山核桃果实主要经济性状和养分含量的差异分析

季琳琳，陈素传*，吴志辉，常 君，陶汝鹏，周米生，蔡新玲

(1.安徽省林业科学研究院，安徽 合肥 230031；2.宁国市林业局，安徽 宁国 242300；3.中国林业科学研究院亚热带林业研究所，浙江 杭州 311400)

山核桃(Caryacathayensis)和大别山山核桃(C.dabieshanensis)属胡桃科(Juglandaceae)山核桃属(Carya)植物，主要栽培范围集中在天目山山脉、黄山余脉及大别山山区，主产区在浙江的西部、安徽的南部及西部、湖北的东部等地[1-4]。山核桃作为我国重要的干果和木本油料树种，具有较高的经济价值和生态价值。山核桃仁中含有不饱和脂肪酸等物质，具有降低胆固醇、疏通血管及健脑等作用，目前畅销市场的手剥山核桃及山核桃仁制品深受百姓青睐；山核桃含油率较高，其不饱和脂肪酸含量超过油茶4倍，可作为高档的食用油开发资源[5-10]。目前，关于山核桃的研究主要是种群表型、脂肪酸组成、果实营养品质及繁殖栽培技术等方面：张深梅等[11]发现大别山山核桃表型变异主要来自种群间；王正加等[12]利用RAPD分子标记了大别山山核桃3个天然群体，研究发现其种群内具有较丰富的遗传多样性；常君等[13]选取11个山核桃无性系对其果实性状及营养成分分析，认为可从果用和食用油利用方向开展无性系选育。笔者通过对从安徽宁国市筛选的13个山核桃优株及金寨县复选9个大别山山核桃优株的果实进行主要经济性状和营养成分含量差异的研究，旨在初步筛选出研究区优良的山核桃优株，为山核桃良种选育与开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

宁国市位于安徽东南部(118°36′～119°24′E,30°16′～30°47′N)，为皖南山地丘陵区，属北亚热带湿润季风气候区，是我国山核桃主产区之一。该区气候温和，雨量充沛，四季分明，年均气温15.4 ℃，年均日照1 889 h以上，年均降雨量1 590 mm，无霜期226 d，气候、土壤等条件非常适宜山核桃生长，其中南极、万家等镇(乡)以低山、中山为主，属天目山山脉，土壤主要由花岗岩、闪长岩、花岗斑岩发育而成，并有少部分石灰岩；甲路、胡乐等镇(乡)属黄山余脉，土壤主要由泥质岩、硅质砂岩发育而成，pH 5.5～6.5。

金寨县位于皖西地区、大别山腹地(115°22′～116°11′E、31°06′～31°48′N)，属亚热带季风气候区，四季分明，雨量充沛，年均气温15.1 ℃，年均日照1 750 h，年均降雨量1 300 mm，无霜期220 d。大别山山核桃主要分布于金寨县关庙、果子园、天堂寨及燕子河等十几个乡镇海拔500 m以上的阴坡和半阴坡，600～800 m地区较集中，为天然次生林。土壤主要由花岗岩、石灰岩、板岩发育而成，pH 5.5～6.5。

1.2 供试材料

共选取宁国市南极、万家、甲路、胡乐等镇(乡)决选出的13株优株，金寨县关庙和果子园等乡镇9株优株。每年果实成熟时，在优株向阳面中部树冠采收青果5 kg进行果实经济性状测定，连续测定3 a。

1.3 指标测定及数据处理

经济性状指标包括青果单果质量、坚果鲜质量、坚果干质量、干仁单仁质量、鲜出籽率、干出籽率、干出仁率等7个，营养成分指标包括粗脂肪、蛋白质、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等6个。青果、坚果、干果、干仁质量测定：每年各优株随机选取30个山核桃青果，用游标卡尺测量其纵径、横径，用电子天平称其质量；剥去青果果蒲，测其坚果大小(纵径、横径)和质量；将坚果风干，测干果质量；敲开山核桃干果，测其干仁质量。鲜出籽率=坚果质量/青果质量×100%；干出籽率=干果质量/青果质量×100%；干出仁率=干仁质量/干果质量×100%。以上各指标测算后均取平均值。粗脂肪含量测定参照GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的测定》，蛋白质含量测定参照GB 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》。

所测指标数据均为3年平均值。相关数据使用Excel 2007、DPS、SPSS 16.0进行方差分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析[14-15]。

2 结果与分析

2.1 山核桃优株果实经济性状差异分析

供试山核桃优株果实经济性状的比较结果见表1。由表1可知，22个山核桃优株青果单果质量变化幅度为12.59～21.08 g，其中胡乐1号青果单果质量最高，甲路1号青果单果质量最低，前者是后者的1.67倍；坚果干质量变化幅度为3.19～5.41 g，金寨18号坚果干质量最大，甲路2号坚果干质量最小，两者相差2.22 g。方差分析表明，22个山核桃优株的青果单果质量、坚果鲜质量差异均达到极显著水平，从果实的表型性状看，金寨大别山山核桃优株的果实性状优于宁国山核桃优株果实性状。

