麻核桃坚果表型性状分析

2022-05-11余务刚肖良俊吴涛李贤忠宁德鲁

河北农业科学 2022年2期

余务刚，肖良俊，吴涛，李贤忠，宁德鲁*

（1.西南林业大学，云南昆明 650224；2.云南省林业和草原科学院，云南昆明 650201）

麻核桃学名河北核桃（Juglans hopeiensis Hu），别称山核桃、耍核桃、文玩核桃、麻艺核桃等[1]，主要产于河北、天津、山西和北京的部分山区[2]，有学者认为是核胡桃（J.regia L）与胡桃楸（J.mandshurica Maxim）的杂交种[3]。其果实个大，壳厚、有光泽、表面纹理细腻且变化多样，适宜雕刻、观赏和玩耍等[4]。近年来，人们对精神生活的要求逐渐提高，具有健身和收藏价值的麻核桃备受青睐[5]。麻核桃种植可以增加农户的经济收入，在农民脱贫致富奔小康进程中具有很大作用[6]。

目前，国内外对麻核桃的研究较少。陈梦华等[7]对7 种麻核桃的坚果性状进行了分析与评价，结果显示，‘满天星’‘苹果园’‘四座楼’单果重和三径均值的极差和变异系数均较小，3 个品种的商品一致性较好。贺娜等[8]2013 年将13 个麻核桃品种由河北易县引入到云南禄劝县，6 a 的观测结果显示，‘四座楼’平均单果重21.51 g、三径均值40.51 mm，表型性状优良，2019 年通过了云南省林木良种审定委员会认定。贾建云等[9]运用SSR 分子标记技术对20 个麻核桃品种进行了遗传多样性分析，筛选出的6 对引物检测出50 个多态性遗传位点，遗传变异幅度为0.17～0.90，能将20 份种质区分开来。

现阶段，针对筛选具有更高经济效益的麻核桃品种研究较少。为了探究麻核桃表型性状的变异规律，以目前市场上常见的9 个麻核桃品种为研究对象，对其坚果的表型性状进行分析，以期筛选出商品一致性较好的品种，为麻核桃生产提供理论指导。

1 材料与方法

2020 年9 月末麻核桃果实成熟季节，在云南省禄劝县禄劝麻核桃基地采摘麻核桃坚果。该基地位于云南省禄劝县茂山乡（东经102°13′～102°57′，北纬25°25′～26°22′），属亚热带季风气候，海拔约1 997 m，年平均气温15.6 ℃，年平均降水量947.7 mm，年平均日照时数2 255.6 h，日照率53%[8]。参试麻核桃品种有9个，分别为‘虎头’‘满天星’‘大官帽’‘细纹狮子头’‘鸡心’‘公子帽’‘苹果园狮子头’‘南将石’和‘白狮子头’。每个品种均随机摘取无病、无畸形的坚果20 个，备用。

观察坚果的形状、颜色、纹路以及果顶和果底情况，将2 颗核桃相互敲击判断有无金石之音；用千分之一天平称量单果重；用游标卡尺测量果实的横径、纵径和棱径。计算果形指数（纵径/横径）[10]和三径均值〔（纵径+横径+棱径）/3〕。

利用Excel 2010 软件对试验数据进行统计分析和制表，利用SPSS 20.0 软件对各性状进行变异分析、相关分析、主成分分析[11，12]和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 麻核桃坚果的表型性状描述

不同品种麻核桃坚果的表型性状差异较大，形状、颜色、纹路、结构质量以及果顶和果底情况等均对其经济价值有重要影响[13]。9 个麻核桃品种中，坚果形状除‘白狮子头’为锥形，‘大官帽’‘鸡心’和‘南将石’为心脏形外，其他品种均为桃形；坚果颜色除‘细纹狮子头’和‘公子帽’为微黄外，其他品种均为土黄；坚果纹路除‘虎头’‘细纹狮子头’和‘公子帽’为网状外，其他品种均为点状；果尖形状除‘大官帽’‘鸡心’‘南将石’和‘白狮子头’为尖锐外，其他品种均为微钝；果尖颜色均为黄；果肩形状除‘大官帽’‘鸡心’‘南将石’和‘白狮子头’较平滑外，其他品种均略微扭曲；缝合线均较紧密，且不开衩；果底除‘鸡心’和‘南将石’较为平整外，其他品种均有凹凸不平的现象；肚脐除‘大官帽’‘鸡心’和‘南将石’颇为紧实外，其他品种均较松；所有品种均有金石之音，结构均较为紧密（表1）。

表1 9 个麻核桃品种坚果的表型性状Table 1 Nut phenotypic traits of nine J.hopeiensis varieties

2.2 麻核桃坚果表型性状的变异分析

2.2.1 单果重 9 个麻核桃品种的单果重为12.10～22.41 g，品种间差异较大，其中‘白狮子头’单果重最大；其次是‘满天星’‘大官帽’和‘苹果园狮子头’，单果重分别为19.54、19.25 和18.51 g；‘公子帽’单果重最小（表2）。表明‘白狮子头’‘满天星’‘大官帽’和‘苹果园狮子头’单果重较大，‘公子帽’单果重较小。

