15-0079-04

2011-06-29

重庆市林业科技攻关项目(CQLY200706)；重庆市林业科学研究院基本科研业务费专项(BQ1102)；重庆市市级重点实验室建设项目(CSTC，2007CA1001)

辜夕容(1973—)，女，副教授，博士，主要从事林木遗传育种研究。E-mail：gxr0956@163.com

*通信作者：陈勇(1979—)，男，高级工程师，学士，主要从事经济林栽培及技术研究。E-mail：ccqfcy@163.com