野生仙人掌果实主要农艺性状与果实可食率关系的多重分析

张慧君，葛 宇

（1淮北师范大学生命科学学院，安徽235000；2中国热带农业科学院海口实验站，海南570102）



野生仙人掌果实主要农艺性状与果实可食率关系的多重分析

张慧君1，葛 宇2*

（1淮北师范大学生命科学学院，安徽235000；2中国热带农业科学院海口实验站，海南570102）

摘 要：为了深入了解海南野生仙人掌果实农艺性状变异特征，为驯化野生仙人掌，选育出适合加工、可食率高的品种提供理论依据，调查了野生仙人掌果实的12个农艺性状，并进行相关分析、通径分析及主成分分析。结果表明：野生仙人掌果实12个性状均存在较大遗传变异，变异系数为5.49%—45.07%；降低果实外皮重，减小果实纵径，增加果实横径是提高可食率的首选育种目标。

关键词：仙人掌；果实；农艺性状；可食率；相关分析；通径分析；主成分分析

仙人掌（Opuntia dillenii Haw.），又名仙桃，为仙人掌科（Cactaceae）仙人掌属（Opuntia）多肉植物。仙人掌原产于美洲，现广泛分布在美国西南部、墨西哥北部、拉丁美洲、非洲南部及地中海地区［1-2］。我国海南省西部及南部属于干热气候，沿海沙滩、山坡疏灌丛及岩山地区均有野生仙人掌分布，具有耐高湿、抗旱、抗盐、抗风、抗病虫害等特性［3］。仙人掌常丛生呈灌木状，高1—3.5 m，浆果肉质，倒卵圆或椭圆形，顶部有一圆坑，果皮疏生锐刺，成熟果实为红色或黄色［4］。仙人掌熟果汁多，味清甜，富含人体必需的蛋白质、维生素、矿物质、胡萝卜素等成分，可用于鲜食、酿酒或制成果酱、蜜饯和饮料［4-6］。

植株果实产量及品质与果实形态特征有着紧密关系，因此，确定植株果实产量及品质与果实形态性状的关系，有利于选育具有高产优质潜力的品种。本研究通过对海南省野生仙人掌果实主要农艺性状进行相关统计分析，以期明确植株果实产量及品质与果实形态性状的关系，为野生仙人掌种质资源鉴定评价及利用提供理论依据，同时可为培育可食性仙人掌奠定基础。

1　材料与方法

1.1试验材料

供试野生仙人掌果实于2014年9月6日采自海南省昌江黎族自治县昌化镇棋子湾海滩（图1）。共随机选取30株野生仙人掌果实，每株随机采集3个成熟果实。

图1　野生仙人掌果实Fig.1 Wild cactus fruit

1.2性状调查

每个野生仙人掌果实取出果肉后，挤出汁液、混合，用吸管吸3 mL汁液滴到糖度仪测试表面测定糖度。果肉装入沙布袋中反复揉搓，清洗果肉，得到种子，将种子与果皮凉干。

用游标卡尺分别测量野生仙人掌果实纵径（cm）、果实横径（cm）、种子长度（cm）、种子宽度（cm），果形指数=果实纵径/果实横径；用电子天平分别测量野生仙人掌果实总重（g）、果实外皮重（g）、种子重（g），可食率=（果实重-果实外皮重-种子重）/果实重×100%，百粒重=种子重/种子数×100；用糖度仪测量野生仙人掌果实糖度。

1.3数据处理

统计分析方法：（1）通过DPS 7.55软件进行性状平均值、标准差、相关分析和通径分析。（2）通过SPSS 17.0软件进行性状主成分分析。

2　结果与分析

由表1可以看出，野生仙人掌果实主要农艺性状变异较为丰富，其中以种子数变异系数最大，达45.07%，其次为果实外皮重，达到43.84%，而可食率变异系数最小，为5.49%。

表1　野生仙人掌果实的农艺性状表现Table 1 Agronomic traits of wild cactus fruit

表2　野生仙人掌果实农艺性状间的相关系数Table 2 Correlation coefficients between wild cactus fruit’s agronomic traits

