澳洲坚果种质资源果实表型多样性分析

万继锋，曾 辉，邹明宏，陈 菁，宋喜梅，杨 倩，罗炼芳，陆超忠

(1 中国热带农业科学院南亚热带作物研究所/农业农村部热带果树生物学重点实验室，广东湛江，524091；2 湛江市热带作物遗传改良重点实验室，广东湛江，524091)

澳洲坚果(Macadamiaspp.)原产澳大利亚亚热带雨林地区，系山龙眼科(Proteaceae)澳洲坚果属多年生常绿乔木果树[1]，人工栽培历史仅160多年，因其具有较高的营养及经济价值且市场需求量大，世界各宜植区正积极引种或扩大种植面积。我国最早于1910年引种澳洲坚果，直到1979年才引进澳洲坚果品种进行环境适应性试验，并开始商业种植试验。经过40多年的发展，我国已成为世界澳洲坚果栽培面积最大的国家，主要分布在云南、广西、广东和贵州海拔1 300 m以下的丘陵山地，西藏林芝地区也在积极引种试种[2-4]。据农业农村部统计，2019年我国澳洲坚果栽培面积约占世界栽培面积的60.5%，达24.5万hm2，居世界第一，产量2.1万t，居世界第四，位于南非、澳大利亚和肯尼亚之后。

果实表型性状是鉴定评价和鉴别澳洲坚果种质资源的重要内容。杨为海等[5]研究了28份澳洲坚果种质资源果实16项数量性状，发现这些种质资源果实数量性状变异丰富；曾辉等[6]分析了28份澳洲坚果种质资源果实18项品质性状，发现这些种质资源果实品质性状变异丰富且存在多样性；宫丽丹等[7]分析了38份不同来源澳洲坚果种质果实22项品质性状，发现这些种质的品质性状存在丰富的变异，脂肪、总糖、蛋白质、棕榈酸、油酸、二十碳烯酸是构成品质性状差异的主要因素。前人对澳洲坚果种质资源果实性状多样性研究主要涉及数量性状及品质性状，研究的种质较少，性状较少且较为单一，基本上未对描述性状进行评价，也尚未系统地研究其表型性状，不利于澳洲坚果种质资源利用。本研究以54份澳洲坚果种质资源为试材，对其32项果实表型性状进行了多样性分析，以期为澳洲坚果种质资源的鉴定评价及品种选育提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

以中国热带农业科学院南亚热带作物研究所国家热带果树种质资源(澳洲坚果)圃内的54份种质资源为试材，均为嫁接成年树，15～18年生，常规管理，来源等见表1。

表1 54份澳洲坚果种质资源来源及种类

1.2 果实表型性状观测

2018年7月至2020年12月，澳洲坚果种质果实成熟期观测，每份种质调查3株，每株从树冠外围中上部东南西北各选取发育正常果实10个，参考文献[8-9]测定带皮果质量等19项数量性状，观察带皮果颈部等13项描述性状并赋值。包括带皮果、带壳果、果仁性状，具体为带皮果单果鲜质量，纵横经，果形指数，果柄长，出种率；形状，球形为1，卵圆形为2，椭圆形为3；腹缝线，不明显为1，明显为2，极明显为3；颈部，无为1，短为2，长为3；顶点，乳头状突起不明显为1，明显为2，极明显为3。带壳果干质量，纵横经，果形指数，果壳厚；形状，扁圆形为1，球形为2，倒卵形为3，椭圆形为4；表面质地，光滑为1，粗糙为2；表面斑纹分布，分散为1，集中在珠孔附近为2，集中在中部为3，集中在种脐附近为4；腹缝线，不明显为1，明显为2，极明显为3；珠孔，小为1，中等为2，大为3，特大为4；种脐，小为1，中等为2，大为3，特大为4；种脐侧面凹痕，无为1，有为2；种脐侧面凹痕大小，小为2，中等为3，大为4，特大为5。果仁单粒干质量，纵横径，果形指数，出仁率，一级果仁率，含油率，蛋白质含量；果仁颜色，白色为1，乳白色为2，乳黄色为3。

1.3 数据统计分析

采用SPSS 22.0软件，原始数据经标准化处理后进行主成分分析，根据特征值达到1.0以上确定主成分个数，并根据特征向量的绝对值选择性状。

2 结果与分析

2.1 果实表型描述性状评价

13项描述性状在参试种质中共检测到变异类型42类，每个性状的平均变异类型为3.2类。种脐侧面凹痕的变异类型最为丰富，为5类；带壳果形状、带壳果表面斑纹分布、珠孔和种脐的变异类型较为丰富，均为4类。供试种质带皮果形状以卵圆形居多，约占种质总数的68.52%；带皮果腹缝线以明显居多，约占77.78%；带皮果颈部和顶点具有3种形态，以颈部短、长为主，顶点以乳头状突起明显和极明显为主；带壳果具有4种形状，种类占比较均匀，表面质地以光滑居多，约占88.89%；带壳果表面斑纹分布以分散为主，腹缝线多为明显和极明显；多数种质表现为中珠孔、小种脐、种脐侧面无凹痕；果仁颜色以乳黄色为多。其中，南亚1号表现为特大珠孔，H2表现为特大种脐及侧面凹痕(见表2)。说明供试种质的带皮果形状、带皮果腹缝线、带皮果颈部、带皮果顶点等表型描述性状差异明显。

