贵州晚熟李表型性状分析及优良种质筛选

陈守一，王红林，罗昌国，金吉林，赵 凯

（贵州省农业科学院 果树科学研究所，贵州 贵阳 550006）

李Prunus SalicinaLindl.属于蔷薇科Rosaceae李亚科Prunoideae 李属PrunusL.植物，是世界上重要的核果类果树之—，也是中国栽培历史悠久的果树之一。李在贵州有多种多样的地方品种，如镇宁蜂糖李、沿河空心李、贞丰四月李、盘江酥李、紫云冰脆李、石阡红心李、三都九阡李等，这些品种都极具地方特色。作物的表型性状是认识和利用作物种质的基础，高效与准确的作物种质表型发掘是现代育种的有力支撑[1]。表型性状的鉴定与描述是研究种质最基本的方法和途径[2]。Cortinovis 等[3]研究认为，多数作物种质表型性状的表达具有区域环境下的稳定性与优异性等特点，这类种质可以成为区域化育种的重要基础材料。世界各国对大多数商品化作物都作了形态学鉴定[4-5]。国内学者同样注重对李种质资源表型性状的变异分析：陈红等[6]研究了贵州地方李品种的表型多样性，结果表明，贵州不同地方李种质间其表型性状存在着较为丰富的变异；郁香荷等[7]将中国李资源的形态性状与农艺性状结合起来，概述了表型性状的多样性，并得出了单果质量的变异系数最大、果实中维生素C 的变异系数次之的结果；林存学等[8]对东北寒地李种质资源的研究结果表明，其单果质量的变异系数最大，其叶片形状、果皮颜色、果核形状等的变异系数均较大，而其果形指数的变异系数最小。

植物的表型性状是植物自身遗传因子和环境因子综合作用的结果，既能够反映植物表型性状遗传稳定性与生态环境复杂性的相互关系，又能够反映植物对环境压力的适应程度[9-10]。贵州有着独特的地理位置和复杂的地形地貌，气候和生态条件复杂多样。然而，有关贵州李种质资源表型性状的研究报道却极少[6]，致使人们对贵州李种质资源遗传多样性的了解不够清晰，因而不利于发掘利用。而贵州李果实的成熟期主要集中在5 月下旬至8 月上旬，8 月中旬后产出的果品极少。为了深入了解贵州晚熟李种质的表型特征与遗传多样性，给晚熟李品种选育提供基础数据，以选育出晚熟李新品种，延长果品市场的供给期，提高其种植效益，本研究以收集于贵州的15 份晚熟李资源为材料，对其表型性状的多样性进行了分析，并对其优良品质进行了筛选，现将研究结果分析报道如下。

1 材料与方法

1.1 材 料

按照孙升[11]提出的标准，将果实发育期的时长≥130 d 的李品种划分为晚熟李品种。供试的15 份种质材料分别为贵州省毕节地区七星关区的凤凰李（Phoenix plum），贵阳市修文县的晚香脆（Evening crisp），安顺地区平坝县的青脆李（Green crispy plum），遵义地区播州区的高坪李（Gaoping plum）、汇川区的脆红李（Crisp red plum）、道真县的迟李子（Nuper plum）和野李子（Wild plum），铜仁地区沿河县的大麦李（Hordeum plum）、乞末李（Qimo plum）、紫红李（Purpura plum）、红李子（Red plum）、涩李子（Astringent plum）、野麦李（Feram plum）以及石阡县的晚青脆（Nuper viridi rigidas）和德江县的红麦李（Red triticum plum），其来源地的基本信息与果实发育期详见表1。

表1 供试种质采集地的基本信息与果实发育期Table 1 Basic information of resource collection site and fruit development period

1.2 观测方法

依照《李种质资源描述规范与数据标准》[12]与《农作物种质资源鉴定技术规程 李》（NY/T 1308—2007）[13]和《李种质资源描述规范》（NY/T 2924—2016）[14]等标准，采用野外调查与室内检测相结合的方法，对15 份李种质的表型性状进行观测。