由表2可知，果实纵径分别与果实横径和果实总重呈极显著正相关（0.92、0.58）；果实横径与果实总重之间呈极显著正相关（0.53）；果实总重分别与果实外皮重、种子重和种子数呈极显著正相关（0.63、0.71、0.64）；果实外皮重与可食率呈极显著负相关（-0.73）；百粒重分别与种子重和种子数呈极显著负相关（-0.49、-0.69），但与种子长度和种子宽度呈极显著正相关（0.62、0.80）；种子重与种子数之间呈极显著正相关（0.96）；种子数与种子宽度呈极显著负相关（-0.46）；种子长度与种子宽度之间呈极显著正相关（0.66）。相关系数分析表明：11个农艺性状中只有果实外皮重与可食率呈极显著负相关，但由于各农艺性状间存在着较为复杂的数量关系，需进一步结合主成分分析，以便找出综合影响果实可食率的主要因子。另外，为进一步评价各农艺性状对可食率的作用，在相关分析的基础上还需进行通径分析，把各农艺性状与可食率的相关系数分解为直接作用和间接作用，以明确各性状对可食率的影响效应。

对12个野生仙人掌果实农艺性状进行主成分分析，从表3可以看出，在所有主成分构成中，信息主要集中在前4个主成分，对可食率的贡献率分别为32.684%、23.037%、15.695%和10.713%，其积累贡献率达82.129%，这表明4个主成分已基本覆盖所有性状的主要信息。

表3　野生仙人掌果实农艺性状的主成分分析Table 3 Principal component analysis of wild cactus fruit’s agronomic traits

在第1主成分的特征向量中，特征向量值较高且为正的性状有果实总重、种子重和种子数，但可食率特征向量值为负，表明野生仙人掌果实越重、种子越重，种子数越多，可食率越低。在第2主成分的特征向量中，特征向量值较高且为正的性状有果实外皮重、百粒重、种子长度和种子宽度，但可食率特征向量值为负，表明野生仙人掌果实外皮越重，种子百粒数越重并且种子越大，可食率越低，该结果与相关分析结果较为一致。在第3主成分的特征向量中，特征向量值较高且为正的性状为果实横径，而特征向量值较高且为负的性状为果形指数，但可食率特征向量值为正，表明野生仙人掌果实横径越大，果形指数越小，则可食率越高。在第4主成分的特征向量中，特征向量值较高且为负的性状为果实纵径，但可食率特征向量值为正，表明野生仙人掌果实纵径越小，可食率越高。

表4的通径分析结果表明，果实总重对可食率的直接通径系数是0.5446，为最高正值，但通过果实纵径、果形指数、果实外皮重、种子长度和种子宽度对可食率的间接通径系数均为负值，表明果实总重对可食率的整体效应为负向，在以后选育适合加工的品种时，在考虑其直接作用所起到的增产作用时，同时也需考虑减少间接作用带来的负面影响，使之达到最佳的动态平衡。果实外皮重对可食率的直接通径系数是-1.0227，为最高负值，表明果实外皮重对可食率的直接负效应最大，这与相关系数及主成分分析结果较为一致。

表4　野生仙人掌果实农艺性状对果实可食率的通径分析Table 4 Path analysis of agronomic traits to edible rate of wild cactus fruit

3　结论与讨论

综合上述分析结果，可以看出要驯化野生仙人掌，选育出适合加工、可食率高的品种应以降低果实外皮重，减小果实纵径，增加果实横径作为首要选择指标，而不宜把提高果实总重作为主要方向。另外，果实外皮重的变异系数大，为43.84%，仅次于种子数，这说明该性状可能存在较大遗传变异，人工定向选育过程中通过选择外皮较轻的品种来降低果实外皮重，进而提高可食率的潜力较大。

由于在驯化野生品种及定向选育过程中所涉及的主要农艺性状多数为数量性状，其在表现型上呈连续性分布，并且不同农艺性状之间常常相关度不一致，所以在驯化及定向选育过程中应综合考虑各性状间的相互关系。从野生仙人掌果实可食率与其他11个农艺性状的相关、通径及主成分分析结果得出，提高果实可食率的主要方向是提高果实总重及降低果实外皮重，这与可食率的计算公式有很大关系。但相关分析表明，提高果实总重同时也会相应提高果实外皮重、种子重和种子数，根据通径间接系数分析，提高果实总重会对可食率带来间接的负面影响，而主成分分析则直接表明，果实和种子越重、种子数越多，可食率越低。