从表1还可知，22个山核桃优株坚果鲜质量变化幅度为4.06～7.53 g，其中果子园3号坚果鲜质量最大，甲路2号坚果鲜质量最小，前者高出后者85.46%；干仁单仁质量变化幅度1.11～2.64 g，果子园3号干仁单仁质量最大，甲路1号干仁单仁质量最小，前者是后者的2.36倍。方差分析结果同时表明，22个山核桃优株的坚果鲜质量、干仁单仁质量均差异极显著，其中果子园3号坚果鲜质量和干仁单仁质量最大。

22个山核桃优株鲜出籽率变化幅度27.43%～48.84%，干出籽率变化幅度20.55%～38.34%，干出仁率变化幅度32.60%～49.13%，22个山核桃优株的果实鲜出籽率、干出籽率、干出仁率均差异极显著，其中金寨63号鲜出籽率和干出籽率最高，金寨19号干出仁率最高。

2.2 山核桃优株种仁主要养分含量的比较

山核桃种仁品质主要与粗脂肪、蛋白质、主要脂肪酸含量密切相关[16]。22个山核桃优株种仁粗脂肪、蛋白质、主要脂肪酸含量的测定分析结果表明(表2)：不同优株种仁的粗脂肪、蛋白质、主要脂肪酸含量均存在极显著差异，种仁粗脂肪含量最高的是果子园3号，超过总体均值2.42%，最低的是甲路1号，为总体均值的94.35%；金寨16号蛋白质含量最高，超过总体均值11.76%，果子园1号蛋白质含量最低，仅是总体均值的84.81%。主要脂肪酸组成中，油酸、亚油酸是脂肪酸的重要组成部分，对粗脂肪中不饱和脂肪酸含量起到关键作用，22个山核桃优株中，油酸含量最高的是果子园3号，超过总体均值的12.96%，最低的是甲路1号，比总体均值低9.19%；亚油酸含量最高的为甲路1号，比总体均值高出44.61%，最低是果子园3号，较总体均值低49.05%；亚麻酸含量最高的是万家2号，超过总体均值110.70%，最低的是金寨15号和金寨18号，较总体均值低25.13%；硬脂酸含量最高为南极15号、甲路1号，比均值高20.30%，金寨15号硬脂酸含量较总体均值低27.41%。

表2 山核桃优株种仁主要营养成分含量的方差分析及多重比较

2.3 山核桃优株果实主要经济性状和种仁主要营养成分含量的相关性分析

2.3.1 果实主要经济性状的相关性

山核桃优株果实主要经济性状相关性分析结果见表3。

由表3可知：山核桃果实主要经济性状间几乎都达到极显著正相关，其中青果单果质量与坚果鲜质量、坚果干质量、干仁单仁质量及干出仁率呈极显著(P<0.01)正相关，与鲜出籽率、干出籽率呈负相关且相关性均不显著；坚果鲜质量与坚果干质量、干仁单仁质量、鲜出籽率、干出籽率、干出仁率均呈极显著正相关；干果单仁质量与干仁单仁质量、鲜出籽率、干出籽率、干出仁率呈极显著正相关；干仁单仁质量与鲜出籽率、干出籽率、干出仁率均呈极显著正相关；鲜出籽率与干出籽率、干出仁率均呈极显著正相关；干出籽率与干出仁率呈极显著正相关。

表3 山核桃优株果实主要经济性状的相关性分析

2.3.2 种仁主要营养成分间的相关性

山核桃种仁主要营养成分含量的相关性分析结果见表4。由表4可知：粗脂肪含量与油酸含量呈极显著正相关；与亚油酸含量呈显著负相关，与硬脂酸、亚麻酸含量呈正相关，与蛋白质含量呈负相关，但相关性不显著。蛋白质含量与油酸含量呈极显著负相关，与亚油酸含量呈极显著正相关；其他营养成分含量相关性不显著。硬脂酸含量与油酸含量呈极显著负相关，与亚油酸含量呈极显著正相关，与亚麻酸含量呈显著正相关。油酸含量与亚油酸含量呈极显著负相关，与亚麻酸含量呈正相关，但相关性不显著。亚油酸含量与亚麻酸呈负相关。

表4 山核桃优株种仁主要营养成分含量的相关性分析

2.3.3 山核桃主要经济性状主成分分析

以供试的22个山核桃优株为样本，将果实主要经济性状与种仁主要营养成分含量指标作变量进行主成分分析，结果见表5。

表5 山核桃优株果实品质影响因子的主成分分析

由表5可知，3个主成分的贡献率分别为46.055%、20.907%、10.031%，累积贡献率达76.993%。在第1主成分上荷载量较大的因子由大至小依次是坚果鲜质量、坚果干质量和油酸，集中反映了果实的经济性状指标；在第2主成分上荷载量较大的因子由大至小依次是鲜出籽率、干出籽率和蛋白质，集中反映了果实的经济性状指标；在第3主成分上荷载量较大的因子由大至小依次是亚麻酸、干出仁率和硬脂酸，集中反映了种仁主要营养成分含量。主成分分析结果显示，影响山核桃果实品质的主要性状是坚果鲜质量、坚果干质量和油酸含量。

