皱皮木瓜综合多性状优树选择1)

邵文豪董汝湘姜景民岳华峰李相宽杨绍彬

( 中国林业科学研究院亚热带林业研究所，富阳，311400) ( 国家林业局泡桐研究开发中心)

皱皮木瓜Chaenomeles speciosa (Sweet)Nakai，又名贴梗海棠，为蔷薇科木瓜属落叶灌木树种［1］，因其果实干燥后表面多皱褶而得名，主产于安徽、浙江、湖北、四川、重庆等地，因果实营养丰富，具有舒经活络、和胃化湿等功效，故在中华药典中有“百益之果”的美誉［2-4］。

20 世纪90 年代以来，皱皮木瓜的成分及其功能不断被挖掘，其主要药理成分包括齐墩果酸、熊果酸、黄酮、木瓜苷、蛋白酶、多糖等，具有护肝降酶、抗炎抑菌、增强机体免疫力、抑制变态反应、降血脂血糖等功效，并具有一定的抗癌抗肿瘤效果［5］。近年来，随着各地发展特色产业经济的热潮，医药新产品研发以及食品深度加工行业不断发展，皱皮木瓜作为重要的药食同源植物，其果实产品价格亦得以攀升，皱皮木瓜已成为我国许多地区发展经济、脱贫致富的特色经济树种，湖北长阳、重庆綦江、云南石屏、安徽宣城、山东临沂等地都将其作为地方特色产业大力推动基地建设。

目前，对皱皮木瓜的研究多集中在果实提取物的化学成分［6-9］、药效［10-12］以及提取工艺［13-14］等方面。在皱皮木瓜产业经济兴起之后，良种化成为人工林实现丰产优质高效的关键制约因素，尽管近年来国家有关部门和地方重视木瓜的产业化前景，但已有的配套研发则主要集中在对现有品种的整理登录、基地造林管理、新产品研发等方面，迄今尚无系统的果用品种定向选育研究，良种匮乏已成为制约皱皮木瓜集约化、产业化经营的重要因素。优树选择是林木改良的基础手段，是良种选育的基础性工作，文中利用优势木对比法在皱皮木瓜主产地成年林分中初选候选优树，对其生长、结实、果实品质等主要经济性状变异及其相关性进行研究，确立典型性状进行优树选择，旨在为皱皮木瓜良种选育工作奠定基础。

1 研究地概况

皱皮木瓜资源调查和选优工作主要在湖北长阳(CY)、安徽宣城(XC)以及浙江淳安(CA)3 个主产地

进行，其地理气候因子及候选优树数量见表1，优树编 号以产地字母缩写和数字的组合进行标记，如CY1。

表1 皱皮木瓜选优产地概况及候选优树数量

2 材料与方法

选优方法:对皱皮木瓜选优林分进行全面踏查，了解林分生长情况，利用优势木对比法初选候选优树，候选优树应具有生长健壮、无明显病虫害、枝条舒展且枝刺较少、果实大小均匀、单株产量高等特点［15-16］。

性状测定:测量候选树树高、地径、冠幅，描述枝刺数量，分为少、中、多，分别赋值1、2、3，枝刺长度分为短、中、长，分别赋值1、2、3;调查单株产量，并从每株树冠中上部不同方位随机采摘5 个果实，分别测量果实鲜质量、果长、果径、果基长和果脐长，并于每个果实果径处分散选择3 个不同部位，用GY-3 型果实硬度计(探头Φ=0．35 mm)测量果实硬度［17］，记录果形、果色、果实基部凹陷程度、果实顶部萼片宿存状态等质量性状并分别赋值，其中果形分为近圆形、扁圆形、长圆形、椭圆形、卵圆形、圆锥形、短圆锥形、长圆锥形、圆柱形和偏斜形，分别赋值1、2、3、4、5、6、7、8、9;果色分为绿、黄绿、淡黄、黄、黄红色，分别赋值1、2、3、4、5;果实基部凹陷程度分为平、浅、深，分别赋值1、2、3;萼片宿存状况分为有和无，分别赋值1 和0。将果实剖开，计数种子数量，并称取种子鲜质量。

将部分果肉样品(质量记作M1)置于电热恒温鼓风干燥箱中70 ℃烘干至恒质量(质量记作M2)，计算果肉含水率=(M1-M2)/M1×100%。果实总酸质量分数测定根据GB/T 12456—2008 方法［18］。果实可溶性糖质量分数测定根据NY/T 1278—2007方法［19］。果实总黄酮质量分数测定按照《中国食品添加剂》方法［20］。

以上共选取22 个性状，其中数量性状16 个，质量性状6 个。

数据处理:采用Excel2003 进行数据整理，采用SPSS18．0 统计分析软件进行方差分析、相关分析和主成分分析等。

3 结果与分析

3．1 候选优树主要性状的变异

从表2 可知，在22 个性状中，除果基凹陷程度、总酸质量分数在产地间差异不极显著外，其他各性状在产地间和产地内均差异极显著(P＜0．01);总酸质量分数在产地间差异显著(P＜0．05)，在产地内差异极显著;果基凹陷程度在产地间差异不显著，在产地内差异显著。说明皱皮木瓜各性状均在产地内单株间变异丰富，实施选择育种潜力较大。除果基凹陷程度外，其他各性状产地间差异显著，产地间变异丰富，良种选育的空间也比较大。