每份种质各选取有代表性的植株5 株，于冬季枝条停止生长后，在每株树冠外围不同方位，取生长正常且无病虫害的1 年生枝10 枝，以枝条中部的10 个节位代表节间长度，采用直尺测量（精度为0.1 cm）枝条的长度和节间长度，取其平均值为测量结果。以距枝条基部5 cm 处为枝条的粗度，采用电子游标卡尺（精度为0.01 mm）测量枝条的粗度，结果取其平均值。于果实成熟期，在每株植株树冠外围各选取有代表性的春梢中部成熟叶片10 片，采用直尺测量（精确度为0.1 cm）叶片的长度（叶片基部到顶端的长度）和宽度（叶片最宽处的宽度），取其平均值为测量结果。

于果实的成熟期，在树冠中上部不同方位，采集具有代表性的大小与色泽均一致、无机械损伤、无病虫害的果实，每份种质各选取有代表性的植株5 株，每株采10 个果实，混合后用塑料袋带回室内，采用电子天平（精度为0.01 g）称重，采用电子游标卡尺（精度为0.01 mm）测量果实的纵径和横径，取其平均值为测量结果。

采用T-20 格林凯瑞数显折光仪测定果实中可溶性固形物的含量，采用蒽酮法测定其可溶性总糖含量，采用NaOH 滴定法测定总酸含量，采用2,6-二氯靛酚钠法测定维生素C 的含量；各设3 次重复，取其平均值为测定结果。

以树上25%的花开放至75%的果实成熟的间隔天数作为果实发育期的时长。

果形指数=果实纵径/果实横径；叶形指数=叶片长度/叶片宽度；糖酸比=可溶性糖/可滴定酸。可食率=（单果质量-单果种子质量）/单果质量×100 %。

1.3 数据统计和评价方法

将所有的调查指标分为描述型性状指标和数值型性状指标两大类：第1 类为描述型性状指标，包括树形、树干、枝叶和果实等性状指标，共有42 个指标；第2 类为数值型性状指标，包括枝条长度和粗度、节间长度、单果质量、果形指数、可溶性固形物等性状指标，共有18 个指标。

对第1 类描述型性状指标数据的统计方法为：先将各个性状指标数据进行分级统计，分级标准见表2，然后参照有关文献[15-16]的计算公式计算各个性状指标的多样性指数（Shannon-Weaver，H′）：

表2 描述型性状指标的分级标准Table 2 Grading standard of descriptive traits

式中：ln 为自然对数；pi为某个性状指标第i级样品的份数占所有样品总份数的百分比。

对第2 类数值型性状指标数据的处理方法为：采用Microsoft Excel 2003 软件计算其变异系数（coefficient of variation，%），利用SPSS 26.0 软件对数值型性状指标值分别进行描述分析（descriptive analysis）、相关性分析（correlation analysis）、主成分分析（principal component analysis）和聚类分析（clustering analysis），其中的聚类分析法采用的是系统聚类（systematic clustering）、组间连接（inter group connection）、欧氏距离（euclidean distance）法。

具体的分析与评价方法为：利用多样性指数来反映种质描述型性状的多样性大小，利用变异系数来衡量数值型性状的变异程度，根据聚类分析结果将种质进行分类，根据主成分分析结果对供试种质进行评价与筛选，根据相关性分析结果来了解15 份种质各个性状指标之间的相关关系。

