桂西南地区6个苹婆株系综合性状比较

2020-04-23黄丽君李文砚蒋娟娟卢美瑛杨志强

西南农业学报 2020年2期

黄丽君，李文砚，蒋娟娟，卢美瑛，赵静，杨志强，韦优，周婧

(广西南亚热带农业科学研究所,广西龙州 532415)

【研究意义】苹婆(SterculianobilisSmith)系梧桐科苹婆属乔木，又名频婆、九层皮、凤眼果、七姐果和潘安果等，已有800多年的栽培历史[1-2]，主要分布于我国广东、广西、福建、云南、贵州和台湾等省(区)。苹婆树形优美，花果叶均具有较高的观赏价值，常栽于庭院及作街道绿化树种。苹婆全身都是宝，种仁富含淀粉、蛋白质、脂肪、维生素、多酚、氨基酸和微量元素等多种营养成分，以煮熟食用为主，味如板栗，风味怡人，也可用于制作糕点、煲汤或作烹饪配菜等；树皮中含有大量纤维，常用作人造棉、麻袋、绳索和造纸的原材料[3-4]；果壳可用于治疗中耳炎、血痢、疝气和痔疮[5]。但目前桂西南地区所种植的苹婆苗木大部分是实生苗或果农自行筛选的优良无性系，导致栽培品种混杂，果实品质参差不齐，制约了苹婆产业的良性发展。因此，比较桂西南地区种植苹婆株系的综合性状，对筛选优良苹婆株系和选育优良苹婆品种具有重要意义。【前人研究进展】苹婆作为绿化树种开发由来已久，直至20世纪80年代末戴明建[1]提出苹婆可作为一种干果树种种植才使人们了解其新用途。罗瑞鸿和陈香玲[6]研究提出，苹婆作为中国南方特色果树是发展木本粮用果树的首选树种，是解决粮食生产问题的重要新途径。许丹妮等[5]研究发现，苹婆树皮中的黄酮类物质含量较高，其对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草芽孢杆菌均有一定抑制作用。任惠等[7]研究表明，苹婆种子淀粉含量为60.42 g/100 gFW，蛋白质含量为20.32 g/100 gFW，脂肪含量为2.18 g/100 gFW，氨基酸含量为2.36 g/100 gFW，铁含量为136.86 mg/gFW，维生素C含量为7225.00 μg/100 gFW，总酚含量为401.84 μg/mL，可作为天然抗氧化剂开发利用。李一伟等[8]对苹婆种胚营养成分进行测定，结果显示苹婆种胚营养成分以淀粉和蛋白质为主，并含有丰富的脂肪、维生素、多酚、氨基酸和微量元素(Ca、Fe和Zn)，维生素C和维生素E含量明显高于其他维生素。徐祥浩等[9]通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察，描述了苹婆属10个种的花粉形态。苏雨苗等[10]采用体视镜对苹婆和假苹婆进行原植物外观形态鉴别，为区分鉴别该两种植物提供了参考依据。杨志强等[11]、黄丽君等[12]研究发现，苹婆和假苹婆均可作为苹婆嫁接的砧木利用。DTOPSIS法(Dynamic technique for order preferenceby similarity to ideal solution)是近年来广泛应用的一种逼近理想解排序的新型植物品系(品种)综合评价方法，在柠条、草莓和红松的综合评价中均取得了较满意的结果[13-15]。【本研究切入点】迄今，国内对苹婆的研究仅涉及植物学、植物资源和生态地理学等方面，对其开发利用多集中于园林绿化用途[7]，有关苹婆良种尤其是桂西南地区苹婆品种筛选及应用DTOPSIS法进行综合评价的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】观测桂西南地区6个优良苹婆株系的开花结果习性、农艺性状、抗逆性和经济性状，并应用DTOPSIS法对其农艺性状及产量和果实品质等性状指标进行综合评价，为桂西南地区筛选综合性状优良的苹婆株系和选育苹婆优良品种提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在广西龙州县彬桥乡广西南亚热带农业科学研究所苹婆种质资源圃进行，该区域属典型的南亚热带季风气候，年均温度22.6 ℃，年均降水量1389 mm，全年日照1251 h，极端最高气温40.9 ℃，极端最低气温2.0 ℃，年均降水量1389 mm，无霜期 352 d。土壤为酸性黄壤，土层深厚，肥力中等，地势平坦，排灌良好。气候条件及生态条件基本能满足苹婆正常生长需要。