2.3.4 山核桃优株聚类分析

以山核桃果实主要经济性状与种仁主要营养成分含量为指标，对22个山核桃优系进行聚类分析，结果见图1。如图1所示，可将供试的22个优系分为5类：第1类为宁国的南极1号、南极2号、南极3号、南极14号、南极15号、甲路大树王、甲路1号、万家2号、胡乐2号、云梯1号、云梯2号、仙霞2号；第2类为胡乐1号；第3类为果子园1号；第4类为果子园3号；第5类为金寨15号、金寨16号金寨18号、金寨19号、金寨61号、金寨62号、金寨63号。宁国山核桃主要为人工林，从聚类分析可以看出其表型较少，其中的胡乐1号变异较大，单独聚为一类，与宁国其他山核桃优株表型差异较大，其坚果鲜质量最大，比单果鲜质量最小的甲路2号高56.40%，但与金寨系列未聚在一起，说明宁国山核桃与金寨山核桃之间存在差异。金寨山核桃为天然种群，优株的表型多样性非常丰富，两个乡镇的山核桃优株可分为3类，果子园1号和果子园3号均单独聚为一类，其余关庙镇聚为一类。

3 讨 论

植物物种遗传多样性或变异越丰富，就越有利于群体进化，适应能力也就越强[17]。22株山核桃优株果实主要经济性状测定分析结果表明，优株青果单果质量、坚果鲜质量、坚果干质量、干仁单仁质量、果实鲜出籽率、干出籽率、干出仁率差异均达到极显著水平，生产中建议将胡乐1号、金寨18号作为手剥型大果商品株培育，并逐步加以开发利用，以满足消费者的需求。

山核桃种仁中营养成分含量较高的是脂肪，其次是蛋白质，山核桃优株脂肪酸中油酸和亚油酸相对含量约占90%，蛋白具有一定的抗氧化性。22个山核桃优株种仁粗脂肪、蛋白质、主要脂肪酸含量均达到极显著差异，果子园3号种仁粗脂肪、油酸含量均最高，超过总体均值2.42%、12.96%；金寨16号蛋白质含量最高，超过总体均值11.76%；亚油酸含量最高的为甲路1号，超过总体均值达44.61%；亚麻酸含量最高的是万家2号，超过总体均值110.70%；硬脂酸含量最高为南极15号、甲路1号，比均值高20.30%。杜洋文等[1]研究表明，大别山山区18 株山核桃优树种仁含油率变幅为 48.6%～70.3%，变异系数达到7.83%，脂肪酸中变异最大的为亚油酸(21.23%)，其次为亚麻酸(12.93%)，其中饱和脂肪酸变异低于不饱和脂肪酸。脂肪酸中的油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸是细胞膜的重要成分，山核桃较高含量的不饱和脂肪酸，具有降低血脂、预防心血管疾病等功能[7,18-20]。目前山核桃多为天然实生繁殖群体，脂肪酸含量受基因及环境等多方面因素的影响[21-26]，不同的优株间具有不同的基因型，优株间脂肪酸含量差异较大，可为油用良种的选择提供丰富的遗传资源。

22个山核桃优株果实主要经济性状与种仁主要营养成分含量相关性分析结果表明，青果单果质量与干仁单仁质量及干出仁率呈极显著正相关，鲜出籽率与干出籽率、干出仁率均呈极显著正相关。山核桃为优良的经济树种，林中选育优系时，可以通过单果质量、鲜出籽率指标做出初步判断。粗脂肪含量与油酸含量呈极显著正相关(相关系数为0.461)，与亚油酸含量呈显著负相关(相关系数为-0.286)，说明粗脂肪含量越高则油酸含量越高、亚油酸含量越低。将22个山核桃优株果实主要经济性状与种仁主要营养成分含量指标作变量进行主成分分析可知，第1主成分为46.055%，在第1主成分上荷载量较大的因子由大至小依次是坚果鲜质量、坚果干质量和油酸，集中反映了果实的经济性状指标,根据上述研究结果，在山核桃优良品种的筛选过程中，可以将坚果鲜质量、坚果干质量和油酸作为重要的选优指标。

对22个山核桃优系进行聚类分析结果表明，胡乐1号、果子园1号、果子园3号3个优株单独聚为一类，其他宁国山核桃为一类，金寨大别山山核桃为一类。胡乐1号大果型与宁国其他山核桃优株表型差异较大，但与金寨的大果型未聚在一起，说明宁国山核桃与金寨大别山山核桃之间存在差异。胡乐1号变异较大，需进行更深入的研究。刘茂春等[27]在金寨县燕子河镇调查时发现大别山山核桃是不同于山核桃的新种；Huang等[28]通过基因组测序表明大别山山核桃与山核桃的亲缘关系最近，本次聚类结果与前人研究结论一致。金寨大别山山核桃为天然种群，同一乡镇的山核桃优株被聚为不同类，可见大别山区山核桃遗传资源的丰富性，还需深入研究并加以利用。