本研究供试的仙人掌果实由于属于野生品种，12个果实农艺性状存在较大变异幅度，变异系数分布在5.49%—45.07%，除了种子长度、种子宽度和可食率，其他农艺性状均达到10%以上。其中种子数变异系数最高，这可能与在野外环境下自然授粉期间受环境因素影响较大有关。刘遵春等［7］在研究新疆野苹果性状的遗传变异及相关性分析时，也发现13个性状中有9个均存在较大遗传变异，其中变异系数最大为384%。

前人在研究番茄时发现，番茄果实品质，如番茄红素与可溶性糖含量，与果实形态特征有着紧密关系［8-9］。2008年，刘维侠等［10］在其收集的315份番茄材料中，也发现小果型番茄糖酸比、含糖量都较大果型番茄高。本研究对果实糖度与其他果实农艺性状做了相关分析，但并未发现紧密关联。曲瑞芳等［11］和梁梅等［9］发现番茄红素与除果实外的其他形态指标同样存在显著相关性。但本试验未对野生仙人掌除果实外的其他形态指标进行测定，需要进行进一步试验分析，研究野生仙人掌果实可食率与除果实外的其他形态指标是否存在显著相关。

参 考 文 献

［1］SHEDBALKAR U U，ADKI V S，JADHAV J P，et al.Opuntia and other cacti：applications and biotechnological insights［J］.Tropical Plant Biol.，2010，3：136-150.

［2］PATEL S.Reviewing the prospects of Opuntia pears as low cost functional foods［J］.Rev Environ Sci Biotechnol.，2013，12：223-234.

［3］罗先群，王新广.海南野生仙人掌资源的开发利用［J］.资源开发与市场，2004，20（5）：379-382.

［4］代正福，彭明，周鹏.海南特色野生果树、药材和观赏植物种质资源及利用［M］.北京：中国农业出版社，2005.

［5］徐海祥.仙人掌果肉乳饮料的研制［J］.中国酿造，2009（8）：167-169.

［6］刘晓辉，杨明，文素珍，等.可食仙人掌与花果菜新型果酱研究［J］.佛山科学技术学院学报（自然科学版），2013，31（1）：1-6.

［7］刘遵春，苗卫东，刘大亮，等.新疆野苹果性状的遗传变异及相关性分析［J］.果树学报，2012，29（4）：530-535.

［8］李相梅，许向阳，张贺，等.番茄果实中番茄红素含量与主要数量性状相关性及通径分析［J］.东北农业大学学报，2011，42（10）：62-65.

［9］梁梅，周蓉，邹滔，等.番茄农艺性状与果实主要营养成分相关性分析［J］.西北农业学报，2013，22（5）：91-100.

［10］刘维侠，曹振木，党选民，等.番茄种质资源生物学性状的初步观察与评价［J］.植物遗传资源学报，2008，9（1）：110-114.

［11］曲瑞芳，梁燕.番茄果实中番茄红素含量与农艺性状的相关性及通径分析［J］.西北农业学报，2009，18（2）：233-236.

（责任编辑：程智强）

Multiple analysis of relationship between main agronomic traits and edible rate of wild cactus fruit

ZHANG Hui-jun1，GE Yu2*
（1School of Life Science，Huaibei Normal University，Anhui 235000，China；2Haikou Experimental Station，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Hainan 570102，China）

Abstract：In order to understand the characteristics of variations in agronomic traits of wild cactus fruit（O-puntia dillenii Haw.）and lay the theoretical basis for domesticating wild cactus and breeding the variety being high in edible rate and suitable for processing，wild cactus fruit’s 12 agronomic traits were investigated by correlation，path and principal component analyses.The results indicated that there were great genetic variations in the 12 agronomic traits and their variation coefficients ranged from 5.49%to 45.07%；Decreasing the fruit peel weight and longitudinal fruit diameter and increasing the lateral fruit diameter were the first chosen breeding objectives of improving the edible rate.

Key words：Cactus；Fruit；Agronomic traits；Edible rate；Correlation analysis；Path analysis；Principal component analysis

中图分类号：Q949.911

文献标识码：A

文章编号：1000-3924（2016）03-036-04

DOI：10.15955/j.issn1000-3924.2016.03.07

收稿日期：2015-03-30

作者简介：张慧君（1982—），男，博士，讲师，研究方向：园艺植物遗传育种。E-mail：zhhuijun@126.com

*通信作者：葛宇（1982—），男，在读博士，助理研究员，研究方向：园艺植物生物技术。Tel：15208981239；E-mail：geyu198224@gmail.com