表2 54份澳洲坚果种质资源果实表型13项描述性状多样性分析

2.2 果实表型数量性状评价

54份种质的带皮果单果鲜质量等19项数量性状的变异系数介于1.56%～21.89%，平均变异系数为10.41%(见表3)。说明供试澳洲坚果种质果实表型数量性状变异类型较丰富。

表3 54份澳洲坚果种质资源果实19个数量性状多样性分析

带皮果：单果质量、纵径、横径、果形指数、果柄长度、出种率的平均值分别为17.86 g、36.24 mm、31.30 mm、1.16、4.77 mm和47.51%。其中，HAES814的带皮果单果鲜质量最轻，为11.05 g，实选113最重，为27.07 g；H2的纵径最短，为28.81 mm，HAES900的最长，为43.19 mm；HAES826的横径最短，为25.53 mm，实选113的最长，为35.76 mm；H2的果形指数最小，为0.96，优株B的最大，为1.29；HAES814的果柄长度最短，为3.28 mm，实选59的最长，为6.71 mm；实选113的出种率最小，为39.30%，DAD的最大，为55.48%。

带壳果：单果干质量、纵径、横径、果形指数、果壳厚度的平均值分别为6.40 g、25.15 mm、24.52 mm、1.03、2.33 mm。其中，HAES826的带壳果单果干质量最轻，为3.63 g，实选10最重，为8.90 g；B3/74的带壳果纵径最短，为20.82 mm，优株D的最长，为28.46 mm；HAES826的带壳果横径最短，为21.55 mm，南亚1号的最长，为27.12 mm；特殊种的带壳果果形指数最小，为0.93，实选23的最大，为1.22；HAES814的果壳厚度最薄，为1.3 mm，实选58最厚，为3.4 mm。

果仁：单粒干质量、纵径、横径、果形指数、出仁率、一级果仁率、含油率、蛋白质含量的平均值分别为2.14 g、15.01 mm、18.61 mm、0.81、33.98%、91.64%、77.58%、7.51%。HAES826的果仁单粒干质量最轻，为1.18 g，实选114的最重，为2.95 g；HAES333的果仁纵径最短，为10.38 mm，南亚1号的最长，为17.20 mm；HAES333的果仁横径最短，为14.96 mm，实选117的最长，为20.96 mm；HAES333的果仁果形指数最小，为0.69，HAES826的最大，为0.95；实选130的出仁率最小，为20.2%，实选55的最大，为40.2%；实选113的一级果仁率最小，为62.2%，南亚1号的最大，为100%；实选59的含油率最小，为74.7%，南亚116号的最大，为80.3%；南亚12号的蛋白质含量最小，为6.12%，实选123的最大，为8.99%。

2.3 果实表型性状多样性主成分分析

试验结果看出，前10个主成分的累积贡献率达到81.757%。第1主成分的贡献率为24.834%，主要为带皮果单果鲜质量、纵径、横径，带壳果单果干质量、形状、纵径、横径、果形指数，果壳厚度，果仁单粒干质量、纵径、横径等性状，其特征向量绝对值都在0.58以上，主要反映了澳洲坚果种质资源带皮果、带壳果、果仁的大小、形状及果壳厚度情况；第2主成分的贡献率为13.429%，主要为带皮果形状、果形指数、顶点、颈部等性状，其特征向量绝对值都在0.58以上，主要反映了带皮果的顶点和颈部形态；第3主成分的贡献率为10.331%，主要为种脐、种脐侧面凹痕、出仁率、一级果仁率等性状，其特征向量绝对值都在0.56以上，主要反映了果仁品质、种脐及其侧面形态；第4主成分的贡献率为7.075%，特征向量绝对值较大的为含油率；第5主成分的贡献率为6.294%，特征向量绝对值较大的为果柄长度；第6主成分的贡献率为5.445%，特征向量绝对值较大的为珠孔；第7主成分的贡献率为4.147%，特征向量绝对值较大的为带壳果表面质地；第8主成分的贡献率为3.704%，特征向量绝对值较大的为带皮果腹缝线；第9主成分的贡献率为3.365%，特征向量绝对值较大的为带壳果腹缝线；第10主成分的贡献率为3.134%，特征向量绝对值较大的为果仁颜色(见表4)。