1.2 试验材料

供试苹婆株系来源于2014年本研究课题组筛选获得的6个优良单株，编号分别为NY2、LH2、SK14、SJ30、BJ32和BJ33。供试植株均为嫁接苗，嫁接时间为2014年7月，2015年2月定植。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计供试株系采用随机区组排列方式定植，株行距 4 m×5 m，每个株系种植2株，3个重复，共36 株，四周设置保护行，定植后按照常规方式进行田间管理，确保各株系的外部生长环境一致。

1.3.2 观测项目及方法于2016-2018年进行试验观察，从定植后第2年(2016年)开始连续3年观测记录植株的株高、冠幅和茎粗。农艺性状以观测物候期和开花结果习性为主，并参照《热带、南亚热带果树种质资源描述规范》[16]进行评价。果实性状观测主要分为外观性状观测和内在品质观测两部分[17]。外观性状采用目测法观察果实颜色、果实形态、果喙形态、成熟果皮颜色和果实饱满度等，并用天平、游标卡尺分别测定单果重、果实纵横径、果皮厚度等外观品质。内在品质主要考评和测定种仁颜色、种子纵横径、风味、种子可食率及营养物质成分含量等，营养物质成分中的可溶性糖含量和淀粉含量采用苯酚法测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定。采用DTOPSIS法综合评价产量和果实品质，即通过构建评价矩阵及对原始数据进行无量纲化处理，根据育种目标赋予各性状指标相应的权重值后，建立加权的规范化决策矩阵, 进而建立各品种性状的理想解与负理想解[14], 根据距离测度公式和欧几里德范数计算各品种(系)与理想解的距离后，算出各品种(系)对理想解的相对接近度，即Ci值，Ci值越大代表品种(系)综合性状越优。

1.4 统计分析

试验数据采用SPSS 18.0进行方差分析及差异显著性检验，DTOPSIS法的各运算步骤采用Excel 2003进行计算和分析。

2 结果与分析

2.1 生长量观察结果

由表1可知，在定植的第2年，BJ33株系的株高和冠幅均最大，且极显著大于NY2、LH2和BJ32株系(P<0.01，下同)，但与SK14和SJ30无显著差异(P>0.05，下同)；茎粗也以BJ33株系最大，但除与NY2差异显著外(P<0.05，下同)，与其余株系无显著差异，而NY2的茎粗显著小于其他5个株系。在2017年，BJ33株系的株高、冠幅和茎粗均最大，其中，株高显著大于NY2和LH2株系，与SK14、SJ30和BJ32株系无显著差异；冠幅极显著大于LH2和BJ32株系，与NY2、SK14和SJ30株系无显著差异；茎粗极显著大于NY2、LH2和BJ32株系，与SK14和SJ30株系无显著差异。在2018年，各株系间的株高差异不显著；冠幅和茎粗仍以BJ33株系最大，其中，冠幅极显著大于LH2和BJ32株系，显著高于NY2株系，茎粗极显著高于NY2和LH2株系，与SK14、SJ30和BJ32株系无显著差异。说明SK14、SJ30和BJ33株系的树势总体上较强，表现出速生特性，其中BJ33株系树高冠大，树势最强，而LH2株系树势最弱，树体矮小，枝条稀疏。

2.2 物候期观察

由表2可知，参试苹婆株系的春梢抽发期多集中在2月中下旬，株系间差异不明显，其中，SJ-30株系年抽梢次数最多，为4～5次，SK14和BJ33最少，为3次。经过两年观察发现，苹婆嫩梢老熟需25～45 d，株系间差异不明显，但在遇到夏季高温天气时，个别植株的芽头会进入休眠状态，嫩梢老熟延长至60 d；抽蕾期为2月下旬至4月上旬；BJ33株系的花期最短，平均为16 d，其他5个株系均在20 d以上，且差异不明显；果实成熟期以BJ33最早(6月下旬)，比其他株系提早10 d左右，具有早熟特性，其他株系均为7月上旬成熟。

表1 不同苹婆株系的年生长情况调查

注：同列数据后不同大、小写字母分别表示差异极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)，下同。

Note:Different uppercase letters in the same column represented extremely significant difference(P<0.01)，and lowercase letters represented significant difference(P<0.05)，the same as below.