2 结果与分析

2.1 描述型性状指标的多样性分析

调查中发现，树形以杯状形为主，占比为80.00%；主干以较光滑的居多，占比为46.67%，而呈暗灰色的占比为60.00%。1 年生枝以黄褐色、斜生、长而粗且节间长的居多，占比高达66.67%。叶芽以中等大小、长圆锥形、贴生或半贴生的为主；叶面较为平展，无卷曲和皱缩类型；叶片大小以中等居多，占比为80.00%；叶形呈椭圆形的占比为53.33%；叶色均为绿色；叶尖形状相对较多，渐尖、急尖、短突尖和长突尖的都有，但其占比都不大；叶基以狭楔形为主，其占比为73.33%；53.33%的叶缘呈粗锯齿形；60.00%的叶主脉呈黄绿色；叶腺数0 ～2 个，形状有圆形和肾形2 种，其中以圆形居多，其占比为73.33%；花瓣颜色主要为白色；果实大小以极小和小的居多，极小（单果质量＜20 g）的占比为40.00%，小（20 g ≤单果质量＜30 g）的占比为33.33%，中（30 g ≤单果质量＜60 g）的占比为26.67%，大（60 g ≤单果质量＜90 g）和极大（单果质量≥90 g）的占比为零。整体而言，贵州晚熟李种质的果实偏小，甚至有3 份野生资源的单果质量均小于10 g；果形以圆形为主，占比为86.67%；果顶不存在凹入类型；缝合线各种类型的均有，且出现的频率相差不大；有66.67%的果实较对称；果实的颜色类型较多，有淡黄、橙黄、红晕、红色、紫红色等类型，无蓝、紫黑和蓝黑类型；有80.00%的种质都是果面大部分着色的；果肉色泽有乳白、淡黄、黄、橙黄和红等5 种类型，不过大多数呈淡黄色，仅有1 份野生资源的果皮和果肉均呈红色；果实风味也较为丰富，各种类型的都有；果肉质地有松软、松脆、硬脆和硬等4 种类型，松脆类型的占比为60.00%；鲜食品质处于中上等和上等类型的不多，占比仅有40.00%。特别是野生种质果实，口感极酸，无食用价值；核粘离性各种类型的都有；核形以卵圆形居多，占比为66.67%；核面以较平滑为主。有60.00%的种质属于较丰产类型。

对15 份种质的42 个描述型性状的多样性指数进行统计，结果见表3。由表3 可知，果皮底色、果皮盖色和果肉色泽的多样性指数分别为1.56、1.59 和1.53，说明贵州晚熟李资源的果实色泽具有较高的多样性指数。不仅如此，鲜食品质和果实风味的多样性指数分别为1.59 和1.38，说明贵州晚熟李资源果实的食用品质和风味同样具有较高的多样性指数。叶尖形状、果实形状与果顶形状的多样性指数均最小，均为0.39，其次是树形、果面着色程度与叶片颜色的多样性指数，分别为0.45、0.49 和0.50，说明这类性状的变化不大。

表3 描述型性状的多样性指数Table 3 Shannon-Weaver index of descriptive traits

2.2 数值型性状指标的多样性分析

对15 份种质的18 个数值型性状指标的变异系数进行统计，结果见表4。表4 表明，可滴定酸的变异系数最大，为92.62%；其次为糖酸比的变异系数（57.53%）；再其次分别为单果质量、维生素C、叶片长度、果形指数、果实发育期的变异系数，其变异系数依次为51.57%、48.36%、8.03%、4.07%、10.60%，均较小。这一统计结果同样说明，贵州地方晚熟李资源具有丰富的多样性，能为其良种选育、遗传改良等方面的研究提供遗传材料。

表4 数值型性状的变异系数Table 4 Variation coefficient of numerical characters

统计结果表明，野生李种质资源的1 年生枝条长度、枝条粗度、节间长度、叶片长度和宽度的变异系数均相对较小，而其他地方品种的这几个性状指标的变异系数均相对较大。果实的质量性状，红色果实整体偏小。在调查的所有李种质资源中，果实中可溶性固形物含量＜10.00%的这类种质的占比为20.00%，而10.00%≤可溶性固形物含量＜13.00% 的这类种质的占比为46.67%，13.00%≤可溶性固形物含量＜16.00%的这类种质的占比为33.33%；果实中的可溶性糖含量＜6.00%的这类种质的占比为20.00%，而6.00%≤可溶性糖含量＜10.00%的这类种质的占比为66.67%，可溶性糖含量≥10.00%的这类种质的占比为13.33%；果实中的可滴定酸含量＜0.70%的这类种质的占比为33.33%，而0.70%≤可滴定酸含量＜1.70%的这类种质的占比为46.67%，可滴定酸含量≥1.70%的这类种质的占比为20.00%。