表2 9 个麻核桃品种单果重的变异分析Table 2 Variation coefficient of fruit weight of nine J.hopeiensis varieties

9 个麻核桃品种的单果重变异幅度为8.92～16.11 g，指标值顺序为‘公子帽’＜‘大官帽’＜‘鸡心’＜‘细纹狮子头’＜‘虎头’＜‘南将石’＜‘满天星’＜‘白狮子头’＜‘苹果园狮子头’；变异系数为15.94%～25.85%，指标值顺序为‘白狮子头’＜‘满天星’＜‘苹果园狮子头’＜‘大官帽’＜‘公子帽’＜‘鸡心’＜‘南将石’＜‘细纹狮子头’＜‘虎头’。‘苹果园狮子头’和‘虎头’的单果重变异幅度和变异系数均较大，说明这2 个品种的单果重具有较高的遗传多样性，商品一致性较差；‘大官帽’的单果重变异幅度和变异系数均较小，说明其单果重的商品一致性较好。

2.2.2 果形指数果形指数反映了果实的扁圆程度，指标值越接近于1，果形越圆；越小于1，果形越扁；越大于1，果形越长。9 个麻核桃品种的果形指数为0.90～1.07，各品种间差异较大，除‘鸡心’外，其他品种的果形指数均＜1，其中细纹狮子头’的果形指数最接近于1，‘满天星’的果形指数最小（表3）。表明除‘鸡心’果形呈略微长圆外，其他品种的果形均为扁圆，其中‘细纹狮子果形较圆润，‘满天星’果形较扁。

表3 9 个麻核桃品种果形指数的变异分析Table 3 Variation coefficient of fruit shape index of nine J.hopeiensis varieties

9 个麻核桃品种的果形指数变异幅度为0.14～0.51，指标值顺序为‘公子帽’＜（‘大官帽’=‘白狮子头’）＜‘满天星’＜‘虎头’＜‘细纹狮子头’＜‘苹果园狮子头’＜‘南将石’＜‘鸡心’；变异系数为4.13%～11.18%，指标值顺序为‘公子帽’＜‘白狮子头’＜‘满天星’＜‘虎头’＜‘大官帽’＜‘苹果园狮子头’＜‘细纹狮子头’＜‘南将石’＜‘鸡心’。‘鸡心’的果形指数变异幅度和变异系数均最大，‘南将石’的2 个指标值均次之，说明‘鸡心’和‘南将石’2 个品种的果型具有较高的遗传多样性，商品一致性较差；‘公子帽’的果形指数变异幅度和变异系数均最小，‘白狮子头’和‘满天星’的2 个指标值也均较小，说明‘公子帽’‘白狮子头’和‘满天星’3 个品种的坚果形状丰富度较差，商品一致性较好。

2.2.3 三径均值 9 个麻核桃品种的三径均值为30.42～38.99 mm，品种间差异较大，其中‘白狮子头’三径均值最大；其次是‘满天星’‘苹果园狮子头’‘鸡心’和‘大官帽’，四者三径均值均超过36 mm；‘公子帽’三径均值最小（表4）。表明‘白狮子头’‘满天星’‘苹果园狮子头’‘鸡心’和‘大官帽’坚果个头较大，‘公子帽’相对较小。

表4 9 个麻核桃品种三径均值变异分析Table 4 Variation analysis of three-diameter mean value of nine J.hopeiensis varieties

9 个麻核桃品种的三径均值变异幅度为5.62～9.42 mm，指标值顺序为‘大官帽’＜‘公子帽’＜‘细纹狮子头’＜‘满天星’＜‘白狮子头’＜‘鸡心’＜‘虎头’＜‘苹果园狮子头’＜‘南将石’；变异系数为5.47%～9.32%，指标值顺序为‘满天星’＜‘大官帽’＜（‘公子帽’=‘苹果园狮子头’）＜‘鸡心’＜‘白狮子头’＜‘细纹狮子头’＜‘虎头’＜南将石’。‘南将石’的三径均值变异幅度和变异系数均最大，‘虎头’的2个指标值均较大，说明‘南将石’和‘虎头’2个品种的三径（纵径、横径和棱径）具有较高的遗传多样性，商品一致性较差；‘大官帽’和‘公子帽’的三径均值变异幅度和变异系数均较小，说明这2 个品种的果实个头丰富度较小，坚果大小基本一致，商品一致性较好。

2.3 麻核桃坚果表型性状的相关分析

相关分析结果（表5）显示，麻核桃的果形指数与其他5 个性状均相关不显著，其中与单果重、纵径和棱径呈负相关；单果重与横径、纵径、棱径和三径均值呈极显著正相关，且三径之间及其与三径均值之间的相关性也均达到了极显著正相关。