表2 不同苹婆株系幼树的物候期

2.3 开花结果习性观察

2.3.1 NY2 树冠半圆形，树势弱。新梢紫红色，花穗紫红色，花序长13～32 cm，无花瓣，花萼粉红色，钟形，长7～10 mm，底部宽8～12 mm。花蕾排列松散，每穗着花18～80朵(平均53朵)。果实成熟时果荚半张开，果皮橘红色；种子椭圆形或矩圆形，种皮颜色为黑褐色至黑色，每果荚含种子数量2～4粒(平均为2.6粒)。

2.3.2 LH2 树冠圆形，树势弱。新梢紫红色，花穗绿色或紫红色，花序长13～27 cm，无花瓣，萼初时为绿色，后转为粉色，钟形，长8～9 mm，底部宽6～9 mm。花蕾排列松散，每穗着花35～181朵(平均94朵)。果实成熟时果荚微张开，果皮暗红色；种子圆形或矩圆形，种皮颜色为黑褐色至黑色，每果荚含种子数量1～4粒(平均为3.7粒)，种子易开裂。

2.3.3 SK14 树冠圆形，树势强。新梢紫红色，花穗紫红色，花序长15～35 cm，无花瓣，萼初时为绿色，后转为粉红色，钟形，长8～11 mm，底部宽9～13 mm。花蕾排列紧密，每穗着花54～225朵(平均123朵)。果实刚成熟时果荚完全张开，果皮绿色(后期转为橘红色)；种子圆形或卵形，种皮颜色为黑褐色至黑色，每果荚含种子数量2～4粒(平均为3.5粒)，多含1～2颗败育种子。

2.3.4 SJ30 树冠圆形，树势强。新梢紫红色，花穗紫红色，花序长11～23 cm，无花瓣，花萼为粉色或乳白色，钟形，长8～12 mm，底部宽5～9 mm。花蕾排列疏散，每穗着花34～116朵(平均52朵)。果实成熟时果荚微张至半张，果皮橘红色；种子长椭圆形，种皮颜色为棕褐色至黑褐色，每果荚含种子数量2～4粒(平均为2.7粒)。

2.3.5 BJ32 树冠阔圆形，树势中等。新梢紫红色，花穗绿色或紫红色，花序长7～25 cm，无花瓣，萼初时为绿色，后转为粉色或乳白色，钟形，长7～11 mm，底部宽8～12 mm。花蕾排列紧密，每穗着花56～197朵(平均103朵)。果实成熟时果荚半张，果皮橘色；种子长椭圆形或圆矩形，种皮颜色为黑褐色至黑色，每果荚含种子数量1～5粒(平均为2.9粒)。

2.3.6 BJ33 树冠半圆形，树势强。新梢紫红色，花穗绿色或紫红色，花序长11～31 cm，无花瓣，萼初时为绿色，后转为粉白色或乳白色，钟形，长8～15 mm，底部宽6～12 mm。花蕾排列较紧密，每穗着花30～172朵(平均76朵)。果实成熟时果荚半张，果皮橘色；种子圆形、长椭圆形或圆矩形，种皮颜色为棕褐色，每果荚含种子数量1～6粒(平均为3.5粒)。

2.4 果实性状观察比较

2.4.1 外观性状的比较供试株系成熟时(种皮由乳白色转为黑褐色)除SK14果皮仍为绿色(成熟后期转为橘红色)外，其他品系以橘红色或橘色为主，相互间差异不明显。成熟时，除SK14果荚完全张开外，其余品系均为微张至半张状态。SK14果实形状为阔椭圆形，其他株系果实形状差异不明显，以扁长椭圆形为主，果喙差异较大。单果重在50.0 g以上的有3个株系，最重的为SK14(65.30 g)，极显著大于NY2、LH2和BJ32株系，显著大于SJ30株系，与BJ33株系无显著差异；果实横径最大为SK14株系(6.82 cm)，极显著大于其他5个株系；果实纵径最大为SJ30株系(12.65 cm)，极显著大于其他5个株系；果皮厚度最小为SJ30株系(3.15 mm)，极显著小于BJ33株系，显著小于NY2和SK14株系；出种率在50.00 %以上的有3个株系，分别为LH2、BJ32和BJ33株系，其中最高的为BJ32株系(58.6 %)，极显著高于NY2、SK14和SJ30株系，显著高于BJ33株系；蛀荚率在10.00 %以下的仅有1个株系，为NY2(5.20 %)，极显著低于SK14株系，显著低于LH2、BJ32和BJ33株系，与SJ30株系无显著差异；单株产量较高的是SK14和BJ33株系，二者无显著差异，但均极显著高于其他4个株系(表3)。