2.3 数值型性状指标的相关性分析

对18 个数值型性状指标之间的相关性进行了分析，结果见表5。从表5 中可以看出，1 年生枝的长度与1 年生枝条的粗度、节间长度、叶片宽度、叶面积、可溶性糖含量和糖酸比之间均呈极显著正相关（P＜0.01），与果形指数和可溶性固形物含量之间均呈显著正相关（P＜0.05），而与可滴定酸含量、维生素C 含量之间均呈极显著负相关，与果实发育期的时长之间呈显著负相关；1 年生枝的粗度与节间长度、叶面积、可溶性糖含量和糖酸比之间均呈极显著正相关，与叶片宽度、果形指数和可溶性固形物含量之间均呈显著正相关，而与果实发育期的时长、可滴定酸含量和维生素C 含量之间均呈极显著负相关；节间长度与叶面积和可溶性糖含量之间均呈极显著正相关，与叶片长度、叶片宽度、可溶性固形物含量和糖酸比之间均呈显著正相关，而与果实发育期的时长和维生素C 含量之间均呈显著负相关，与可滴定酸含量和维生素C 含量之间均呈极显著负相关；叶片长度与叶面积之间呈显著正相关；叶片宽度与叶面积之间呈极显著正相关，与可溶性糖含量之间呈显著正相关，而与叶形指数、果实发育期的时长和维生素C 含量之间均呈显极著负相关；叶形指数与果实发育期的时长之间呈极显著正相关，与维生素C 含量之间呈显著正相关，而与叶面积之间呈显著负相关；单果质量与果实纵径、横径和单粒种子质量之间均呈极显著正相关，与糖酸比之间呈显著正相关，而与可滴定酸含量之间呈显著负相关；果实纵径与果实横径、单粒种子质量之间均呈极显著正相关，与可溶性糖含量和糖酸比之间均呈显著正相关；果实横径与单粒种子质量之间呈极显著正相关；果形指数与糖酸比之间呈极显著正相关，与可溶性糖含量之间呈正相关，而与可滴定酸含量之间呈显著负相关；果实发育期的时长与可滴定酸含量和维生素C 含量之间均呈极显著正相关，而与可溶性糖含量之间呈显著负相关；可溶性固形物含量与可溶性糖含量和糖酸比之间均呈极显著正相关；可溶性糖含量与糖酸比之间呈极显著正相关，而与可滴定酸含量之间呈极显著负相关；可滴定酸含量与维生素C 含量之间呈极显著正相关，而与糖酸比之间呈极显著负相关。

表5 数值型性状间的相关系数†Table 5 Correlation coefficient between numerical characters

2.4 数值型性状指标的聚类分析

聚类分析结果能反映各个性状之间相关关系的远近程度，性状之间越早聚为一类，则表明其相关性越强，可为性状观测和取舍提供量化依据[17]。15 份贵州晚熟李种质数值型性状的聚类分析结果如图1 所示。由图1 可知，在欧氏距离为20 时，可将15 份贵州晚熟李资源聚为2 类：第Ⅰ类包括涩李子、野麦李和野李子这3 份野生资源，此类资源枝叶小，果实个小（6.13 ～6.99 g），果实中可溶性糖的含量低（2.50%～3.80%）而含酸量高（2.73%～4.22%），糖酸比低于1，但其维生素C 含量高（每100 g 的含量为2.34 ～2.45 mg），果实无食用价值，可用作砧木；第Ⅱ类包括其他12 份种质资源，此类资源枝叶大，果实较大，果实可食。在欧氏距离为12.5 时，可将第Ⅱ类种质资源细分为3 类：红麦李、红李子、脆红李、紫红李和青脆李聚为一类，这类资源的枝条、叶片、果实大小和成熟期均较接近，可用于选育成熟期相对较早的品种；高坪李、晚青脆、大麦李和迟李子聚为一类，这类资源的果实较大，可食率高，可用于选育果大、可食率高的品种；乞末李、凤凰李、晚香脆聚为一类，这类资源成熟期极晚，可用于选育极晚熟品种。

图1 15份贵州晚熟李种质数值型性状的聚类分析结果Fig. 1 Cluster analysis of 15 late maturing plum resources in Guizhou