表2 皱皮木瓜候选优树主要性状变异情况

从变异系数和均值上看，由表3 可知，在皱皮木瓜生长和产量指标中，冠幅和单株产量性状变异系数最大，分别为57．17%、50．33%，树高、地径性状变异系数相对较小，分别为27．49%、27．36%。

种实表型性状中种子数、种子鲜质量变异系数明显较大，分别为100．99%、106．21%，这多是由于长阳产地候选优树果实中种子败育造成，而果脐长变异系数也较大，为101．51%，表明果顶脐部变异丰富，淳安候选优树果实脐部不明显，均值为0．41 mm，而长阳优树均值为7．04 mm。此外，果形和花萼宿存状况变异系数也较大，分别为42．28%、51．45%;淳安优树果实近圆形且多数果实顶部不具有宿存花萼，而长阳和宣城果实多呈长圆或圆锥形，宿存花萼较为常见。果径性状变异系数最小，为11．14%，候选优树果径均值为57．54 mm。

果实主要成分性状中，果实含水率均值为80．75%，其变异系数最小，为4．44%，其中宣城优树果肉含水率均值为83．93%(CV=2．79%)、长阳为80．11%(CV=1．76%)、淳安为77．57%(CV=5．17%)。可溶性糖、总黄酮质量分数变异系数相对较高，分别为24．27%、26．79%，其中长阳优树可溶性糖质量分数均值最高，为3．46%(CV=19．43%)，淳安优树总黄酮质量分数均值最高，为7．47 g·kg-1(CV=14．49%)，一定程度上表明，高糖分皱皮木瓜在长阳产地选择可以取得比较好的效果，而总黄酮质量分数较高的皱皮木瓜在淳安产地选择效果更佳。

表3 候选优树主要性状均值及变异系数

3．2 候选优树主要性状相关性分析与评价

从表4 可知，皱皮木瓜单株产量与地径、冠幅呈显著正相关(P＜0．05)，与枝刺数量呈显著负相关(P＜0．05)，表明候选优树中产量较高的单株地径、冠幅较大，而树体枝刺相对较少。树高、冠幅性状相关指数分别为0．13 和0．12，明显较大，而单株产量相关指数虽然较小，但其是重要的选育指标，因此，选择树高、冠幅以及单株产量作为皱皮木瓜生长和产量指标中典型性状。

皱皮木瓜候选优树种实表型及果实主要成分性状较多，采用R 型聚类分析方法可以将各性状归成不同类群，便于定量确定各性状之间存在的相似性和亲疏关系，同时计算各性状的相关指数，明确各类群的典型变量，为综合选优指标的确定提供依据［21］。

从图1 可知，在阈值21．0 处可将皱皮木瓜各性状分为3 个类群，第1 类群除果实含水率外主要为种实表型性状，包括果实鲜质量、果径、果长、果基长、果脐长、果形、花萼宿存状况、种子数、种子鲜质量以及果基凹陷程度等10 个性状;第2 类群包括果色、果肉总酸质量分数两个性状;第3 类群包括果实可溶性糖质量分数、总黄酮质量分数以及果实硬度指标。可见第2、3 类群主要表征的是皱皮木瓜果实重要质量指标，果实色泽与果肉酸度联系紧密，果实硬度与果肉可溶性糖和总黄酮质量分数密切相关，这几个性状是皱皮木瓜果实品质选育中的重要评价指标，因此，均为候选优树选择的典型性状。

表4 皱皮木瓜生长和产量性状的相关分析

图1 皱皮木瓜主要性状的R 型聚类

对第1 类群中11 个性状进行相关分析(表5)，可见，皱皮木瓜候选优树绝大多数种实表型性状间存在极显著正相关关系(P＜0．01)，表明果实越大，种子越多，形状趋于长圆倒锥形，脐部较明显，且多具宿存花萼。果肉含水率亦与除果脐长、果基凹陷程度外的其他表型性状间呈极显著正相关(P＜0．01)。果实鲜质量、果长、果径、果基长、种子数以及种子鲜质量的相关指数较高，分别为0．29、0．26、0．22、0．21、0．20、0．31，因此，该6 个性状选择为皱皮木瓜种实表型指标中的典型性状。此外，果肉含水率性状在该类群中虽然相关指数较低，但其亦是衡量果实品质的重要指标，亦应作为皱皮木瓜优树选择的典型性状。

表5 皱皮木瓜种实表型及果肉含水率性状的相关分析

综上所述，通过对皱皮木瓜候选优树22 个性状的相关性分析与评价，选择出14 个典型性状，包括3 个生长与产量性状、6 个种实表型性状、5 个果实品质性状，其中生长与产量性状包括树高、冠幅及单株产量，种实表型性状包括果实鲜质量、果长、果径、果基长、种子数、种子鲜质量，果实品质性状包括果色、果实硬度、果肉总酸质量分数、可溶性糖质量分数以及总黄酮质量分数。