表3 不同苹婆株系果实外观性状的比较结果

2.4.2 内在品质的比较由表4可知，各株系种仁的颜色差异不明显，以黄色为主；SK14株系的种子横径、纵径和单种重最小，其中单种重仅为5.90 g，极显著低于其他5个株系；SK14株系的淀粉含量(65.899 %)最高，其次是BJ32株系，为60.581 %，二者无显著差异，但均极显著高于其余株系；BJ32的可溶性糖含量(27.496 %)最高，极显著高于NY2、LH2和BJ33株系，显著高于SK14和SJ30株系；可溶性蛋白含量在10.000 %以上的有4个株系，最高的SJ30为11.808 mg/g，极显著高于BJ33株系，SJ30、NY2、LH2、SK14和BJ32株系间无显著差异；6个株系的种子可食率均较高，均在75.00 %以上，其中SK14株系种子的可食率(81.21 %)最高，显著高于BJ33株系，与NY2、LH2、SJ30和BJ32株系无显著差异。煮熟后种仁风味差异不明显，以清甜、微香为主，BJ32相比其他株系香气和甜度稍佳；苹婆种仁质地大致可分为粉质、糯性和硬脆三大类，目前广受消费者喜爱的口味为偏粉质。

2.5 DTOPSIS法在苹婆株系综合评价中的应用

2.5.1 构建评价矩阵及无量纲化处理在调查的11个性状指标中，以株高、冠幅、单果重、单种重、淀粉含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、单株产量和出种率等9个指标为正向指标，以果皮厚度和蛀荚率为负向指标，进行无量纲化处理(矩阵Z)，结果见表5～6。

表4 不同苹婆株系果实内在品质的比较结果

2.5.2 根据权重计算决策矩阵R根据苹婆结实少的特性及生产实际，各性状指标按表5中顺序赋予的权重值依次为0.01、0.01、0.03、0.05、0.02、0.02、0.02、0.30、0.50、0.01和0.03。各性状指标权重Wj乘以矩阵Z的第j列得到决策矩阵R(表7)。

2.5.3 品系性状的理想解和负理想解及各品种理想解的相对接近度计算和分析根据决策矩阵R，得到各性状的正负理想解数列分别为：Xj+=[0.0100，0.0100，0.0300，0.0500，0.0200，0.0200，0.0200，0.0200，0.3000，0.5000，0.0100]；Xj=[0.0078，0.0067，0.0192，0.0332，0.0126，0.0140，0.0151，0.0472，0.2594，0.0081，0.0052]。

表5 各参试株系主要性状数值(原始数据矩阵A)

表6 无量纲化矩阵Z

表7 决策矩阵R

表8 DTOPSIS法计算结果

3 讨论

自2006年开始，本研究课题组对苹婆资源的几个主要分布省(区)(广西、贵州、云南、广东、福建和海南等)进行实地考察，发现桂西南地区野生苹婆数量最多，与罗瑞鸿等[7]报道在广西崇左市的一些山区，特别是在龙州和大新等县域有较多苹婆原生分布的观点基本一致，且多为实生树，其果实、花和种子在表型性状上表现出不同的变异，选育几率大。但若要准确了解苹婆资源的性状变异情况，还需进一步对其表型性状进行调查和统计分析。

DTOPSIS法作为新型作物新品种(品系)综合评价方法，已广泛应用于大豆[18]、花生[19]、玉米[20]、棉花[21]、甘蔗[22]、草莓[14]等多种作物的综合评价中，能客观全面地评价多个性状对品种优劣产生的影响，评价结果科学合理。阎立波等[15]研究认为，利用DTOPSIS法对红松无性系多个性状进行评价可充分利用原始数据，信息损失较少，评价结果更客观合理，有利于对无性系进行分类选优，特别适用于对大量无性系的综合选择，并从60个无性系中选择出24个优良无性系。本研究仅初步尝试将DTOPSIS法应用于苹婆株系的综合性状评价，针对其产量性状进行的权重分配可能存在一定局限性，如仅主要对2018年的产量性状进行权重分配及苹婆存在严重的大小年现象，这些产量性状的变异系数是否纳入评价指标有待进一步探究。

高产、出种率高及单种重高是目前苹婆选育种的主要目标。刘自华[23]研究认为，应用DTOPSIS分析法时如果以产量为主育种目标，可适当加大产量性状的权重值(以0.50～0.60为宜)，其他性状的权重依据其指标重要性予以分配。本研究根据目前苹婆产量低和出种率低等特点，以高产优质的育种目标为主，赋以出种率的权重为0.50，单株产量的权重为0.30，单种重的权重为0.05，最终筛选出综合性状优良的株系BJ33，与田间实际观察结果相符。李文砚等[24]首次应用DTOPSIS法对苹婆21个品系的9个存在显著性差异的性状指标进行综合评价，将株高、冠幅、单株产量、蓇突果荚皮厚、可食率、种子淀粉含量、种子可溶性糖含量、种子可溶性蛋白含量及果荚虫害率共9个性状列入评价指标中，最终筛选出3个优良品系，本研究在参考其方法上增加了单果重和单种重两个正向指标，将高产优质作为苹婆育种目标进而筛选出较为理想的株系BJ33。