表4 54份澳洲坚果种质资源果实性状主成分分析

2.4 果实表型性状相关性分析

试验结果看出，带皮果单果鲜质量、带皮果纵径、带皮果横径与带壳果单果干质量、带壳果纵径、带壳果横径、果仁单粒干质量、果仁纵径、果仁横径呈极显著或显著正相关；带皮果形状与带皮果纵径、带皮果果形指数、带皮果颈部、带皮果顶点、带壳果形状、带壳果横径、果仁纵径、带壳果果形指数呈显著或极显著正相关；带皮果果形指数与带壳果横径、带壳果果形指数、果仁果形指数呈显著或极显著正相关，带壳果果形指数与带皮果形状、带皮果纵径、带皮果横径、带壳果形状、带壳果横径呈显著或极显著正相关；带皮果颈部、带皮果顶点与带皮果形状、带皮果纵径、带皮果果形指数呈极显著正相关；带壳果单果干质量、带壳果形状、带壳果纵径与果壳厚度、果仁单粒干质量、果仁纵径、果仁横径呈极显著正相关；果仁颜色与其余31个性状的相关性均不显著；出仁率与果仁单粒干质量呈极显著正相关，与果壳厚度呈极显著负相关；一级果仁率与带壳果单果干质量、果仁单粒干质量、果仁横径呈显著或极显著正相关，与果壳厚度呈显著负相关；含油率与带壳果单果干质量、果仁单粒干质量、一级果仁率呈显著或极显著正相关(见表5)。

表5 54份澳洲坚果种质资源果实表型性状的相关系数矩阵

3 结论与讨论

种质资源是作物遗传育种的重要材料，作物新品种的成功选育与优异种质资源的发掘与利用密切相关[10]。果实性状是澳洲坚果最主要的经济性状，开展澳洲坚果种质资源果实表型性状多样性研究，发掘优异资源，对澳洲坚果选育种意义重大。本研究中，54份澳洲坚果种质资源果实表型性状存在丰富变异，数量性状变异系数为1.56%～21.89%，其中含油率变异系数最小，果壳厚度变异系数最大；带皮果单果鲜质量、果柄长度、带壳果单果干质量、果仁单粒干质量、出仁率的变异系数较大，为12.39%～20.56%，表明其供选择、利用的潜力较大。描述性状各类型占比差异较大，7种描述类型居多(占供试种质总数的比例≥60%)，分别为卵圆形带皮果、带皮果腹缝线明显、带壳果表面光滑、中珠孔、小种脐、种脐侧面无凹痕、带壳果表面光滑，其中带壳果表面光滑最多，占供试种质总数的88.89%。表型变异越丰富，可能存在的遗传变异越丰富[11]。因此，澳洲坚果种质资源果实表型性状多样性，为育种材料筛选和种质创制提供了可能性。

果实是澳洲坚果最主要的经济器官，果实表型性状也是澳洲坚果品种传统分类的指标之一[12-13]。本研究在综合分析果实描述性状和数量性状基础上，利用主成分分析澳洲坚果种质资源的32个果实表型性状，筛选出10个主成分，这10个主成分提供了原性状81.757%的信息，单果质量(带皮果、带壳果、果仁)、纵横径、形状、表面形态(带皮果腹缝线、顶点、颈部，带壳果表面质地、腹缝线，种脐、珠孔)、品质(果壳厚度、果仁颜色、出仁率、一级果仁率)对果实表型多样性构成起主要作用。本研究发现，带皮果、带壳果和果仁单粒质量的变异系数均比其纵横径大，这一结果与杜丽清等[14]、杨为海等[5]的研究结果一致，表明用单果质量作为澳洲坚果果实大小的指标比纵横径更合理。因此，果实单果质量、形状、表面形态、品质等性状，不仅可作为澳洲坚果种质鉴定评价的重要性状，也可作为区分澳洲坚果品种资源的主要性状。

澳洲坚果种质资源果实表型性状间存在着错综复杂的联系，相关性分析得出澳洲坚果果实各数量性状之间的相关性，可为提高澳洲坚果良种选育效率提供依据。在本研究中，带皮果单果鲜质量、带皮果纵径、带皮果横径与带壳果单果干质量、带壳果纵径、带壳果横径、果仁单粒干质量、果仁纵径、果仁横径呈极显著或显著正相关，说明这些性状存在明显的促进关系，选育大果资源的同时也增加了选用大带壳果和大果仁的概率。出仁率、一级果仁率与果仁单粒干质量呈极显著正相关，含油率与带壳果单果干质量、果仁单粒干质量、一级果仁率呈显著或极显著正相关，表明带皮果、带壳果、果仁质量与果壳厚度、出仁率、一级果仁率、含油率的关系密切；而出仁率、一级果仁率与果壳厚度呈显著或极显著负相关，这与前人研究结果一致[5]。因此，在澳洲坚果品种选育时，既要关注果实大小，也要关注果壳厚度、一级果仁率、出仁率、含油率等性状，从而选育出具有果大，果壳薄，出仁率、一级果仁率和含油率高等特点的优良品种。