3． 3 皱皮木瓜优树综合选择

经主成分分析(表6)，第1 主成分(因子1)以果实鲜质量、果长、果径、果基长等果实表型性状为主，占信息量的29．24%;第2 主成分(因子2)以果色、种子数、种子鲜质量性状为主，占信息量的23．94%;第3 主成分(因子3)以树高、冠幅性状为主，占信息量的13．20%;第4 主成分(因子4)以果实硬度、果肉可溶性糖质量分数、总黄酮质量分数为主，占信息量的9．59%。前4 个主成分累计贡献率为75．97%，一定程度上反映了皱皮木瓜候选优树调查性状的总体信息。

表6 皱皮木瓜典型性状主成分的负荷量和贡献率

将公共因子表示为变量的线性组合，得到候选优树在各个公共因子的得分。以各公共因子的方差贡献率占公共因子总方差贡献率的比例作为权重进行加权汇总，建立因子综合得分函数:F=0．292 4f1+0．239 4f2+0．132 0f3+0．095 9f4。将综合得分在［0，100］进行规格化转化，得到候选优树的综合评价值，并根据该值对不同候选优树进行直观评价和排序，以10%的入选率共选择出综合性状表现优良的皱皮木瓜优树12 株(表7)。

4 结论与讨论

优树选择是林木遗传改良的重要环节，优树评定方法主要有连续选择法、独立标准法和评分法3种。由于树木世代长，连续选择法选择优树所需时间漫长，一般较少采用，独立标准法只规定每个性状的下限标准，简单易行，但缺点是会把某个性状达不到下限标准，而其他性状都优秀的个体淘汰掉，评分法目前比较常用，该方法将树木的各选择性状的表型值划分为不同的级别，并根据性状的重要性给予一定分数，累加各性状的评分，就可以对优树作出综合评价。优势木对比法，调查效率高，且受林木之间竞争的影响较小，结果准确，适于在大片林分中进行［22］，已在马尾松、印楝、杜仲等诸多树种优树选择中得到广泛应用［23-25］。文中利用优势木对比法在皱皮木瓜集中分布区共选择125 株皱皮木瓜候选优树，通过测定其生长性状、果实表型性状及果实内含物质量分数等，筛选出14 个典型性状，经主成分分析得到候选优树的综合评价值，最终选择出综合性状表现优良的皱皮木瓜优树12 株。

通过优树选择获得遗传增益是林木遗传改良最直接有效的方法，而优树选择的基础是种内单株间存在的变异性，这种变异是林木种内遗传变异中最重要的类型［26］。对125 株皱皮木瓜各性状变异的方差分析结果表明，皱皮木瓜的绝大多数表型性状在产地间、产地内差异均显著，而植物表型多样性是基因型和环境互作的结果，表型变异越大，可能存在的遗传变异越大［27］，因此，在产地间和产地内进行皱皮木瓜选择育种均具有较大的潜力。单株产量性状在产地内、产地间差异极显著，表明选育高产皱皮木瓜空间巨大，对促进皱皮木瓜增产有重要意义。果实硬度、果肉内含物各指标差异均显著，表明对果实硬度和内含物选择也可以取得良好效果，对于区分不同用途选育皱皮木瓜良种具有重要意义。

皱皮木瓜生长和产量的相关性分析表明，单株产量与地径、冠幅呈显著正相关(P＜0．05)，该结论与对黄连木的研究结果一致［21］，而皱皮木瓜单株产量与枝刺数量呈显著负相关(P＜0．05)，则表明少刺是高产选育的重要指标之一，同时树体枝刺少也更利于田间栽培管理。R 型聚类分析将皱皮木瓜16个果实性状划分为3 个类群，第1 类群主要为种实表型性状，表明果实越大，种子越多，形状趋于长圆倒锥形，脐部较明显，且多具宿存花萼，而果肉含水率也越高。第2、3 类群为质量性状，果实色泽与果肉酸度联系紧密，果实硬度与果肉可溶性糖、总黄酮质量分数密切相关，上述聚类结果对于皱皮木瓜种质资源收集评价以及良种选育具有重要的现实指导作用。

表7 综合性状优良的皱皮木瓜单株得分情况

皱皮木瓜作为新兴的药食同源特色经济树种市场前景广阔，而长期以来缺乏针对其不同性状、不同利用目的的良种选育及定向培育研究。文中在对皱皮木瓜主产地进行全面资源调研基础之上，从生长性状、单株产量、果实表型性状及其内含物质量分数等方面对皱皮木瓜候选优树资源进行系统评价，确定了优树选择典型性状，并初步筛选出优树资源，为皱皮木瓜良种选育工作奠定了坚实的物质基础。良种是自然选择和人工选择的共同结果［28］，受遗传和环境影响较大，直接选用优树无性系造林未必能达到预期效果，因此，应继续对皱皮木瓜优树资源进行跟踪观测，同时布置优树家系、无性系遗传测定试验，以期真正选出皱皮木瓜优良品种，支撑产业的持续健康发展。

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