表5 麻核桃果实性状的相关分析Table 5 Correlation analysis of fruit traits of J.hopeiensis

2.4 麻核桃坚果表型性状的主成分分析

对麻核桃坚果表型性状的6 个定量指标进行主成分分析，结果（表6）显示，前2 个主成分的特征值均＞1，累计方差贡献率达91.769%。表明这2 个主成分可以反映麻核桃坚果表型性状91.769%的信息。各性状的方差贡献率分散，累计方差贡献率增长缓慢，说明坚果表型性状变异复杂多样。第1 主成分中，载荷较高且为正值的特征向量为三径均值、纵径、棱径和横径，主要反映麻核桃坚果的大小。第2 主成分中，载荷较高且为正值的特征向量为果形指数、三径均值、横径和单果重，主要反映麻核桃坚果的形状和质量。

表6 麻核桃果实性状指标的成分载荷矩阵Table 6 Component load matrix of fruit traits indexes of J.hopeiensis

成分载荷量的数值大小代表了变量在主成分分析中的重要程度[14]。根据主成分函数模型Fi=A1ZX1+A2ZX2+…+AnZXn（ZXi为标准化处理的数据，X 为标准化处理的表型性状），计算单项主成分：

依据主成分对应的方差贡献率，建立麻核桃果实性状综合评价模型[12]，综合主成分得分F=69.997F1+21.772F2。

计算结果（表7）显示，F1得分排名靠前的是‘白狮子头’‘满天星’‘苹果园狮子头’和‘南将石’，说明这4 个品种坚果个头较大；F2得分排名靠前的是‘白狮子头’‘鸡心’‘大官帽’和‘满天星’，说明这4 个品种坚果形状较圆，单果重较大；最终，综合得分排名靠前的是‘白狮子头’‘满天星’‘苹果园狮子头’和‘南将石’，说明这4 个品种坚果形状、个头和单果重均较好，表型性状符合麻核桃玩家的审美，具有较高的经济效益。

表7 麻核桃坚果主要性状指标的主成分得分与排名Table 7 Principal component score and ranking of nut traits indexes of J.hopeiensis

2.5 麻核桃坚果表型性状的聚类分析

聚类分析结果（图1）显示，当欧氏距离为5 时，9 个麻核桃品种可以分为4 类，其中，‘满天星’‘苹果园狮子头’‘大官帽’和‘白狮子头’为第1 类，‘鸡心’和‘南将石’为第2 类，‘虎头’和‘细纹狮子头’为第3 类，‘公子帽’单独为一类；当欧式距离为10 时，上述第一类和第二类的品种聚为一类，第三类和第四类的品种聚为另一类，说明其亲缘关系较近。

图1 9 个麻核桃品种坚果表型性状的聚类分析Fig.1 Cluster analysis on phenotypic traits of nine J.hopeiensis varieties

3 结论与讨论

3.1 讨论

核桃坚果表型特征丰富度和变异情况是核桃种质资源丰富度和多样性的具体体现[15]。麻核桃为文玩核桃，外观性状直接影响其市场价值和经济效益。麻核桃市场中，最受玩家追捧的麻核桃外观性状为圆形或椭圆形，个头较大，尖而不利，钝而有形，不扭曲、不开衩，尾部平，肚脐紧、无凹陷，有金石之声[16]。因此，种植户在选择品种时，最好迎合玩家的审美。本研究的9 个麻核桃品种中，‘虎头’‘满天星’‘白狮子头’和‘大官帽’果实较大且群体质量较为均匀，符合玩家审美。性状变异系数越小，表明性状的离散程度越小，稳定性越好[17]。‘白狮子头’‘大官帽’‘满天星’和‘苹果园狮子头’果形较圆且较大，单果重变异系数较小，性状稳定性较好；‘满天星’‘苹果园狮子头’和‘白狮子头’单果重和三径均值的变异系数均较小，遗传多样性较差，果形丰富度小，商品一致性较好，这与许静等[18]的研究结果相似。

大量研究表明，不同性状之间普遍存在相互关系。麻核桃表型性状的相关分析结果表明，果形指数与其他5 个性状均相关不显著，其中与单果重、纵径和棱径呈负相关；单果重与横径、纵径、棱径和三径均值呈极显著正相关，且三径之间及其与三径均值之间的相关性也均达到了极显著正相关。这与薄颖生等[19]和时燕等[20]的研究结果相似。

采用主成分分析法对麻核桃的表型性状进行评价，能够更加全面地反映麻核桃坚果的外观性状，为农户品种选择提供数据参考[21]。本研究中对麻核桃的单果重、横径、纵径、棱径、果形指数和三径均值6 个指标进行主成分分析，共提取2 个主成分，累计方差贡献率高达91.769%。综合评价结果表明，‘白狮子头’‘满天星’‘苹果园狮子头’和‘南将石’的坚果形状、个头和单果重等性状较好，符合麻核桃玩家的审美，具有较高的经济效益。

聚类分析的实质是综合考察大量性状指标，将试供对象分到相对同质的群体中[9]。本研究结果表明，当欧氏距离为5 时，9 个麻核桃品种可以分为4 类，其中，‘满天星’‘苹果园狮子头’‘大官帽’和‘白狮子头’为第一类，‘鸡心’和‘南将石’为第二类，‘虎头’和‘细纹狮子头’为第三类，‘公子帽’单独为一类；当欧式距离为10 时，上述第一类和第二类聚为一类，第三类和第四类聚为一类，说明其亲缘关系较近。