2.5 数值型性状指标的主成分分析

在主成分分析中，主成分的载荷矩阵反映了各评价指标对主成分负荷作用的大小与方向[18]。基于18 个数值型性状提取的主成分的贡献率见表6。由表6 可知，提取到的特征值大于1 的主成分有4 个，即主成分1、主成分2、主成分3、主成分4，其贡献率分别为48.848%、21.444%、11.304%、8.016%，其累计贡献率为89.612%，说明这4 个主成分能够反映原始因子（即18 个数值型性状）的基本信息。18 个数值型性状在4 个主成分中的载荷量见表7。由表7 可知，1 年生枝的长度、1 年生枝的粗度、可溶性糖含量和可滴定酸含量在主成分1 中的载荷量绝对值均较大（近于或大于0.9），说明这4 个性状指标对主成分1 的影响较大；单粒种子质量在主成分2 中的载荷量最大，说明单粒种子质量对主成分2 的影响最大；果形指数在主成分3 中的载荷量最大，说明果形指数对主成分3 的影响最大；叶片长度在主成分4 中的载荷量最大，说明叶片长度对主成分4 的影响最大。由此可见，简化描述评价贵州晚熟李数值型性状的核心指标是：1 年生枝条的长度和粗度、叶片长度、可溶性糖、可滴定酸、果形指数和单粒种子质量。

表6 基于18个数值型性状提取的主成分的贡献率Table 6 Extraction contribution rate of principal component analysis of 18 numerical characters

表7 4个主成分在18个数值型性状中的载荷量Table 7 The load of 4 principal components on 18 numerical characters

2.6 优良晚熟李种质筛选

根据上述分析结果，进一步以果实发育期、单果质量、果实纵径、果实横径、可食率、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、维生素C 含量和糖酸比这9 个性状指标进行主成分分析，从中提取出3 个主成分，其累计贡献率为94.155%，即这3 个主成分能反映原始因子94.155%的信息，这一结果符合分析要求。影响主成分1 的性状指标主要为可食率、糖酸比、单果质量、果实纵径和果实横径，其贡献率为62.630%；影响主成分2 的性状指标主要为可溶性固形物和可溶性糖含量，其贡献率为17.000%；影响主成分3 的性状指标主要为维生素C 和果实发育期，其贡献率为14.525%。供试的15 份种质在这3 个主成分中的得分和综合得分（F综合）的表达式分别如下：

式（1）～（4）中：F1、F2、F3分别表示主成分1、2、3 的得分，F综合表示综合得分；A1～A15表示对各种质原始变量数据作标准化处理后的标准分值。计算得到的15 份李种质的综合评分见表8。由表8 可知，15 份李种质的综合得分由高到低依次为晚香脆、大麦李、高坪李、青脆李、凤凰李、晚青脆、乞末李、迟李子、脆红李、红麦李、红李子、紫红李、野麦李、涩李子、野李子。鉴于统计中未涉及鲜食品质的口感、离核性、脆性和丰产性等特性，在品种选育中，这一评价结果仍存在较为明显的缺陷性。因此，考虑到15 份李种质在市场上受消费者欢迎的商品特性，综合评价认为，晚香脆、高坪李、大麦李和乞末李均可作为晚熟新品种选育及定向育种的优良材料。

表8 优质晚熟种质的评分结果Table 8 Score results of late-maturing germplasm

值得一提的是，就果实品质而言，青色种质整体优于红色种质，青色种质的平均单果质量与可溶性固形物、总糖、可滴定酸、维生素C、 糖 酸 比 分 别 为28.37 g、12.95%、9.13%、0.68%、126.79 mg·g-1、14.28，而红色种质的分别为13.24 g、12.00%、8.51%、0.77%、85.23 mg·g-1、11.19。不仅如此，就其成熟期而言，青色种质相对较晚于红色种质，青色种质的平均成熟期为140 d，而红色种质的平均成熟期为132 d。

3 讨 论

变异系数和多样性指数都是反映生物多样性的重要指标[19]。变异系数的大小可反映性状的离散程度：变异系数越大，性状的离散程度就越大；变异系数越小，性状的离散程度则越小，说明性状的稳定性就越好。变异系数大，说明变异幅度较大，表明种群的丰富性也较高[20]。多样性指数也能反映种质资源的多样性，指数越高则表明表型性状的多样性越丰富[21]。针对遗传多样性的研究，可以从整体上把握该物种资源，为使用者提供重要信息[22]。研究结果表明，贵州晚熟李种质的果皮底色、果皮盖色和果肉色泽的多样性指数分别为1.56、1.59 和1.53，其鲜食品质与风味的多样性指数分别为1.59 和1.38；果实中可滴定酸含量、糖酸比、单果质量、果实中维生素C 含量的变异系数由高到低依次为92.62%、57.53%、51.57%、48.36%。多样性指数和变异系数较大的这些性状指标均为果实性状指标。

研究结果还表明，果实中可滴定酸含量的变异系数最大，这与郁香荷等[7]、林存学等[8]研究得出的单果质量的变异系数最大的结果不同。造成研究结果不同的原因如下：一是贵州晚熟李种质的单果质量整体较小，无大果和极大果类型；二是统计数据中包含了可滴定酸含量极高的3 份野生李种质的相关数据。而且，1 年生枝的长度与果实发育期的时长之间呈显著负相关，这一分析结果与林存学等[8]分析得出的此两者间呈正相关的结果也不同。其原因可能是，本研究所用的数据包含了3 份枝条较短而成熟期却极长的野生李种质的数据。但是，这与陈红等[6]研究得出的果皮和果肉颜色的变异范围最大的结果一致。数值型性状之间的相关性分析结果表明，贵州晚熟李的枝叶生长，有利于果实中可溶性固形物和可溶性糖的形成，却不利于果实中可滴定酸与维生素C 的形成，果实相对早熟。这一分析结果与郁香荷等[7]分析得出的节间长度与1 年生枝条长度和可溶性糖含量之间均呈正相关的结果相同，但与他们得出的果实发育期的时长与可滴定酸和维生素C 含量之间均呈负相关的结果相反。其原因也可能是，本研究所用的数据包含了成熟期极长而其果实中可滴定酸含量极高的野生李种质的数据。不过，这些性状之间的相关关系，一方面反映了李属资源在生长发育过程中各个部位的差异化协调发育，另一方面反映了李属不同性状之间既相互独立又错综复杂的关系。主成分分析结果表明，数值型性状指标的核心指标有7 个，其分别为1 年生枝的长度和粗度、叶片长度、可溶性糖、可滴定酸、果形指数和单粒种子质量。这一分析结果对其资源鉴定与评价及其育种效率的提高都有实际意义。但是，这一分析结果与林存学等[8]研究得出的7 个核心指标（果实纵径、果实横径、叶片宽度、果核横径、果形指数、叶片长度、1 年生枝的粗度）也有所不同。其原因或许与本研究分析所用的种质份数（仅有15 份）较少有关，对此问题尚待进一步研究。聚类分析结果可以有效反映种质资源间的亲缘关系和遗传距离[23]，亲缘关系越近，越早聚在一起。采用聚类分析法对15 份李种质资源进行分类，可以初步明确15 份李种质资源的大致类型，从而为实现其优势互补，并为其遗传育种提供指导[24]。

表型性状是遗传物质的最终体现，是生物遗传多样性在其形态特征上的具体表现，也是植物自身遗传因素与生存环境相互作用的结果[25]。而气候是影响植物地理分布、导致物种进化的重要因素[26-27]，分布区的环境条件越复杂，种内群体的遗传变异就越大[28]。贵州的地理环境独特，境内山脉众多，重峦叠嶂，绵延纵横，地势西高东低，自中部向北、东、南3 面倾斜，受大气环流及地形的影响，不稳定灾害性天气种类较多，干旱、凝冻、冰雹等出现的频率大，李属资源的生长环境独特而复杂，所以李种质存在着较为丰富的表型变异也属正常。

不同的地区有着不同的自然气候条件，而不同的气候条件对植物的分布和生长及其果实性状都有着显著的影响[29]。表型多样性是遗传多样性和环境异质性的综合表现。本研究尚未考虑生态环境和栽培因素的影响问题，因此，研究得出的结果还有一定的局限性。若要考察其性状的稳定性或变异范围，仍需采取多年多点（多环境）的样品作深入研究，还应综合考虑其产量和品质问题，这样才能最终确定这批种质资源的最佳用途。

4 结 论

贵州晚熟李种质资源具有丰富的遗传多样性，其主要表现在果实的鲜食品质、风味、色泽、可滴定酸、糖酸比、单果质量和维生素C 上。特别是其果实色泽和鲜食品质方面，均有较大的育种选择潜力，是育种的宝贵资源。本研究将15 份贵州晚熟李资源细分为4 类，育种者可根据其资源性状和育种目标进行合理选用，并根据综合评价结果初步选出了晚香脆、高坪李、大麦李和乞末李等优良种质，其均可用作晚熟李新品种选育及定向育种的材料。